纖維素，其是生物圈中最豐富的有機(jī)聚合物，是一種由通過(guò)β(1-4)鍵來(lái)鍵合在一起的葡萄糖單元構(gòu)成的多糖，并且其的數(shù)目可以高到數(shù)千。它是一種線性聚合物，它的序列為其提供了次級(jí)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以類似于通過(guò)在螺旋體的每個(gè)拐彎處的纖維二糖二聚單元構(gòu)成的螺旋體，并且它的三級(jí)結(jié)構(gòu)是彼此平行布置的多糖鏈的束，并且處于從非減小端朝著減小端的相同方向上，由此形成微纖維。在這種結(jié)構(gòu)中，包括了相當(dāng)大數(shù)目的分子內(nèi)和分子間氫鍵，由此獲得了顯著的纖維素機(jī)械強(qiáng)度。

考慮到纖維素的天然豐富性，很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)在不同的工業(yè)領(lǐng)域中已經(jīng)利用了纖維素，以及它處于不同階段的降解產(chǎn)物。

作為例子，根據(jù)文獻(xiàn)US5538553A，已知的是一種制造用于建筑的材料的方法，其包含纖維素的含水懸浮液，石灰的含水懸浮液和硫酸鹽水溶液，優(yōu)選硫酸鐵水溶液的混合物。反應(yīng)的石灰處于水合態(tài)，并且在硫酸鹽存在下，它與纖維素反應(yīng)，導(dǎo)致形成一種糊，該糊直接用于連接到火山灰和水力膠合劑例如水泥上，來(lái)獲得具有良好機(jī)械性能的材料。

文獻(xiàn)FR2700163A1描述了一種制造建筑材料的方法，其是通過(guò)這樣的反應(yīng)混合物獲得的，該混合物包含處于化學(xué)計(jì)量比量的來(lái)自于紙和紙板廢物的纖維素纖維的懸浮液，石灰和單價(jià)或者三價(jià)金屬硫酸鹽例如硫酸鋁。這樣的條件導(dǎo)致形成了糊形式的木質(zhì)素-磺酸-鋁酸鈣，將其壓縮，然后干燥，或者模制，然后用于制造具有令人關(guān)注的機(jī)械和聲學(xué)和熱絕緣性能的建筑元件。

本申請(qǐng)人已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一種用于纖維素化學(xué)降解的方法，其包括生石灰，而非熟石灰，這產(chǎn)生了不同于已知的那些的有機(jī)-礦物絡(luò)合物。此外，申請(qǐng)人已經(jīng)注意到這種絡(luò)合物具有優(yōu)異的機(jī)械和理化性能，這使得它是一種令人關(guān)注的基材，特別是用于建筑領(lǐng)域，以及其他領(lǐng)域。

具體的，與上述現(xiàn)有技術(shù)的材料相比，本發(fā)明的材料能夠獲得這樣的建筑元件，其表現(xiàn)得更好，這是通過(guò)這樣的元件的下文所列的幾個(gè)性能來(lái)支持的：

-高機(jī)械強(qiáng)度，

-高的絕熱能力，并且熱導(dǎo)率λ是0.1-0.7W/m℃(取決于元件厚度)，和高的隔音能力，并且聲衰減范圍是30-80dBa(取決于元件厚度)，

-高剛度，并且彈性模量是0.9-4.3MPa(取決于元件厚度)。

此外，它是一種非常輕的材料，特別是比木材或者美斯奈纖維板，它可以吸收它本身重量的水，而不變形，它還可以涂液染色，并且它是防腐的。

從環(huán)境的觀點(diǎn)，它獲自無(wú)窮無(wú)盡的自然材料，它是完全可再循環(huán)的，它的制造方法不產(chǎn)生任何有毒產(chǎn)物，并且制造廢物可以重新引入工業(yè)制造方法中。

因此，本發(fā)明涉及一種鈣-纖維素有機(jī)-礦物絡(luò)合物，其能夠通過(guò)在含水懸浮液中，生石灰在纖維素上反應(yīng)來(lái)制備。

根據(jù)本發(fā)明，生石灰與纖維素的反應(yīng)速度遠(yuǎn)高于生石灰在含水介質(zhì)中的水合速度，雖然兩種反應(yīng)(具有不同的動(dòng)力學(xué))是共存的。

根據(jù)本發(fā)明形成了一種絡(luò)合物，其是通過(guò)連接到方解石CaCO₃上多糖鏈構(gòu)成的，該多糖鏈?zhǔn)峭ㄟ^(guò)纖維素的分子間氫鍵的斷裂和纖維素的葡萄糖單元的碳5所攜帶的CH₂OH基團(tuán)(碳6)的脫羧化來(lái)形成的。后者是通過(guò)在反應(yīng)介質(zhì)中，所述的脫羧化釋放的二氧化碳在來(lái)自于生石灰水合的Ca(OH)₂上反應(yīng)來(lái)形成的。分子間氫鍵的斷裂和葡萄糖單元的碳5所攜帶的CH₂OH基團(tuán)的脫羧化可以是伴隨的。

