CN105802268A - 一种植物纤维可降解中空板材及其制备方法 - Google Patents

一种植物纤维可降解中空板材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种植物纤维可降解中空板材及其制备方法，由以下组分按重量份数配比制成：木质纤维19～42份、改性淀粉12～29份、壳聚糖13～28份、聚乙烯6～32份、聚乙烯醇5～14份、硼砂8～15份、羧甲基纤维素钠9～22份、醋酸酐9～28份、山梨醇酯8～19份、甲酰胺3～14份、乙醇20～45份、水32～48份。(1)本发明将木质纤维与聚乙烯联合使用，发挥二者的优势，且互为协同，制备获得的植物纤维可降解中空板材具有可降解优点；(2)制备获得的中空板材不会造成环境污染，且节约天然资源。

Description

一种植物纤维可降解中空板材及其制备方法
技术领域
本发明属于包装材料领域，涉及中空板材包装材料，尤其涉及一种植物纤维可降解中空板材及其制备方法。
背景技术
目前世界上大多数的工业品、果蔬等人们生产和生活物品，大都采用纸板制成的纸箱进行包装，由此会造成全球每年数以万计的树木被砍伐。而森林砍伐会造成环境退化和物种多样性的减少，造成气候变迁和地理环境改变。森林砍伐后没有及时、足够的造林工程，会造成水土破坏、气候变迁、物种多样性减少和生活品质下降等危害。
19世纪中期，约在1852年之后，地球已经经历了前所未有的森林破坏，欧洲的森林正在被酸雨侵蚀，而西伯利亚的森林从苏联瓦解之后就被转成耕地。全球的热带雨林正以每年1700万公顷的速度减少，很多物种面临灭绝。在过去的20年里，阿富汗已经失去了超过70％的森林。根据联合国粮农组织的报告，全球森林面积正以每年减少730万公顷的速度消失，美国和英国每天砍伐树木约80亩。每年全球纸张产用量已达3.2亿吨，如果以每吨纸需砍伐4棵平均20年树龄的树木作原料的话，那么1年就有近13亿棵这样的树木从地球上消失。
为保护人类生存环境，减少森林砍伐，尽可能减少纸箱的使用，已成为各国包装行业的发展趋势。如采用聚烯烃中空板材来制造包装箱替代部分纸箱包装应运而生。但目前国内外主要还是局限于聚烯烃类或聚烯烃添加碳酸钙的中空板材，这类中空板材大量使用了聚烯烃类塑料，而聚烯烃类塑料会给环境造成大量的“白色污染”。
而现有技术中还没有将木质纤维与烯炔烃类化合物结合使用的方案。
发明内容
本发明解决的技术问题：为了克服现有技术的缺陷，获得一种植物纤维与烯炔烃类化合物联合使用，具有可降解性能，不会造成环境污染，且节约天然资源的中空板材，本发明提供了一种植物纤维可降解中空板材及其制备方法。
技术方案：一种植物纤维可降解中空板材，由以下组分按重量份数配比制成：木质纤维19～42份、改性淀粉12～29份、壳聚糖13～28份、聚乙烯6～32份、聚乙烯醇5～14份、硼砂8～15份、羧甲基纤维素钠9～22份、醋酸酐9～28份、山梨醇酯8～19份、甲酰胺3～14份、乙醇20～45份、水32～48份。
优选的，所述植物纤维可降解中空板材由以下组分按重量份数配比制成：木质纤维32份、改性淀粉23份、壳聚糖21份、聚乙烯26份、聚乙烯醇11份、硼砂13份、羧甲基纤维素钠18份、醋酸酐22份、山梨醇酯17份、甲酰胺11份、乙醇38份、水40份。
一种植物纤维可降解中空板材的制备方法，包含以下步骤：
(1)将木质纤维、改性淀粉、壳聚糖、醋酸酐加入水中，在温度为48℃～72℃、pH值为6.2～6.8的条件下搅拌均匀制得糊状；将糊状混合物加入高压反应釜中，在2.7～4.3MPa条件下反应35～50分钟；
(2)将聚乙烯、聚乙烯醇、硼砂、羧甲基纤维素钠和甲酰胺加入高压反应釜中，在135℃～256℃密封条件下反应30～65分钟；
(3)将山梨醇酯溶于乙醇中，并置于高压反应釜的高位槽中，高位槽的温度维持为178℃～232℃；将步骤(1)和步骤(2)获得的混合物同时加入反应釜中，且反应釜的温度维持在167℃～224℃，滴加高位槽中的混合物，边滴加边搅拌，2～4小时滴完，滴加结束后将反应釜温度降至168℃，并保温35分钟，制得植物纤维可降解中空板材前体材料；
(4)将步骤(3)制得的植物纤维可降解中空板材前体材料置于同向平行双螺杆设备中，在35℃～46℃条件下挤出、定型及裁切即可制得植物纤维可降解中空板材。
优选的，步骤(1)中将木质纤维、改性淀粉、壳聚糖、醋酸酐加入水中，在温度为66℃、pH值为6.5的条件下搅拌均匀制得糊状；将糊状混合物加入高压反应釜中，在3.7MPa条件下反应43分钟。
优选的，其特征在于，步骤(2)中将聚乙烯、聚乙烯醇、硼砂、羧甲基纤维素钠和甲酰胺加入高压反应釜中，在225℃密封条件下反应40分钟。
