CN105885107A

CN105885107A - 一种木薯淀粉高耐水复合发泡材料及其制备方法

Info

Publication number: CN105885107A
Application number: CN201510163817.5A
Authority: CN
Inventors: 曾广胜
Original assignee: Hunan University of Technology
Current assignee: Hunan University of Technology
Priority date: 2015-04-09
Filing date: 2015-04-09
Publication date: 2016-08-24

Abstract

本发明公开了一种木薯淀粉高耐水复合发泡材料及其制备方法。充分利用木薯淀粉粘稠度高、粘结强度好、容易配方改性、成本能低廉的特点，通过糊化、酯化、交联、接枝等方法，设定合适的工艺步骤和参数，使用螺杆挤出的方式，得到一种具有较高强度、可生物降解、高耐水的复合发泡材料。本发明的复合发泡材料，由木薯淀粉、氯化钠、六偏磷酸钠、磷酸二氢铝、铝矾土、聚乙烯醇、硬脂酸、月桂醇硫酸钠、硅烷偶联剂、甘油、水、干酵母组成。

Description

一种木薯淀粉高耐水复合发泡材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种缓冲包装材料,尤其涉及一种木薯淀粉高耐水复合发泡材料及其制备方法。

背景技术

目前大量使用的缓冲包装材料仍是以不能降解的泡沫塑料为主，主要有EPS、EPP、聚氨酯等泡沫塑料，由于其很难降解，因此，形成了严重的城市“白色污染”。现有可降解的缓冲包装材料主要还是纸制品，但纸制品成本较高。淀粉是多糖类化合物，在自然环境下由微生物作用而分解，最终分解为无毒的CO₂和H₂O，因此是目前广泛使用的一类可生物降解的天然高分子原料之一。其来源广泛（玉米淀粉、马铃薯淀粉、地瓜淀粉、土豆淀粉、小麦淀粉等），且价格低廉等优点。但是淀粉分子链含有大量羟基，容易在分子链内和分子链外形成氢键，因此难溶，难熔，并且其发泡材料易回生，容易变脆，回弹性差，耐水性也较差，一遇水或长期在潮湿空气中，容易吸收水分，其稳定性下降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有淀粉基发泡材料耐水性差的缺点，充分利用木薯淀粉粘稠度高、粘结强度好、容易配方改性、成本能低廉的特点，通过糊化、酯化、交联、接枝等方法，设定合适的工艺步骤和参数，使用螺杆挤出的方式，得到一种具有较高强度、可生物降解、高耐水的复合发泡材料。

本发明的复合发泡材料，由木薯淀粉、氯化钠、六偏磷酸钠、磷酸二氢铝、铝矾土、聚乙烯醇、硬脂酸、月桂醇硫酸钠、硅烷偶联剂、甘油、水、干酵母组成。

各组分比例及制备步骤：

（1）取100份（质量份数）木薯淀粉、40~60份（优选50份）浓度为3~10%（优选5%）的氯化钠水溶液，40~60℃（优选50℃）在反应釜中30~50r/min（优选40r/min）搅拌30~60min（优选45min），然后加入3~6份（优选5份）六偏磷酸钠、3~5份（优选4份）磷酸二氢铝、2~4份（优选3份）干酵母，30~40℃（优选35℃）、30~50 r/min（优选40 r/min）搅拌1~3h（优选2h），待用；

（2）取100份聚乙烯醇、10~20份（优选15份）水，60~90℃（优选80℃）搅拌5~10min（优选7 min），保温待用；

（3）取100份粒径为1000~3000目（优选2000目）铝矾土20~40份（优选30份）、3~8份（优选6份）硅烷偶联剂，室温下搅拌均匀，待用；

（4）取步骤（1）所得淀粉60~80份（优选70份）、步骤（2）所得聚乙烯醇5~10份（优选7份）、步骤（3）所得铝矾土10~35份（优选23份）、硬脂酸3~5份（优选4份）、月桂醇硫酸钠3~7份（优选5份）、甘油3~5份（优选4份），在高速混合机中共混15~30 min（优选20 min），待用；

（5）将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出发泡，控制机头温度为150~170℃（优选160℃）、机头压力5~10MPa（优选7MPa）、螺杆转速50~90r/min（优选70 r/min）。

本发明首先对木薯淀粉进行糊化、糖化、交联，然后与聚乙烯醇、铝矾土等协同作用，得到一种高防水、高强度、可降解的环保发泡材料。其中氯化钠、六偏磷酸钠、磷酸二氢铝、干酵母、和月桂醇硫酸钠主要起糊化、糖化和交联等作用，铝矾土同时起增强和后期的再交联作用，聚乙烯醇起增强和粘结作用，硬脂酸、硅烷偶联剂主要起界面耦合和接枝作用、甘油和水主要起润滑作用，同时，月桂醇硫酸钠、干酵母、水作为复合发泡剂，起发泡作用。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