有利的，在這個(gè)絡(luò)合物中，纖維素的至少50％的非減小端部是根據(jù)上文所述的脫羧化來(lái)脫羧化的，優(yōu)選至少75％，或者至少90％或者甚至全部。有利的，和與前述特征結(jié)合或者不結(jié)合，纖維素的至少50％的分子間氫鍵斷開(kāi)，優(yōu)選至少75％，或者至少90％或者甚至全部。

葡萄糖單元的碳5所攜帶的CH₂OH基團(tuán)的脫羧化需要脫羧化所涉及的葡萄糖單元的C6羥基的氫原子，和接下來(lái)的葡萄糖單元的吡喃環(huán)的氧原子之間的分子內(nèi)氫鍵的斷裂。在該絡(luò)合物形成過(guò)程中，其他分子內(nèi)氫鍵也會(huì)斷裂，而無(wú)任何隨后的脫羧化。

本發(fā)明的絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)是通過(guò)所進(jìn)行的分析來(lái)支持的，它們的一些顯示在實(shí)施例2中。

本發(fā)明還涉及一種制備鈣-纖維素絡(luò)合物的方法，根據(jù)該方法，生石灰是在含水懸浮液中在纖維素上反應(yīng)的，并且絡(luò)合物是以糊形式獲得的。

待處理的纖維素可以以任何形式來(lái)提供，預(yù)處理的或者未預(yù)處理的，并且可以來(lái)自于任何來(lái)源。優(yōu)選它處于纖維素纖維的形式，并且它可以來(lái)自于任何紙和紙板廢物，例如來(lái)自于下面的纖維素廢物：再循環(huán)，廢物收集中心，舊紙，紙板，報(bào)紙，雜志或者其他纖維素廢物。它還可以來(lái)自于紙淤漿或者紙廢物。

所述方法的實(shí)施是簡(jiǎn)單的，并且獲得了絡(luò)合物，而不管所述成分(即，水，生石灰和纖維素)的加入量。它們的添加可以是伴隨的。根據(jù)本發(fā)明方法的一種有利的變體，將生石灰傾倒入水中，然后引入纖維素。優(yōu)選CaO與纖維素的質(zhì)量比包含30/70到70/30。有利的，它是50/50，生石灰的反應(yīng)量是與待處理的纖維素相同的。

不同的成分可以加入根據(jù)這種方法獲得的糊中，這取決于打算的應(yīng)用，例如選自鋁，鉀，鎂和鈣的金屬的鹽，該鹽優(yōu)選是選自硫酸鈣，磷酸鹽，碳酸鹽，草酸鹽和硅酸鹽，或者仍然例如是硬脂酸鈣，氧化鋁，纖維素粉末，鋸屑和/或硅酸鈣。

歸因于它非凡的性能，除了建筑領(lǐng)域之外，本發(fā)明的絡(luò)合物可用于許多其他應(yīng)用中，例如家具工業(yè)，例如家具制造中，裝飾物或者面板，以及土木工程和建造領(lǐng)域，例如作為填充灰泥，襯墊材料和連接灰泥，作為用于制造路面面板的材料，用于制造圓石和路邊石。當(dāng)然，這些應(yīng)用是非限制性的。

本發(fā)明絡(luò)合物的其他特征和優(yōu)點(diǎn)在下面的實(shí)施例和參考圖1-7來(lái)顯示，這里：

-圖1-5表示了對(duì)照纖維素，本發(fā)明的絡(luò)合物的紅外光譜和能夠在一種或者兩種樣品中找到的其他化學(xué)品的這些光譜的疊加。

-圖6和7表示了對(duì)照纖維素和本發(fā)明的絡(luò)合物的X射線衍射光譜。

實(shí)施例1：制備本發(fā)明的有機(jī)-礦物絡(luò)合物的方法

在這個(gè)實(shí)施例中，絡(luò)合物是由來(lái)自于下面的纖維素廢物制備的：再循環(huán)，廢物收集中心，舊紙，紙板，報(bào)紙，雜志或者其他纖維素廢物。它還可以由紙淤漿或者紙廢物來(lái)生產(chǎn)。

在混合器或者捏合機(jī)或者任何其他1-5m³混合設(shè)備中，連續(xù)引入：

-1000升水，

-然后在輕微攪拌下，180kg粉末形式的氧化鈣，其純度高于95％(以CaO含量來(lái)表達(dá))；加入時(shí)間應(yīng)當(dāng)短于5分鐘，

-如前所述的180kg纖維素廢物，同時(shí)在該廢物加入后，保持?jǐn)嚢?可能更強(qiáng)力)20分鐘。

在這個(gè)最后階段過(guò)程中，反應(yīng)介質(zhì)的溫度升高到75-80℃；它實(shí)際上由放熱反應(yīng)組成。

獲得了1400kg的本發(fā)明的糊。

實(shí)施例2：本發(fā)明的有機(jī)-礦物絡(luò)合物的表征

紅外光譜分析：

已經(jīng)在實(shí)施例1獲得的本發(fā)明的糊樣品上和在用于對(duì)比的初始纖維素樣品(稱作對(duì)照纖維素，其是通過(guò)將初始廢物分散在水中來(lái)獲得的)上進(jìn)行了紅外光譜，其具有在金剛石晶體上的衰減全反射。

