CN102206361B - 以淀粉为基料的全降解发泡材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种以淀粉为基料的全降解发泡材料，其特征在于由下述重量配比的原料制成：淀粉65～84.69％，纤维素13～25％，发泡剂0.5～1.05％，增塑剂0.23～1.79％，抗氧剂0.18～0.80％，稳定剂0.39～2.38％，润滑剂0.78～2.98％，脱模剂0.23～1.79％。本发明还提供上述以淀粉为基料的全降解发泡材料的一种制备方法。本发明以淀粉和纤维素为基础原料，经发泡成型制得的全降解发泡材料具有较高的回弹性、较佳的缓冲性能和保温性能，这种全降解发泡材料废弃后可完全降解，对环境无污染；另外，本发明产品成本较低，易于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及高分子化合物的组合物，具体地说，涉及一种以淀粉为基料的全降解发泡材料及其制备方法。
背景技术
目前广泛用于包装行业的发泡材料(如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等发泡材料)，其原材料大多以石油为基础制得，不能降解，其废弃物对环境造成严重的污染。而目前一些含有天然高分子物质的材料虽然具有可降解性能，有利于减轻对环境的污染，但其缓冲性能及保温性能却比较欠缺。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种以淀粉为基料的全降解发泡材料及其制备方法，这种全降解发泡材料可完全降解，并且具有较佳的缓冲性能和保温性能。采用的技术方案如下：
一种以淀粉为基料的全降解发泡材料，其特征在于由下述重量配比的原料制成：淀粉65～84.69％，纤维素13～25％，发泡剂0.5～1.05％，增塑剂0.23～1.79％，抗氧剂0.18～0.80％，稳定剂0.39～2.38％，润滑剂0.78～2.98％，脱模剂0.23～1.79％。
上述淀粉可以是玉米淀粉、马铃薯淀粉和木薯淀粉中的一种或其中多种的混合物。
上述纤维素可以是麻纤维素、芦苇纤维素、秸秆纤维素和木材纤维素中的一种或其中多种的混合物。
上述发泡剂可以是偶氮二甲酰胺(AC发泡剂)、取代丁烷或氟利昂。
优选上述增塑剂是生物材料增塑剂，具体可以是甘油和环氧大豆油中的一种或两者的混合物。
上述抗氧剂可以是2，2`-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(即抗氧剂2246)，也可以是四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸)季戊四醇酯(即抗氧剂1010)。
上述稳定剂可以是硬脂酸盐(如硬脂酸锌或硬脂酸钙)。
上述润滑剂可以是滑石粉。
上述脱模剂可以是硬脂醇、石蜡或微晶蜡。
另一方面，本发明提供上述以淀粉为基料的全降解发泡材料的一种制备方法，其特征在于依次包括下述步骤：
(1)将淀粉与温度为80℃以上的水加入混合机进行混合，并搅拌3～5分钟，混合机中搅拌器的转速为80～120转/分钟，得到淀粉糊；
(2)将纤维素加入混合机，并搅拌5～8分钟，混合机中搅拌器的转速为80～120转/分钟，混合机内温度为65～75℃；经本步骤的搅拌，使纤维素与淀粉糊混合均匀；
(3)然后将发泡剂、增塑剂、抗氧剂、稳定剂、润滑剂和脱模剂加入混合机，并将混合机中搅拌器的转速调节至120～150转/分钟，搅拌3～5分钟，得到混合物料；
(4)利用步骤(3)得到的混合物料制作坯料；
(5)将坯料置于温度为190～220℃的模具内，进行发泡成型，得到全降解发泡材料。
