CN105694509A - 一种植物纤维发泡缓冲包装材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种植物纤维发泡缓冲包装材料，包容如下重量份的组分：纤维素纳米晶、聚乙烯醇、改性植物纤维、阳离子淀粉、聚己内酯、发泡剂、氧化锌、甲基硅酸钠、轻质碳酸钙以及聚乙二醇。本发明的提供一种植物纤维发泡缓冲包装材料，通过选定特定的配方，从内部改变植物纤维的微结构，显著的提高了该缓冲材料的发泡材料的孔数量和均匀性，同时也改善了其力学性能。

Description

一种植物纤维发泡缓冲包装材料
技术领域
本发明涉及一种包装材料。更具体地说，本发明涉及一种植物纤维发泡缓冲包装材料。
背景技术
EPS泡沫塑料制品是污染环境的主要污染源之一，按照《中华人民共和国循环经济促进法》规定，此产品面临淘汰。然而EPS泡沫塑料质轻、有弹性，作为缓冲包装材料，至今尚无理想的替代品。
目前主要替代品是纸浆模塑缓冲包装材料，它以纸浆为原料，经制浆、真空吸附成型，干燥而成。制品应用在小型电子仪器、家用电器等行业。但制品过于致密，耐冲击性能差，缓冲性较EPS发泡塑料低。用大量的木材制浆。制浆过程污染水源。生产成本高于EPS发泡塑料成本。近几年国内外进行发泡植物纤维缓冲包装材料的制作及机理方面的研究，已经取得不同程度的阶段性成果。它以植物纤维为主要原料，添加助剂，进行发泡处理，使材料内部形成空间立体网状结构，因此具有很好的缓冲性能，保障了缓冲材料的结构稳定性。植物纤维类缓冲材料利用可再生自然资源，是具有易降解又有利于加工成型的环保材料，在人类资源日益紧张的情况下，其研究和开发更为重要。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种植物纤维发泡缓冲包装材料，通过选定特定的配方，从内部改变植物纤维的微结构，显著的提高了该缓冲材料的发泡材料的孔数量和均匀性，同时也改善了其力学性能。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种植物纤维发泡缓冲包装材料，包容如下重量份的组分：
纤维素纳米晶5~20份；
聚乙烯醇3~6份；
改性植物纤维10~30份；
阳离子淀粉5~12份；
聚己内酯3~12份；
发泡剂1~6份；
氧化锌2~8份；
甲基硅酸钠1~3份；
轻质碳酸钙5~16份；
聚乙二醇2~10份。
优选的是，所述纤维素纳米晶结晶度为61～69%，长度为177.42～370.96nm，宽度为21.11～64.52nm。
优选的是，所述聚己内酯重均分子量在1～5万之间。
优选的是，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、苯磺酰肼、二亚硝基五次甲基四胺、重氮苯基氨基苯、尿素、碳酸铵、碳酸氢钠、氯化铵中的一种或任意几种的混合物。
优选的是，所述改性植物纤维是植物纤维利用烷基琥珀酸酐或烯基琥珀酸酐进行改性处理、以及酰化处理而得的。
优选的是，所述烷基琥珀酸酐选自辛基琥珀酸酐、十二烷基琥珀酸酐、十六烷基琥珀酸酐、十八烷基琥珀酸酐中的一种或组合。
优选的是，所述烯基琥珀酸酐选自戊烯基琥珀酸酐、己烯基琥珀酸酐、辛烯基琥珀酸酐、癸烯基琥珀酸酐、十一烯基琥珀酸酐、十二烯基琥珀酸酐、十三烯基琥珀酸酐、十六烯基琥珀酸酐、十八烯基琥珀酸酐中的一种或组合。
本发明至少包括以下有益效果：本发明提供了一种植物纤维发泡缓冲包装材料，通过添加聚己内酯，可以提高植物纤维与其他组分的相容性，能较好的将发泡体中的各种原料与助剂相容并混合均匀，提高表面质量和泡孔均匀性，同时聚己内酯本身具有良好的韧性和塑性，可以改善缓冲包装材料的力学性能和加工性能，且聚己内酯可以完全降解，与其他料共混后不改变其能完全降解的特性，且它的降解速率比较缓慢，可以提高包装材料的使用寿命；采用天然高分子材料纤维素纳米晶，在一定程度可以起到改善力学性能的作用，同时纤维纳米晶具有纳米尺寸，更容易分散与其他组分中，在发泡时可以起到成核剂的效果，有利于增加泡孔数量，减小泡孔尺寸，改善泡孔结构的均匀性；通过添加阳离子淀粉，可以实现可以增加纤维间的结合强度，阳离子淀粉越多，缓冲材料的强度就越高，能够吸收的能量也越多，在冲击加速度相同的情况下，所能承受的冲击载荷也就越大。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
一种植物纤维发泡缓冲包装材料，其特征在于，包容如下重量份的组分：
纤维素纳米晶5~20份；
聚乙烯醇3~6份；
改性植物纤维10~30份；
阳离子淀粉5~12份；
聚己内酯3~12份；
发泡剂1~6份；
氧化锌2~8份；
甲基硅酸钠1~3份；
轻质碳酸钙5~16份；
聚乙二醇2~10份。
聚乙烯醇具有很好的成膜性，能够分布在纤维和淀粉分子的表面，隔绝空气中水分，降低其吸附能力。随着聚乙烯醇含量的增加，样品的体积变化率先减小后增大，样品的吸湿量随时间的增加而减小，但聚乙烯醇含量超过一定值后，缓冲材料的吸湿量又开始增加。由于阳离子淀粉含量较高时，阳离子淀粉容易相互缠结，破坏了纤维的分散体系，淀粉分子在干燥过程易脱水老化，会引起材料的严重收缩，且缓冲材料对空气中水分的吸附能力越强；而当淀粉含量低时，发泡体系的黏度较低，难形成较大的孔隙结构，材料也易收缩。但是，阳离子淀粉加入可以增加纤维间的结合强度，阳离子淀粉越多，缓冲材料的强度就越高，能够吸收的能量也越多，在冲击加速度相同的情况下，所能承受的冲击载荷也就越大。故本发明制备过程中，按阳离子淀粉5份～12份，聚乙烯醇3份～6份，搅拌均匀后糊化处理，得到阳离子淀粉与聚乙烯醇糊化物。增强了纤维间结合强度和发泡体系黏度，有利于形成稳定泡孔结构，使制备的缓冲材料在维持较低收缩性和吸湿量条件下，具有较好的适用性和力学强度。
作为本发明的一种实施方式，所述聚己内酯重均分子量在1～5万之间。
作为本发明的一种实施方式，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、苯磺酰肼、二亚硝基五次甲基四胺、重氮苯基氨基苯、尿素、碳酸铵、碳酸氢钠、氯化铵中的一种或任意几种的混合物。
作为本发明的一种实施方式，所述改性植物纤维是植物纤维利用烷基琥珀酸酐或烯基琥珀酸酐进行改性处理、以及酰化处理而得的。
作为本发明的一种实施方式，所述烷基琥珀酸酐选自辛基琥珀酸酐、十二烷基琥珀酸酐、十六烷基琥珀酸酐、十八烷基琥珀酸酐中的一种或组合。
作为本发明的一种实施方式，所述烯基琥珀酸酐选自戊烯基琥珀酸酐、己烯基琥珀酸酐、辛烯基琥珀酸酐、癸烯基琥珀酸酐、十一烯基琥珀酸酐、十二烯基琥珀酸酐、十三烯基琥珀酸酐、十六烯基琥珀酸酐、十八烯基琥珀酸酐中的一种或组合。
表1实施例1~4和对比例1~3具体的组分
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
纤维素纳米晶 5 12 20 0 5 5 5
聚乙烯醇 3 4 6 3 2 8 3
改性植物纤维 10 20 30 10 10 10 10
阳离子淀粉 5 6 12 5 2 15 5
聚己内酯 3 4 12 3 3 3 0
发泡剂 1 5 6 1 1 1 1
氧化锌 2 4 8 2 2 2 2
甲基硅酸钠 1 2 3 1 1 1 1
轻质碳酸钙 5 8 16 5 5 5 5
聚乙二醇 2 6 10 2 2 2 2
如表2所示，将以上实施例进行测试，测试内容如下，测试结果详见表2。
表2测试结果
项目 单位 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 实施例2 对比例3 对比例4
密度 g/cm3 0.125 0.117 0.123 0.117 0.128 0.124 0.128
体积变化率 % -0.62 -5.8 -5.6 -5.8 -0.55 -0.54 -0.56
24h后吸湿量 g 0.12 0.10 0.13 0.18 0.16 0.35 0.113 -->
冲击强度 KJ/m2 29.2 28.7 28.2 18.9 16.4 16.9 17.1
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (7)

