CN104194372A - 一种缓蚀型植物纤维发泡材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缓蚀植物纤维发泡材料，如图所示。这种缓蚀型植物纤维发泡材料采用玉米秸秆纤维和废纸纤维为主要原材料，添加发泡剂及气相防锈剂，通过微波发泡成型。相应地，本发明还公开了这种缓蚀植物纤维发泡材料的制备方法，将玉米秸秆纤维和废纸纤维浸泡后进行预处理后与气相缓蚀剂、发泡剂进行混合，经过微波进行发泡。采用以玉米秸秆与废纸纤维缓冲材料作为载体的气相缓冲材料，其缓蚀率可以达到90％以上,而不添加缓蚀剂的纤维发泡材料会对金属有加速腐蚀的作用。采用本发明,不仅可以保护金属表面不受冲击，又可以铁类包装件的腐蚀，在提高包装效率的同时,原材料又具有资源优势和环境保护优势。

Description

一种缓蚀型植物纤维发泡材料及其制备方法

技术领域

本发明公开了一种缓蚀型植物纤维发泡材料，特别涉及一种可用于包装内衬的缓蚀型植物纤维发泡材料(图1)及其制备方法。 

背景技术

采用微波发泡的方式进行材料的制备，这种方式能够让材料更佳均匀的受热，提高材料的综合性能，浆料中加入复配型化学发泡剂即碳酸氢铵和碳酸氢钠按一定比例混合，并加入复配型缓蚀剂，即通过有机缓蚀剂与无机缓蚀剂进行复合配方，根据蒸汽压的大小及试剂的可获得性和经济性原则，选择二甲基咪唑、尿素和硼砂以4:1:2的比例进行复配。 

缓蚀剂在防护工程中的应用，是腐蚀科学与表面工程学科发展的一项重要成就。以气相缓蚀剂为核心的气相防锈材料已广泛应用于工业各部门中，气相防锈材料及其应用技术研究也受到越来越多的关注，所以气相缓蚀剂的载体材料成为包装材料的研究重点。 

研究取代EPS的缓冲包装材料已成为当前包装材料界的一个热点，因此绿色环保植物纤维发泡材料的研究具有重大意义。现有的植物纤维发泡材料多为只具备缓冲作用的材料，所以功能型的植物纤维发泡材料具有重要的研究意义。 

以纤维发泡缓冲材料作为载体的气相缓冲材料，不仅可以保护金属表面不受冲击又可以防止大气腐蚀，在提高包装效率的同时，原材料又具有资源优势和环境保护优势。所以气相缓蚀纤维材料的研究不仅具有工程应用意义，也有利于生态文明建设。 

发明内容

本发明实施例索要解决的技术问题在于，提供一种既可以提供缓冲功能又能够有缓蚀效果的纤维发泡材料。所述缓蚀型纤维发泡材料的泡孔均匀，强度高，质量轻，具有良好的弹性。所述的缓蚀型纤维发泡材料的制备方法加工工艺简单，原料成本低，提高了发泡材料的均匀性。 

为了达到上述技术效果，本发明实施例提供了一种缓蚀型纤维发泡材料，所述的纤维发泡材料采用废纸纤维和玉米秸秆纤维为原材料，添加复配型发泡剂和复配型缓蚀剂，通过微波发泡技术而形成。 

优选地，所述的发泡剂为碳酸氢铵和碳酸氢钠按一定比例混合。 

优选地，所述的复配型缓蚀剂为二甲基咪唑、尿素和硼砂以4:1:2的比例进行复配。 

优选地，所述的缓蚀型纤维发泡材料以质量份计的主要原料配方如下： 

纤维干浆：25份 

甘油：3份 

碳酸氢氨：0.85～1.0份 

碳酸氢钠：0.5～0.8份 

玉米淀粉：1.5份 

PVA：1.0份 

碳酸钙：2.5份 

硼砂：0.9～1份 

尿素：0.5份 

二甲基咪唑：2份 

优选地，所述的PVA是以10％的PVA溶液的形式加入的。10％的PVA溶液是在70℃条件下以150r/min的转速搅拌30分钟配制的。 

优选地，所述的玉米淀粉是以10％的玉米淀粉溶液的形式加入的。10％的玉米淀粉溶液是在70℃条件下以150r/min的转速下搅拌30分钟配制的。 

本发明的制备方法包括以下步骤: 