上述步骤(4)制作坯料具体可采用下述方法：从混合机中取出混合物料，再将混合物料送至三辊压光机进行压片，得到一定厚度的片材；然后对片材进行分切，得到片状的坯料。通常使各坯料重量一致，精度控制在±1％的公差范围内。
上述步骤(5)中，发泡成型的时间优选为35～40秒。完成发泡成型后，开模取出全降解发泡材料产品，得到的全降解发泡材料产品的形状由模具决定。
本发明以淀粉和纤维素为基础原料，经发泡成型制得的全降解发泡材料具有较高的回弹性、较佳的缓冲性能和保温性能；由于淀粉和纤维素均为天然可降解高分子材料，因此这种全降解发泡材料废弃后可完全降解，产生二氧化碳和水，对环境无污染；另外，本发明原料获取范围广泛、价格低廉，制备工艺简单易行且较为环保，因此产品成本较低，易于推广应用。
具体实施方式
实施例1
首先，按下述重量配比配比，配备制备以淀粉为基料的全降解发泡材料所需的原料：淀粉66.87％(均为玉米淀粉)，纤维素25％(均为芦苇纤维素)，发泡剂1.05％(均为偶氮二甲酰胺)，增塑剂1.2％(均为甘油)，抗氧剂0.80％(均为2，2`-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚))，稳定剂0.39％(均为硬脂酸锌)，润滑剂2.9％(均为滑石粉)，脱模剂1.79％(均为硬脂醇)。
然后，依次按照下述步骤，制备以淀粉为基料的全降解发泡材料：
(1)将淀粉与温度为80℃的水加入混合机进行混合，并搅拌4分钟，混合机中搅拌器的转速为100转/分钟，得到淀粉糊；
(2)将纤维素加入混合机，并搅拌6分钟，混合机中搅拌器的转速为100转/分钟，混合机内温度为70℃；经本步骤的搅拌，使纤维素与淀粉糊混合均匀；
(3)然后将发泡剂、增塑剂、抗氧剂、稳定剂、润滑剂和脱模剂加入混合机，并将混合机中搅拌器的转速调节至135转/分钟，搅拌4分钟，得到混合物料；
(4)利用步骤(3)得到的混合物料制作坯料；制作坯料具体可采用下述方法：从混合机中取出混合物料，再将混合物料送至三辊压光机进行压片，得到一定厚度的片材；然后对片材进行分切，得到片状的坯料。通常使各坯料重量一致，精度控制在±1％的公差范围内。
(5)将坯料置于温度为210℃的模具内，进行发泡成型(发泡成型的时间为38秒)，得到全降解发泡材料。
完成发泡成型后，开模取出全降解发泡材料产品。得到的全降解发泡材料产品的形状由模具决定。
实施例2
首先，按下述重量配比配比，配备制备以淀粉为基料的全降解发泡材料所需的原料：淀粉72％(其中马铃薯淀粉50％、木薯淀粉22％)，纤维素20％(其中麻纤维素5％、秸秆纤维素15％)，发泡剂1％(均为氟利昂)，增塑剂1.5％(均为环氧大豆油)，抗氧剂0.5％(均为四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸)季戊四醇酯)，稳定剂1.7％(均为硬脂酸钙)，润滑剂2.5％(均为滑石粉)，脱模剂0.8％(均为微晶蜡)。
然后，依次按照下述步骤，制备以淀粉为基料的全降解发泡材料：
(1)将淀粉与温度为85℃的水加入混合机进行混合，并搅拌3分钟，混合机中搅拌器的转速为120转/分钟，得到淀粉糊；
(2)将纤维素加入混合机，并搅拌5分钟，混合机中搅拌器的转速为120转/分钟，混合机内温度为75℃；经本步骤的搅拌，使纤维素与淀粉糊混合均匀；
(3)然后将发泡剂、增塑剂、抗氧剂、稳定剂、润滑剂和脱模剂加入混合机，并将混合机中搅拌器的转速调节至150转/分钟，搅拌3分钟，得到混合物料；
(4)利用步骤(3)得到的混合物料制作坯料；制作坯料具体可采用下述方法：从混合机中取出混合物料，再将混合物料送至三辊压光机进行压片，得到一定厚度的片材；然后对片材进行分切，得到片状的坯料。通常使各坯料重量一致，精度控制在±1％的公差范围内。
(5)将坯料置于温度为220℃的模具内，进行发泡成型(发泡成型的时间为35秒)，得到全降解发泡材料。