（1）取100份（质量份数）木薯淀粉、40份浓度为3%的氯化钠水溶液，40℃在反应釜中30 r/min搅拌30min，然后加入3份六偏磷酸钠、3份磷酸二氢铝、2份干酵母，30℃、30 r/min搅拌1h，待用；

（2）取100份聚乙烯醇、10份水，60℃搅拌5min，保温待用；

（3）取100份粒径为1000目铝矾土20份，3份硅烷偶联剂，室温下搅拌均匀，待用；

（4）配一：取步骤（1）所得淀粉60份、步骤（2）所得聚乙烯醇5份、步骤（3）所得铝矾土35份、硬脂酸3份、月桂醇硫酸钠3份、甘油3份，在高速混合机中共混15min，待用；

配二：取步骤（1）所得淀粉70份、步骤（2）所得聚乙烯醇7份、步骤（3）所得铝矾土23份、硬脂酸4份、月桂醇硫酸钠5份、甘油4份，在高速混合机中共混20min，待用；

配三：取步骤（1）所得淀粉80份、步骤（2）所得聚乙烯醇10份、步骤（3）所得铝矾土10份、硬脂酸5份、月桂醇硫酸钠7份、甘油5份，在高速混合机中共混30min，待用；

（5）将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出发泡，控制机头温度为160℃、机头压力7MPa、螺杆转速70 r/min。

制备的新材料与热塑性淀粉发泡材料的拉伸强度、压缩强度及吸水率的对比如下表

实施例2：

（1）取100份（质量份数）木薯淀粉、50份浓度为5%的氯化钠水溶液，50℃在反应釜中40r/min搅拌45min，然后加入5份六偏磷酸钠、4份磷酸二氢铝、3份干酵母，35℃、40r/min搅拌2h，待用；

（2）取100份聚乙烯醇、15份水，80℃搅拌7 min，保温待用；

（3）取100份粒径为2000目铝矾土30份、6份硅烷偶联剂，室温下搅拌均匀，待用；

配二：取步骤（1）所得淀粉70份、步骤（2）所得聚乙烯醇7份、步骤（3）所得铝矾土23份、硬脂酸4份、月桂醇硫酸钠5份、甘油4份，在高速混合机中共混20 min，待用；

配三：取步骤（1）所得淀粉80份、步骤（2）所得聚乙烯醇10份、步骤（3）所得铝矾土10份、硬脂酸5份、月桂醇硫酸钠7份、甘油5份，在高速混合机中共混30 min，待用；

（5）将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出发泡，控制机头温度为150℃、机头压力5MPa、螺杆转速50 r/min。

实施例3：

（1）取100份（质量份数）木薯淀粉、60份浓度为10%的氯化钠水溶液，60℃在反应釜中50r/min搅拌60min，然后加入6份六偏磷酸钠、5份磷酸二氢铝、4份干酵母，40℃、50r/min搅拌3h，待用；

（2）取100份聚乙烯醇、20份水，90℃搅拌10min，保温待用；

（3）取100份粒径为3000目铝矾土40份、8份硅烷偶联剂，室温下搅拌均匀，待用；

（5）将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出发泡，控制机头温度为170℃、机头压力9MPa、螺杆转速90r/min。

Claims

1.一种木薯淀粉高耐水复合发泡材料及其制备方法，其特征在于，由木薯淀粉、氯化钠、六偏磷酸钠、磷酸二氢铝、铝矾土、聚乙烯醇、硬脂酸、月桂醇硫酸钠、硅烷偶联剂、甘油、水、干酵母组成。

2.权利要求1所述复合发泡材料及其制备方法，其特征在于，包括以下组分及步骤：

（1）取100份（质量份数）木薯淀粉，40~60份浓度为3~10%的氯化钠水溶液，40~60℃在反应釜中30~50转/分钟搅拌30~60分钟，然后加入3~6份六偏磷酸钠，3~5份磷酸二氢铝，2~4份干酵母，30~40℃，30~50转/分钟搅拌1~3小时，待用；

（2）取100份聚乙烯醇，10~20份水，60~90℃搅拌5~10分钟，保温待用；

（3）取100份粒径为1000~3000目铝矾土20~40份，3~8份硅烷偶联剂，室温下搅拌均匀，待用；

（4）取步骤（1）所得淀粉60~80份，步骤（2）所得聚乙烯醇5~10份，步骤（3）所得铝矾土10~35份，硬脂酸3~5份、月桂醇硫酸钠3~7份、甘油3~5份，在高速混合机中共混15~30分钟，待用；

（5）将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出发泡，控制机头温度为150~170℃，机头压力5~10MPa，螺杆转速50~90r/min。