CN105985536A

CN105985536A - 一种轻质高倍率生物降解复合发泡材料及其制备方法

Info

Publication number: CN105985536A
Application number: CN201510163769.XA
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: 2016-10-05

Abstract

本发明公开了一种轻质高倍率生物降解复合发泡材料及其制备方法。选用韧性优异的小麦淀粉、密度低的桉木纤维为主要原材料，通过生物、物理、化学等方法，设置合适的工艺步骤和参数，利用螺杆挤出设备，在合适的温度、压力、转速下挤出发泡成型，得到发泡倍率高、表观质量好、韧性优良、回弹性好的发泡制品。

Description

一种轻质高倍率生物降解复合发泡材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种低密度生态环保缓冲包装材料，尤其涉及一种小麦淀粉桉木纤维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、隔音、保温等材料主要是以不能降解的泡沫塑料为主，如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以植物纤维为原材料的纸制品，但纸制品成本较高，密度大，缓冲效果差。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间形成氢键，因此难溶，成型加工困难，并且其发泡材料容易变脆，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植物纤维基发泡材料成型加工困难、表观质量差、发泡倍率低、缓冲效果差、容易变脆等缺点，选用韧性优异的小麦淀粉、密度低的桉木纤维为主要原材料，通过生物、物理、化学等方法，设置合适的工艺步骤和参数，利用螺杆挤出设备，在合适的温度、压力、转速下挤出发泡成型，得到发泡倍率高、表观质量好、韧性优良、回弹性好的发泡制品。

本发明的复合发泡材料，由小麦淀粉、氨水、氯化钠、滑石粉、柠檬酸、桉木纤维、石蜡、碳酸氢钠组成。

各组分比例及制备步骤：

（1）取100份（质量份数）物理或化学制浆法所得桉木纤维（市场购买），其含水率在3~15%（优选8%），将其置于高压容器中，无氧或低氧、90~150℃（优选120℃），1~10MPa（优选6MPa）处理60~180min（优选120min），自然冷却后取出待用；

（2）取100份小麦淀粉、20~50份（优选35份）含氨3~10%（优选8%）的氨水、1~3份（优选2份）氯化钠，在叶片混合釜中以20~50 r/min（优选40 r/min）混合1~3h（优选2h），待用；

（3）取步骤（1）处理后的桉木纤维10~40份（优选30份）、步骤（2）处理过的淀粉60~90份（优选70份）、800~1200目（优选1000目）滑石粉3~10份（优选6份）、5~10份（优选8份）柠檬酸、3~10份（优选5份）碳酸氢钠、3~10份（优选6份）石蜡，在高速混合机中共混10~30min（优选15min），待用；

（4）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100~150℃（优选130℃）、机头压力1~5MPa（优选3MPa）、螺杆转速50~90r/min（优选70 r/min）。

本发明充分利用小麦淀粉韧性好、桉木纤维密度小的特点，并以氨水、氯化钠、水在一定温度和搅拌速度下部分糊化和酯化，然后在柠檬酸、钠离子、残余氨根离子等作用下对淀粉进行交联并与处理后的桉木纤维接枝，滑石粉主要起增强作用，同时协同石蜡、水起润滑作用，增加复合材料的加工流动性，碳酸氢钠、水、残余氨气作为复合发泡剂，有利于复合材料的泡孔形成与长大，最后通过螺杆挤出，得到高发泡倍率、高韧性、高强度的环保发泡制品。

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）物理或化学制浆法所得桉木纤维（市场购买），其含水率在3%，将其置于高压容器中，无氧或低氧、90℃、1MPa处理60min，自然冷却后取出待用；

（2）取100份小麦淀粉、20份含氨3%的氨水、1份氯化钠，在叶片混合釜中以20 r/min钟混合1h，待用；

（3）配一：取步骤（1）处理后的桉木纤维10份、步骤（2）处理过的淀粉90份、800目滑石粉3份、5份柠檬酸、3份碳酸氢钠、3份石蜡，在高速混合机中共混10min（优选15min），待用；

配二：取步骤（1）处理后的桉木纤维30份、步骤（2）处理过的淀粉70份、1000滑石粉6份、8份柠檬酸、5份碳酸氢钠、6份石蜡，在高速混合机中共混15min，待用；

配三：取步骤（1）处理后的桉木纤维40份、步骤（2）处理过的淀粉60份、1200目滑石粉10份、10份柠檬酸、10份碳酸氢钠、10份石蜡，在高速混合机中共混30min，待用；

（4）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130℃、机头压力3MPa、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、伸长率、发泡率及吸水率对比如下表

实施例2：

（1）取100份（质量份数）物理或化学制浆法所得桉木纤维（市场购买），其含水率在8%，将其置于高压容器中，无氧或低氧、120℃、6MPa处理120min，自然冷却后取出待用；

（2）取100份小麦淀粉、35份含氨8%的氨水、2份氯化钠，在叶片混合釜中以40 r/min钟混合2h，待用；

配二：取步骤（1）处理后的桉木纤维30份、步骤（2）处理过的淀粉70份、1000滑石粉6份、8份柠檬酸、5份碳酸氢钠、6份石蜡、在高速混合机中共混15min，待用；

实施例3：

（1）取100份（质量份数）物理或化学制浆法所得桉木纤维（市场购买），其含水率在15%，将其置于高压容器中，无氧或低氧、150℃、10MPa处理180min，自然冷却后取出待用；

（2）取100份小麦淀粉，50份含氨10%的氨水，3份氯化钠，在叶片混合釜中以50 r/min混合3h，待用；

配三：取步骤（1）处理后的桉木纤维40份、步骤（2）处理过的淀粉60份、1200滑石粉10份、10份柠檬酸、10份碳酸氢钠、10份石蜡，在高速混合机中共混30min，待用；

Claims

1.一种轻质高倍率生物降解复合发泡材料及其制备方法，其特征在于：由小麦淀粉、氨水、氯化钠、滑石粉、柠檬酸、桉木纤维、石蜡、碳酸氢钠组成。

2.权利要求1所述复合发泡材料及其制备方法，其特征在于各组分比例及制备步骤：

（1）取100份（质量份数）物理或化学制浆法所得桉木纤维（市场购买），其含水率在3~15%，将其置于高压容器中，无氧或低氧、90~150℃、1~10MPa处理60~180min，自然冷却后取出待用；

（2）取100份小麦淀粉、20~50份含氨3~10%的氨水、1~3份氯化钠，在叶片混合釜中以20~50 r/min混合1~3h，待用；

（3）取步骤（1）处理后的桉木纤维10~40份、步骤（2）处理过的淀粉60~90份、800~1200目滑石粉3~10份、5~10份柠檬酸、3~10份碳酸氢钠、3~10份石蜡，在高速混合机中共混10~30min，待用；

（4）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100~150℃、机头压力1~5MPa、螺杆转速50~90r/min。