完成发泡成型后，开模取出全降解发泡材料产品。得到的全降解发泡材料产品的形状由模具决定。
实施例3
首先，按下述重量配比配比，配备制备以淀粉为基料的全降解发泡材料所需的原料：淀粉84.69％(均为木薯淀粉)，纤维素13％(其中秸秆纤维素8％、木材纤维素5％)，发泡剂0.5％(均为取代丁烷)，增塑剂0.23％(其中甘油0.15％、环氧大豆油0.08％)，抗氧剂0.18％(均为2，2`-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚))，稳定剂0.39％(均为硬脂酸锌)，润滑剂0.78％(均为滑石粉)，脱模剂0.23％(均为石蜡)。
然后，依次按照下述步骤，制备以淀粉为基料的全降解发泡材料：
(1)将淀粉与温度为90℃的水加入混合机进行混合，并搅拌5分钟，混合机中搅拌器的转速为80转/分钟，得到淀粉糊；
(2)将纤维素加入混合机，并搅拌8分钟，混合机中搅拌器的转速为80转/分钟，混合机内温度为65℃；经本步骤的搅拌，使纤维素与淀粉糊混合均匀；
(3)然后将发泡剂、增塑剂、抗氧剂、稳定剂、润滑剂和脱模剂加入混合机，并将混合机中搅拌器的转速调节至120转/分钟，搅拌5分钟，得到混合物料；
(4)利用步骤(3)得到的混合物料制作坯料；制作坯料具体可采用下述方法：从混合机中取出混合物料，再将混合物料送至三辊压光机进行压片，得到一定厚度的片材；然后对片材进行分切，得到片状的坯料。通常使各坯料重量一致，精度控制在±1％的公差范围内。
(5)将坯料置于温度为190℃的模具内，进行发泡成型(发泡成型的时间为40秒)，得到全降解发泡材料。
完成发泡成型后，开模取出全降解发泡材料产品。得到的全降解发泡材料产品的形状由模具决定。
实施例4
首先，按下述重量配比配比，配备制备以淀粉为基料的全降解发泡材料所需的原料：淀粉73.4％(均为木薯淀粉)，纤维素18％(均为秸秆纤维素)，发泡剂0.8％(均为偶氮二甲酰胺)，增塑剂1.79％(均为甘油)，抗氧剂0.63％(均为四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸)季戊四醇酯)，稳定剂2.38％(均为硬脂酸钙)，润滑剂1.5％(均为滑石粉)，脱模剂1.5％(均为微晶蜡)。
然后，依次按照下述步骤，制备以淀粉为基料的全降解发泡材料：
(1)将淀粉与温度为88℃的水加入混合机进行混合，并搅拌4.5分钟，混合机中搅拌器的转速为110转/分钟，得到淀粉糊；
(2)将纤维素加入混合机，并搅拌7分钟，混合机中搅拌器的转速为110转/分钟，混合机内温度为68℃；经本步骤的搅拌，使纤维素与淀粉糊混合均匀；
(3)然后将发泡剂、增塑剂、抗氧剂、稳定剂、润滑剂和脱模剂加入混合机，并将混合机中搅拌器的转速调节至140转/分钟，搅拌4分钟，得到混合物料；
(4)利用步骤(3)得到的混合物料制作坯料；制作坯料具体可采用下述方法：从混合机中取出混合物料，再将混合物料送至三辊压光机进行压片，得到一定厚度的片材；然后对片材进行分切，得到片状的坯料。通常使各坯料重量一致，精度控制在±1％的公差范围内。
(5)将坯料置于温度为200℃的模具内，进行发泡成型(发泡成型的时间为36秒)，得到全降解发泡材料。
完成发泡成型后，开模取出全降解发泡材料产品。得到的全降解发泡材料产品的形状由模具决定。
实施例5
首先，按下述重量配比配比，配备制备以淀粉为基料的全降解发泡材料所需的原料：淀粉65％(均为马铃薯淀粉)，纤维素25％(其中芦苇纤维素)，发泡剂1％(均为取代丁烷)，增塑剂1.7％(均为环氧大豆油)，抗氧剂0.7％(均为四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸)季戊四醇酯)，稳定剂2.3％(均为硬脂酸钙)，润滑剂2.6％(均为滑石粉)，脱模剂1.7％(均为石蜡)。