优选的，其特征在于，步骤(3)中将山梨醇酯溶于乙醇中，并置于高压反应釜的高位槽中，高位槽的温度维持为213℃；将步骤(1)和步骤(2)获得的混合物同时加入反应釜中，且反应釜的温度维持在208℃，滴加高位槽中的混合物，边滴加边搅拌，3小时滴完，滴加结束后将反应釜温度降至168℃，并保温35分钟，制得植物纤维可降解中空板材前体材料。
优选的，其特征在于，步骤(4)中将步骤(3)制得的植物纤维可降解中空板材前体材料置于同向平行双螺杆设备中，在42℃条件下挤出、定型及裁切即可制得植物纤维可降解中空板材。
有益效果：(1)本发明将木质纤维与聚乙烯联合使用，发挥二者的优势，且互为协同，制备获得的植物纤维可降解中空板材具有可降解优点；(2)制备获得的中空板材不会造成环境污染，且节约天然资源。
具体实施方式
实施例1
一种植物纤维可降解中空板材，由以下组分按重量份数配比制成：木质纤维19份、改性淀粉12份、壳聚糖13份、聚乙烯6份、聚乙烯醇5份、硼砂8份、羧甲基纤维素钠9份、醋酸酐9份、山梨醇酯8份、甲酰胺3份、乙醇20份、水32份。
一种植物纤维可降解中空板材的制备方法，包含以下步骤：
(1)将木质纤维、改性淀粉、壳聚糖、醋酸酐加入水中，在温度为48℃、pH值为6.2的条件下搅拌均匀制得糊状；将糊状混合物加入高压反应釜中，在2.7MPa条件下反应35分钟；
(2)将聚乙烯、聚乙烯醇、硼砂、羧甲基纤维素钠和甲酰胺加入高压反应釜中，在135℃密封条件下反应30分钟；
(3)将山梨醇酯溶于乙醇中，并置于高压反应釜的高位槽中，高位槽的温度维持为178℃；将步骤(1)和步骤(2)获得的混合物同时加入反应釜中，且反应釜的温度维持在167℃，滴加高位槽中的混合物，边滴加边搅拌，2小时滴完，滴加结束后将反应釜温度降至168℃，并保温35分钟，制得植物纤维可降解中空板材前体材料；
(4)将步骤(3)制得的植物纤维可降解中空板材前体材料置于同向平行双螺杆设备中，在35℃条件下挤出、定型及裁切即可制得植物纤维可降解中空板材。
实施例2
一种植物纤维可降解中空板材，由以下组分按重量份数配比制成：木质纤维32份、改性淀粉23份、壳聚糖21份、聚乙烯26份、聚乙烯醇11份、硼砂13份、羧甲基纤维素钠18份、醋酸酐22份、山梨醇酯17份、甲酰胺11份、乙醇38份、水40份。
一种植物纤维可降解中空板材的制备方法，包含以下步骤：
(1)将木质纤维、改性淀粉、壳聚糖、醋酸酐加入水中，在温度为66℃、pH值为6.5的条件下搅拌均匀制得糊状；将糊状混合物加入高压反应釜中，在3.7MPa条件下反应43分钟；
(2)将聚乙烯、聚乙烯醇、硼砂、羧甲基纤维素钠和甲酰胺加入高压反应釜中，在225℃密封条件下反应40分钟；
(3)将山梨醇酯溶于乙醇中，并置于高压反应釜的高位槽中，高位槽的温度维持为213℃；将步骤(1)和步骤(2)获得的混合物同时加入反应釜中，且反应釜的温度维持在208℃，滴加高位槽中的混合物，边滴加边搅拌，3小时滴完，滴加结束后将反应釜温度降至168℃，并保温35分钟，制得植物纤维可降解中空板材前体材料；
(4)将步骤(3)制得的植物纤维可降解中空板材前体材料置于同向平行双螺杆设备中，在42℃条件下挤出、定型及裁切即可制得植物纤维可降解中空板材。
实施例3
一种植物纤维可降解中空板材，由以下组分按重量份数配比制成：木质纤维42份、改性淀粉29份、壳聚糖28份、聚乙烯32份、聚乙烯醇14份、硼砂15份、羧甲基纤维素钠22份、醋酸酐28份、山梨醇酯19份、甲酰胺14份、乙醇45份、水48份。
一种植物纤维可降解中空板材的制备方法，包含以下步骤：
(1)将木质纤维、改性淀粉、壳聚糖、醋酸酐加入水中，在温度为72℃、pH值为6.8的条件下搅拌均匀制得糊状；将糊状混合物加入高压反应釜中，在4.3MPa条件下反应50分钟；
(2)将聚乙烯、聚乙烯醇、硼砂、羧甲基纤维素钠和甲酰胺加入高压反应釜中，在256℃密封条件下反应65分钟；
(3)将山梨醇酯溶于乙醇中，并置于高压反应釜的高位槽中，高位槽的温度维持为232℃；将步骤(1)和步骤(2)获得的混合物同时加入反应釜中，且反应釜的温度维持在224℃，滴加高位槽中的混合物，边滴加边搅拌，2～4小时滴完，滴加结束后将反应釜温度降至168℃，并保温35分钟，制得植物纤维可降解中空板材前体材料；
(4)将步骤(3)制得的植物纤维可降解中空板材前体材料置于同向平行双螺杆设备中，在46℃条件下挤出、定型及裁切即可制得植物纤维可降解中空板材。
将上述实施例1～3制备获得的植物纤维可降解中空板材进行检测，检测温度为80℃，其中，降解率的检测是采用堆肥法，具体结果如表1所示：
表1实施例1～3制备获得的植物纤维可降解中空板材性能检测

