CN104532658A

CN104532658A - 一种基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料及其制备方法

Info

Publication number: CN104532658A
Application number: CN201410724402.6A
Authority: CN
Inventors: 王宏涛; 喻欣; 裴璐; 骆光林; 张伟
Original assignee: Xian University of Technology
Current assignee: Xian University of Technology
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2015-04-22

Abstract

本发明公开了一种基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料，按质量百分比由以下组分组成：纸浆70％～92％，松香3％～12％，发泡剂3％～15％，助剂2％～3％，以上组分质量百分比之和为100％。本发明还公开了其制备方法：将纸浆、松香、发泡剂和助剂混合均匀，放在空气中自行发泡后放入微波炉中加热，然后在烘箱中加热后干燥，即得。本发明基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料，以松香作为粘合剂，能更好的提高发泡材料的硬度；而且废纸纤维发泡材料符合环保要求，还对废弃物(废纸)进行了回收再利用，迎合了人们的环保理念，并且材料综合性能优异、技术含量高，市场竞争力强，市场风险低；且其制备方法简单，方便操作。

Description

一种基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料及其制备方法

技术领域

本发明属于包装材料技术领域，具体涉及一种基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料，本发明还涉及该发泡材料的制备方法。

背景技术

环境保护是世界范围内一个亟待解决的重要问题，其中包装废弃物造成的环境污染占据很大比例，这主要是由数量巨大的泡沫塑料缓冲包装材料造成的。现有的包装缓冲材料主要是高分子发泡材料和纸浆模塑制品。

高分子发泡材料应用最广泛的是软质发泡材料和结构泡沫材料。软质发泡材料包括发泡橡胶和发泡塑料，由塑料(PE、EVA等)和橡胶(CR、SBR等)加入催化剂、发泡剂等通过物理发泡或者交联发泡工艺制备而成的。软质发泡材料具有缓冲、吸音、吸震、保温、过滤等特性。能够广泛用于电子产品、家电、汽车、体育休闲等领域，是一种新型高分子材料。结构泡沫材料主要有PVC、PET、PMI、SAN、PEI、PI、PUR等种类。目前PVC、PET两种材质的结构泡沫材料应用最为广泛。结构泡沫材料主要作为夹层结构的芯材使用，用于替代Balsa木和蜂窝板。

纸浆模塑是一种立体造纸技术，主要以废纸为原料，添加粘结剂、发泡剂、活化剂、成核剂等通过打浆—配料—模压成型—烘干—定型的制造工艺在模塑机上由特殊的模具塑造出一定形状的纸制品。有些研究人员通过添加淀粉溶液、聚乙烯醇、废胶粉以改善其性能。纸浆模塑制品具备优良的环保性能，但质地偏硬，且主要通过结构变形来实现，受材料韧性制约，变形率低，缓冲防护能力有限。另外，现有对植物纤维发泡技术的研究大多是以植物纤维作为添加物而非基料，对植物纤维的使用率不高，改善幅度有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料，以纸浆作为发泡材料的基料，松香作为粘合剂能够明显提高废旧植物纤维的回收再利用、环保节能。

本发明的另一个目的是提供一种基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，一种基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料，按质量百分比由以下组分组成：纸浆70％～92％，松香3％～12％，发泡剂3％～15％，助剂2％～3％，以上组分质量百分比之和为100％。

本发明的特点还在于，

发泡剂为碳酸氢钠与硫酸铝钾的混合物，其中碳酸氢钠与硫酸铝钾的质量比为5：1。

助剂为柠檬酸和丙三醇的混合物，其中柠檬酸与丙三醇的质量比为2：5。

本发明所采用的另一个技术方案是，一种基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，按质量百分比分别称取纸浆70％～92％，松香3％～12％，发泡剂3％～15％，助剂2％～3％，以上组分质量百分比之和为100％；

步骤2，将纸浆、松香、发泡剂和助剂混合均匀，然后放在空气中自行发泡1h；

步骤3，将步骤2发泡后的混合物放入微波炉中加热，然后在160℃的烘箱中加热30～50min后温度调至130～150℃干燥，即得到基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料。

本发明的特点还在于，

步骤1中发泡剂为碳酸氢钠与硫酸铝钾的混合物，其中碳酸氢钠与硫酸铝钾的质量比为5：1。

步骤1中助剂为柠檬酸和丙三醇的混合物，其中柠檬酸与丙三醇的质量比为2：5。

步骤3中微波炉中加热的时间为3～5min。

本发明的有益效果是，本发明基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料，以松香作为粘合剂，能更好的提高发泡材料的硬度；而且废纸纤维发泡材料符合环保要求，还对废弃物(废纸)进行了回收再利用，迎合了人们的环保理念，并且材料综合性能优异、技术含量高，市场竞争力强，市场风险低；且其制备方法简单，方便操作。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料，按质量百分比由以下组分组成：纸浆70％～92％，松香3％～12％，发泡剂3％～15％，助剂2％～3％，以上组分质量百分比之和为100％。

上述基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，按质量百分比分别称取纸浆70％～92％，松香3％～12％，发泡剂3％～15％，助剂2％～3％，以上组分质量百分比之和为100％；发泡剂为碳酸氢钠与硫酸铝钾的混合物，其中碳酸氢钠与硫酸铝钾的质量比为5：1；助剂为柠檬酸和丙三醇的混合物，其中柠檬酸与丙三醇的质量比为2：5