1)先将废旧瓦楞纸板放在水中浸泡十小时，浸泡后按比例与玉米秸秆纤维进行混合打浆。 

2)将打浆后的浆料，与5％的氢氧化钠溶液混合，在40℃水浴锅中进行30分钟的预处理。 

3)将预处理后的浆料过滤拧干至湿度为70％，然后与玉米淀粉溶液与PVA溶液进行混合，然后与甘油混合搅拌，然后加入碳酸钙，硼砂，尿素和二甲基咪唑进行混合搅拌均匀。最后，将碳酸钙与碳酸氢氨按比例混合溶液加入，均匀搅拌。 

4)将步骤3)所得的混合物放入方形模具中，将表面放置平整，然后放入微波中进行加热，中高火档位，频率为每加热3min冷却3min等待水蒸气蒸发， 共加热4次一共加热12min。 

5)将步骤4)中成型的材料进行脱模，脱模后放置在60℃烘箱中进行干燥6小时。 

6)将干燥后的材料分别放入800ml的烧瓶中在60℃进行缓蚀试验。即在模拟大气腐蚀的环境下，加热8h，冷却12h后测试样的缓释率。 

7)将干燥后的材料在万能材料试验机上进行静态压缩试验。 

所得的缓蚀型纤维发泡材料的缓蚀率可以达到90％以上。 

本发明相对现有技术，其优点是:采用微波发泡技术，使材料受热更均匀，发泡效果好，将废纸纤维与秸秆纤维现结合，使材料的力学性能更佳，并将纤维发泡技术与气相缓释技术相结合，使材料得到更高效的多功能利用。 

附图说明

图1是制成的缓蚀植物纤维发泡材料。 

图2是缓蚀试验示意图。 

图3是实施例1中，铁片的缓释图。 

图4是模拟大气腐蚀环境下的铁片腐蚀图。 

图5是实施例3中，铁片的缓释图。 

具体实施方式

实施例1： 

1)先将20g废旧瓦楞纸板放在水中浸泡十小时，浸泡后与5g玉米秸秆纤维进行混合在水力打浆机里打浆。 

2)打浆后的浆料，与100ml的5％的氢氧化钠溶液在自封袋中混合均匀，在40℃水浴锅中进行30分钟的预处理。 

3)预处理后的浆料过滤拧干至湿度为70％，然后与15ml的10％玉米淀粉溶液与10ml的10％的PVA溶液进行混合，然后与3g甘油混合搅拌，然后加入2.5g碳酸钙，二甲基咪唑1g、尿素0.25g和硼砂0.5g进行混合搅拌均匀。 

4)将步骤3)所得的混合物放入方形模具中，将表面放置平整，然后放入微波中进行加热，中高火档位，频率为每加热3min冷却3min等待水蒸气蒸发，共加热4次一共加热12min。 

5)将步骤4)中成型的材料进行脱模，脱模后放置在60℃烘箱中进行干燥6小时。 

6)将干燥后的材料分别放入800ml的烧瓶中在60℃进行缓蚀试验(见图2)，即在模拟大气腐蚀的环境下，加热8h，冷却12h后测试样的缓释率。测得缓释率为：0.8754，铁片的缓释图片如图3所示。 

7)将干燥后的材料在万能材料试验机上进行静态压缩试验。该新型材料的力-变形曲线与EPE、EPS类似,都比较平滑,不存在明显的压缩屈服点。 

实施例2： 

1)先将20g废旧瓦楞纸板放在水中浸泡十小时，浸泡后与5g玉米秸秆纤维进行混合在水力打浆机里打浆。 

2)打浆后的浆料，与100ml的5％的氢氧化钠溶液在自封袋中混合均匀，在40℃水浴锅中进行30分钟的预处理。 

3)预处理后的浆料过滤拧干至湿度为70％，然后与15ml的10％玉米淀粉溶液与10ml的10％的PVA溶液进行混合，然后与3g甘油混合搅拌，然后加入2.5g碳酸钙，搅拌均匀。 

4)将步骤3)所得的混合物放入方形模具中，将表面放置平整，然后放入微波中进行加热，中高火档位，频率为每加热3min冷却3min等待水蒸气蒸发，共加热4次一共加热12min。 

5)将步骤4)中成型的材料进行脱模，脱模后放置在60℃烘箱中进行干燥6小时。 

6)将干燥后的材料分别放入800ml的烧瓶中在60℃进行缓蚀试验，即在模拟大气腐蚀的环境下，加热8h，冷却12h后测试样的缓释率。测得腐蚀率为1.1130，铁片的腐蚀图片如图4所示。 