在圖1中報(bào)道了對(duì)照纖維素的IR光譜，和在圖2中報(bào)道了實(shí)施例1的糊。

在圖3中，在圖1的光譜(對(duì)照纖維素)上疊加獲自分析實(shí)驗(yàn)室的光譜庫(kù)的纖維素，方解石(碳酸鈣)和高嶺石(水合硅酸鋁，式Al₂Si₂O₅(OH)₄)的光譜。

在圖4中，在圖2的光譜(本發(fā)明)上疊加與圖3的方解石和高嶺石相同的光譜。

在圖5中，疊加圖1和2的光譜。

關(guān)于對(duì)照纖維素樣品，在圖1和3中觀察到下面的特性帶：

-在3345，2895，1057和1032cm^-1的存在著纖維素類型糖的特性帶；

-在1429和874cm^-1存在著碳酸鈣的特性帶；

-在3692，3619，1107，541和470cm^-1存在著高嶺石類型硅酸鹽的特性帶。

關(guān)于本發(fā)明的糊樣品，在圖2和4中觀察到下面的特性帶：

-在3413cm^-1存在著羥基官能團(tuán)的特性帶；

-在1431和874cm^-1存在著碳酸鈣的特性帶；

-在3629，1112，541和470cm^-1存在著硅酸鹽的特性帶。

沒(méi)有觀察到纖維素的特性帶，而存在著羥基官能團(tuán)的特性帶。另外，在本發(fā)明的糊中還形成了不同的碳酸鈣。

應(yīng)當(dāng)提及的是已經(jīng)觀察到與本發(fā)明毫不相關(guān)的實(shí)體的存在。它們來(lái)自于或者組成為初始纖維素廢物的殘留物。作為例子，所述硅酸鹽存在于紙漿中。

圖5證實(shí)了上文所述的觀察。

X射線衍射分析：

該分析已經(jīng)在40-300kV X射線束放射量測(cè)定器設(shè)備上，在1.5406nm波長(zhǎng)進(jìn)行。

在圖6中，報(bào)道了對(duì)照纖維素的X射線衍射光譜。

在圖7中，報(bào)道了本發(fā)明實(shí)施例1的鈣-纖維素絡(luò)合物的X射線衍射光譜。

通過(guò)兩個(gè)光譜比較，在本發(fā)明絡(luò)合物的光譜中觀察到在角度2θ的21和25之間存在著明顯的帶，其表征了存在著不同于對(duì)照纖維素所含的方解石。

這個(gè)方解石是通過(guò)在反應(yīng)介質(zhì)中，在生石灰于纖維素上的放熱反應(yīng)過(guò)程中所釋放的二氧化碳，吡喃環(huán)在來(lái)自于生石灰水合的Ca(OH)₂上的反應(yīng)來(lái)形成的。

實(shí)施例3：將本發(fā)明的有機(jī)-礦物絡(luò)合物應(yīng)用于制造建筑材料

在混合器或者捏合機(jī)或任何其他混合設(shè)備中，依次引入：

-水，

-250kg前述纖維素廢物

-然后在輕微攪拌下，300kg氧化鈣，其處于粉末形式，并且純度高于95％(以CaO含量表達(dá))，

-硫酸鋁(Al₂(SO₄)₃，14H₂O)。

在過(guò)濾后獲得了本發(fā)明的糊。

將這個(gè)糊壓實(shí)，然后模制來(lái)生產(chǎn)建筑元件。

實(shí)施例4：本發(fā)明的有機(jī)-礦物絡(luò)合物的其他應(yīng)用

實(shí)施例1所獲得的糊形鈣-纖維素絡(luò)合物具有諸多應(yīng)用，它們的一些在下文說(shuō)明。

它可以用作外涂層：制備了一種基于本發(fā)明的糊和水泥的組合物，處于根據(jù)打算的結(jié)果所確定的比例，然后以0.1-0.5％(m/m)的比例加入作為斥水劑的硬脂酸鈣或者鋅。所獲得的組合物由此可以施用。

它還可以以粉末形式使用：將本發(fā)明的糊干燥來(lái)獲得粉末，將其隨后根據(jù)打算的結(jié)果確定的比例與水泥混合。

在粉末形式中，它可以作為混合物加入來(lái)制備水泥或者待混合的灰泥，其可以具體用于制造具有高的絕熱和隔音能力的結(jié)構(gòu)元件或者面板。

因此，本發(fā)明的其他目標(biāo)是下面的：

-一種制造復(fù)合材料的方法，根據(jù)該方法，制備了前述的鈣-纖維素絡(luò)合物的糊，將所述的糊成形，并且將所獲得的材料干燥；

-將根據(jù)所述方法獲得的材料用于制造厚片，焦渣石，厚木板，磚，立面飾材；

-將根據(jù)上文所述方法獲得的材料用于建筑，構(gòu)造，土木工程，家具和裝飾領(lǐng)域；

-構(gòu)造或者裝飾元件，其通過(guò)模制根據(jù)本發(fā)明所獲得的糊來(lái)制造。