1.一种植物纤维发泡缓冲包装材料，其特征在于，包容如下重量份的组分：
纤维素纳米晶5~20份；
聚乙烯醇3~6份；
改性植物纤维10~30份；
阳离子淀粉5~12份；
聚己内酯3~12份；
发泡剂1~6份；
氧化锌2~8份；
甲基硅酸钠1~3份；
轻质碳酸钙5~16份；
聚乙二醇2~10份。
2.如权利要求1所述的植物纤维发泡缓冲包装材料，其特征在于，所述纤维素纳米晶结晶度为61～69%，长度为177.42～370.96nm，宽度为21.11～64.52nm。
3.如权利要求1所述的植物纤维发泡缓冲包装材料，其特征在于，所述聚己内酯重均分子量在1～5万之间。
4.如权利要求1所述的植物纤维发泡缓冲包装材料，其特征在于，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、苯磺酰肼、二亚硝基五次甲基四胺、重氮苯基氨基苯、尿素、碳酸铵、碳酸氢钠、氯化铵中的一种或任意几种的混合物。
5.如权利要求1所述的植物纤维发泡缓冲包装材料，其特征在于，所述改性植物纤维是植物纤维利用烷基琥珀酸酐或烯基琥珀酸酐进行改性处理、以及酰化处理而得的。
6.如权利要求5所述的植物纤维发泡缓冲包装材料，其特征在于，所述烷基琥珀酸酐选自辛基琥珀酸酐、十二烷基琥珀酸酐、十六烷基琥珀酸酐、十八烷基琥珀酸酐中的一种或组合。
7.如权利要求5所述的植物纤维发泡缓冲包装材料，其特征在于，所述烯基琥珀酸酐选自戊烯基琥珀酸酐、己烯基琥珀酸酐、辛烯基琥珀酸酐、癸烯基琥珀酸酐、十一烯基琥珀酸酐、十二烯基琥珀酸酐、十三烯基琥珀酸酐、十六烯基琥珀酸酐、十八烯基琥珀酸酐中的一种或组合。
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