然后，依次按照下述步骤，制备以淀粉为基料的全降解发泡材料：
(1)将淀粉与温度为82℃的水加入混合机进行混合，并搅拌4分钟，混合机中搅拌器的转速为105转/分钟，得到淀粉糊；
(2)将纤维素加入混合机，并搅拌7分钟，混合机中搅拌器的转速为105转/分钟，混合机内温度为72℃；经本步骤的搅拌，使纤维素与淀粉糊混合均匀；
(3)然后将发泡剂、增塑剂、抗氧剂、稳定剂、润滑剂和脱模剂加入混合机，并将混合机中搅拌器的转速调节至130转/分钟，搅拌4.5分钟，得到混合物料；
(4)利用步骤(3)得到的混合物料制作坯料；制作坯料具体可采用下述方法：从混合机中取出混合物料，再将混合物料送至三辊压光机进行压片，得到一定厚度的片材；然后对片材进行分切，得到片状的坯料。通常使各坯料重量一致，精度控制在±1％的公差范围内。
(5)将坯料置于温度为220℃的模具内，进行发泡成型(发泡成型的时间为35秒)，得到全降解发泡材料。
完成发泡成型后，开模取出全降解发泡材料产品。得到的全降解发泡材料产品的形状由模具决定。
Claims (10)
1.一种以淀粉为基料的全降解发泡材料，其特征在于由下述重量配比的原料制成：淀粉 65～84.69%，纤维素 13～25%，发泡剂 0.5～1.05%，增塑剂0.23～1.79%，抗氧剂 0.18～0.80%，稳定剂 0.39～2.38%，润滑剂 0.78～2.98%，脱模剂 0.23～1.79%。
2.根据权利要求1所述的以淀粉为基料的全降解发泡材料，其特征是：所述淀粉是玉米淀粉、马铃薯淀粉和木薯淀粉中的一种或其中多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的以淀粉为基料的全降解发泡材料，其特征是：所述纤维素是麻纤维素、芦苇纤维素、秸秆纤维素和木材纤维素中的一种或其中多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的以淀粉为基料的全降解发泡材料，其特征是：所述发泡剂是偶氮二甲酰胺、取代丁烷或氟利昂。
5.根据权利要求1所述的以淀粉为基料的全降解发泡材料，其特征是：所述增塑剂是甘油和环氧大豆油中的一种或两者的混合物。
6.根据权利要求1所述的以淀粉为基料的全降解发泡材料，其特征是：所述抗氧剂是2,2’-亚甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）或四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯。
7.根据权利要求1所述的以淀粉为基料的全降解发泡材料，其特征是：所述稳定剂是硬脂酸锌或硬脂酸钙。
8.根据权利要求1所述的以淀粉为基料的全降解发泡材料，其特征是：所述润滑剂是滑石粉。
9.根据权利要求1所述的以淀粉为基料的全降解发泡材料，其特征是：所述脱模剂是硬脂醇、石蜡或微晶蜡。
10.权利要求1－9任一项所述的以淀粉为基料的全降解发泡材料的制备方法，其特征在于依次包括下述步骤：
（1）将淀粉与温度为80℃以上的水加入混合机进行混合，并搅拌3～5分钟，混合机中搅拌器的转速为80～120转/分钟，得到淀粉糊；
（2）将纤维素加入混合机，并搅拌5～8分钟，混合机中搅拌器的转速为80～120转/分钟，混合机内温度为65～75℃；
（3）然后将发泡剂、增塑剂、抗氧剂、稳定剂、润滑剂和脱模剂加入混合机，并将混合机中搅拌器的转速调节至120～150转/分钟，搅拌3～5分钟，得到混合物料；
（4）利用步骤（3）得到的混合物料制作坯料；
（5）将坯料置于温度为190～220℃的模具内，进行发泡成型，得到全降解发泡材料。
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