7)将干燥后的材料在万能材料试验机上进行静态压缩试验。该新型材料的力-变形曲线与EPE、EPS类似,都比较平滑,不存在明显的压缩屈服点。 

实施例3： 

1)先将20g废旧瓦楞纸板放在水中浸泡十小时，浸泡后与5g玉米秸秆纤维进行混合在水力打浆机里打浆。 

2)打浆后的浆料，与100ml的5％的氢氧化钠溶液在自封袋中混合均匀，在40℃水浴锅中进行30分钟的预处理。 

3)预处理后的浆料过滤拧干至湿度为70％，然后与15ml的10％玉米淀粉溶液与10ml的10％的PVA溶液进行混合，然后与3g甘油混合搅拌，然后加入2.5g碳酸钙，二甲基咪唑4g、尿素1g和硼砂2g进行混合搅拌均匀。 

4)将步骤3)所得的混合物放入方形模具中，将表面放置平整，然后放入 微波中进行加热，中高火档位，频率为每加热3min冷却3min等待水蒸气蒸发，共加热4次一共加热12min。 

5)将步骤4)中成型的材料进行脱模，脱模后放置在60℃烘箱中进行干燥6小时。 

6)将干燥后的材料分别放入800ml的烧瓶中在60℃进行缓蚀试验。即在模拟大气腐蚀的环境下，加热8h，冷却12h后测试样的缓释率。测得缓释率为：0.9347，铁片的缓释图片如图5所示。 

7)将干燥后的材料在万能材料试验机上进行静态压缩试验。该新型材料的力-变形曲线与EPE、EPS类似，都比较平滑，不存在明显的压缩屈服点。 

Claims (6)

1.一种缓蚀植物纤维发泡材料，其特征在于:该复合发泡材料的原料配比按质量份数比为: 

纤维干浆：25份 

甘油：3份 

碳酸氢氨：0.85～1.0份 

碳酸氢钠：0.5～0.8份 

玉米淀粉：1.5份 

PVA：1.0份 

碳酸钙：2.5份 

硼砂：0.9～1份 

尿素：0.5份 

二甲基咪唑：2份。 

2.根据权利要求1所述的缓蚀植物纤维发泡材料，其特征在于：所述的干浆为废纸纤维与玉米秸秆纤维的比例为4:1的混合干浆。 

3.根据权利要求1所述的缓蚀植物纤维发泡材料，其特征在于：硼砂、尿素与二甲基咪唑的含量可以根据材料具体的使用要求按比例进行调整。 

4.根据权利要求1所述的缓蚀植物纤维发泡材料，其特征在于：玉米淀粉是以10％的玉米淀粉溶液的形式加入的。10％的玉米淀粉溶液是在70℃条件下以150r/min的转速下搅拌30分钟配制的。 

5.根据权利要求1所述的缓蚀植物纤维发泡材料，其特征在于：PVA是以10％的PVA溶液的形式加入的。10％的PVA溶液是在70℃条件下以150r/min的转速搅拌30分钟配制的。 

6.根据权利要求1所述的缓蚀植物纤维发泡材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤： 

1)先将废旧瓦楞纸板放在水中浸泡十小时，浸泡后按比例与玉米秸秆纤维进行混合打浆。 

2)将打浆后的浆料，与5％的氢氧化钠溶液混合，在40℃水浴锅中进行30分钟的预处理。 

3)将预处理后的浆料过滤拧干至湿度为70％，然后与玉米淀粉溶液与PVA溶液 进行混合，然后与甘油混合搅拌，然后加入碳酸钙，硼砂，尿素和二甲基咪唑进行混合搅拌均匀。 

4)将步骤3)所得的混合物放入方形模具中，将表面放置平整，然后放入微波中进行加热，中高火档位，频率为每加热3min冷却3min等待水蒸气蒸发，共加热4次一共加热12min。 

5)将步骤4)中成型的材料进行脱模，脱模后放置在60℃烘箱中进行干燥6小时。 

6)将干燥后的材料分别放入800ml的烧瓶中在60℃进行缓蚀试验。即在模拟大气腐蚀的环境下，加热8h，冷却12h后测试样的缓释率。 

7)缓蚀试验将干燥后的材料在万能材料试验机上进行静态压缩试验。