步骤3，将步骤2发泡后的混合物放入微波炉中加热3～5min，然后在160℃的烘箱中加热30～50min后温度调至130～150℃干燥，即得到基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料。

对本发明基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料的缓冲性能进行测试，主要进行静态压缩试验。

包装材料的静态试验，通常是在万能试验机上进行测定缓冲材料的力—变形特性，由此可以求得缓冲材料的应力—应变曲线图，从而可以得出材料的缓冲系数(C)。静态试验进行时，上压板的速度通常为12±3mm/min，接近于静态力，随着压力的不断增加，缓冲材料的厚度不断减少，变形量不断增加，测量的结果可以得到材料的力—形变曲线。由于同一种材料在不同受力面积或不同厚度时的力—形变曲线不同，在进行缓冲设计时应用该曲线很不方便，因此要把上述试验结果进一步处理。处理后的力—形变曲线就转化为应力—应变曲线。试验得到的应力—形变数据，再经过公式的变形后得到试样的缓冲系数C和变形能e。

以下是采用本发明基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料的实施案例的实验结果，具体的C-e数据如表1所示：

表1 实验结果C-e数据

变形能e(N/cm·cm)	缓冲系数C
		0.2	15
0.4	10
		0.6	7
0.8	6
		1	5.8
1.3	5.5
		1.7	5.2
2	5
		3	4.8

结论：由表1可知，

(1)纸浆发泡中并非发泡剂含量越高越好，而松香粘合剂的多少对发泡材料的质量有很大的影响，松香过多导致发泡材料过硬，缓冲性能不好；松香过少导致黏合力度不够；发泡剂过多会导致过度发泡，少了则发泡效果不好。

(2)采用松香作为单一的黏合剂，发泡效果会比淀粉黏合剂更好。

综上所述，本发明制备的基于松香粘合的废纸纤维发泡材料，以纸浆作为发泡材料的基料，松香作为粘合剂能够明显提高废旧植物纤维的回收再利用、环保节能，大大扩大缓冲包装材料的应用范围。

实施例1

步骤1，按质量百分比分别称取纸浆70g，松香12g，碳酸氢钠12.5g，硫酸铝钾2.5g，柠檬酸0.85g，丙三醇2.15g；

步骤2，将纸浆、松香、碳酸氢钠、硫酸铝钾、柠檬酸、丙三醇混合均匀，然后放在空气中自行发泡1h；

步骤3，将步骤2发泡后的混合物放入微波炉中加热5min，然后在160℃的烘箱中加热40min后温度调至140℃干燥，即得到基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料。

实施例1制备得到的发泡材料的密度测试结果为0.2030g/cm³。

实施例2

步骤1，按质量百分比分别称取纸浆92g，松香3g，碳酸氢钠2.5g，硫酸铝钾0.5g，柠檬酸0.57g，丙三醇1.43g；

步骤3，将步骤2发泡后的混合物放入微波炉中加热3min，然后在160℃的烘箱中加热30min后温度调至150℃干燥，即得到基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料。

实施例2制备得到的发泡材料的密度测试结果为0.3625g/cm³。

实施例3

步骤1，按质量百分比分别称取纸浆80g，松香7.5g，碳酸氢钠8.3g，硫酸铝钾1.7g，柠檬酸0.71g，丙三醇1.79g；

步骤3，将步骤2发泡后的混合物放入微波炉中加热4min，然后在160℃的烘箱中加热50min后温度调至130℃干燥，即得到基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料。

实施例3制备得到的发泡材料的密度测试结果为0.3369g/cm³。

实施例4

步骤1，按质量百分比分别称取纸浆75g，松香10g，碳酸氢钠10g，硫酸铝钾2g，柠檬酸0.85g，丙三醇2.15g；

步骤3，将步骤2发泡后的混合物放入微波炉中加热3min，然后在160℃的烘箱中加热35min后温度调至135℃干燥，即得到基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料。

实施例4制备得到的发泡材料的密度测试结果为0.3856g/cm³。

实施例5

步骤1，按质量百分比分别称取纸浆85g，松香5g，碳酸氢钠6.7g，硫酸铝钾1.3g，柠檬酸0.57g，丙三醇1.43g；

步骤3，将步骤2发泡后的混合物放入微波炉中加热4min，然后在160℃的烘箱中加热45min后温度调至145℃干燥，即得到基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料。

实施例5制备得到的发泡材料的密度测试结果为0.3269g/cm³。

Claims

1.一种基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料，其特征在于，按质量百分比由以下组分组成：纸浆70％～92％，松香3％～12％，发泡剂3％～15％，助剂2％～3％，以上组分质量百分比之和为100％。

2.根据权利要求1所述的基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料，其特征在于，所述发泡剂为碳酸氢钠与硫酸铝钾的混合物，其中碳酸氢钠与硫酸铝钾的质量比为5：1。

3.根据权利要求1或2所述的基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料，其特征在于，所述助剂为柠檬酸和丙三醇的混合物，其中柠檬酸与丙三醇的质量比为2：5。

4.一种基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

5.根据权利要求4所述的基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤1中发泡剂为碳酸氢钠与硫酸铝钾的混合物，其中碳酸氢钠与硫酸铝钾的质量比为5：1。

6.根据权利要求4或5所述的基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤1中助剂为柠檬酸和丙三醇的混合物，其中柠檬酸与丙三醇的质量比为2：5。

7.根据权利要求4所述的基于松香粘合的废纸纤维环保发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤3中微波炉中加热的时间为3～5min。