Claims (7)

1.一种植物纤维可降解中空板材，其特征在于，由以下组分按重量份数配比制成：木质纤维19～42份、改性淀粉12～29份、壳聚糖13～28份、聚乙烯6～32份、聚乙烯醇5～14份、硼砂8～15份、羧甲基纤维素钠9～22份、醋酸酐9～28份、山梨醇酯8～19份、甲酰胺3～14份、乙醇20～45份、水32～48份。
2.根据权利要求1所述的一种植物纤维可降解中空板材，其特征在于，由以下组分按重量份数配比制成：木质纤维32份、改性淀粉23份、壳聚糖21份、聚乙烯26份、聚乙烯醇11份、硼砂13份、羧甲基纤维素钠18份、醋酸酐22份、山梨醇酯17份、甲酰胺11份、乙醇38份、水40份。
3.权利要求1所述的一种植物纤维可降解中空板材的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)将木质纤维、改性淀粉、壳聚糖、醋酸酐加入水中，在温度为48℃～72℃、pH值为6.2～6.8的条件下搅拌均匀制得糊状；将糊状混合物加入高压反应釜中，在2.7～4.3MPa条件下反应35～50分钟；
(2)将聚乙烯、聚乙烯醇、硼砂、羧甲基纤维素钠和甲酰胺加入高压反应釜中，在135℃～256℃密封条件下反应30～65分钟；
(3)将山梨醇酯溶于乙醇中，并置于高压反应釜的高位槽中，高位槽的温度维持为178℃～232℃；将步骤(1)和步骤(2)获得的混合物同时加入反应釜中，且反应釜的温度维持在167℃～224℃，滴加高位槽中的混合物，边滴加边搅拌，2～4小时滴完，滴加结束后将反应釜温度降至168℃，并保温35分钟，制得植物纤维可降解中空板材前体材料；
(4)将步骤(3)制得的植物纤维可降解中空板材前体材料置于同向平行双螺杆设备中，在35℃～46℃条件下挤出、定型及裁切即可制得植物纤维可降解中空板材。
4.根据权利要求3所述的一种植物纤维可降解中空板材的制备方法，其特征在于，步骤(1)中将木质纤维、改性淀粉、壳聚糖、醋酸酐加入水中，在温度为66℃、pH值为6.5的条件下搅拌均匀制得糊状；将糊状混合物加入高压反应釜中，在3.7MPa条件下反应43分钟。
5.根据权利要求3所述的一种植物纤维可降解中空板材的制备方法，其特征在于，步骤(2)中将聚乙烯、聚乙烯醇、硼砂、羧甲基纤维素钠和甲酰胺加入高压反应釜中，在225℃密封条件下反应40分钟。
6.根据权利要求3所述的一种植物纤维可降解中空板材的制备方法，其特征在于，步骤(3)中将山梨醇酯溶于乙醇中，并置于高压反应釜的高位槽中，高位槽的温度维持为213℃；将步骤(1)和步骤(2)获得的混合物同时加入反应釜中，且反应釜的温度维持在208℃，滴加高位槽中的混合物，边滴加边搅拌，3小时滴完，滴加结束后将反应釜温度降至168℃，并保温35分钟，制得植物纤维可降解中空板材前体材料。
7.根据权利要求3所述的一种植物纤维可降解中空板材的制备方法，其特征在于，步骤(4)中将步骤(3)制得的植物纤维可降解中空板材前体材料置于同向平行双螺杆设备中，在42℃条件下挤出、定型及裁切即可制得植物纤维可降解中空板材。
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