CN106633973A - 一种防水型秸秆纤维缓冲包装材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防水型秸秆纤维缓冲包装材料的制备方法，属于缓冲包装材料制备技术领域。本发明将玉米秸秆粉碎过筛后，与碱液混合水浴加热，过滤得滤饼，洗涤干燥碾磨后，加入冰醋酸等油浴加热，过滤、洗涤干燥制得改性秸秆纤维备用，再将柳叶蜡梅叶粉碎后与戊二醛水溶液混合，静置固定，过滤得滤饼，经水浴加热、过滤、浓缩后，与备用改性秸秆纤维超声振荡处理、静置陈化制得防水改性纤维，加入聚乙烯醇等混合，于模具中静置固化，再经发泡处理、干燥制得防水型秸秆纤维缓冲包装材料。本发明的有益效果是：本发明制备步骤简单，成本低，所得缓冲包装材料抗压强度高达3.0～4.5MPa，具有较好的防水性和缓冲性能。

Description

一种防水型秸秆纤维缓冲包装材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种防水型秸秆纤维缓冲包装材料的制备方法，属于缓冲包装材料制备技术领域。
背景技术
缓冲包装材料是指商品在流通过程为了减轻受到冲击和震动，防止产品受损坏吸收外力产生的能量确保其外形和功能完好而使用的保护材料。常见的缓冲包装材料主要包括发泡塑料缓冲材料、气垫缓冲材料、纸质缓冲包装材料和植物纤维类缓冲包装材料。
发泡塑料缓冲材料一般都是合成树脂。经发泡处理，可以支撑不同性能的泡沫塑料，主要有发泡聚苯乙烯、发泡聚乙烯、乙烯一醋酸乙烯共聚物橡塑、聚氨酯、发泡聚丙烯等发泡塑料和气垫塑料薄膜。气垫缓冲材料是用气垫塑料薄膜的一种特殊工艺，在两层塑料薄膜之间封入空气，在一面形成一个个突出的均匀连续的气泡，气泡的形状主要有圆筒形、半圆形和钟罩形。纸质缓冲包装材料有瓦楞纸板和蜂窝纸板，瓦楞纸板是用牛皮纸做里层和外层的，中间是瓦楞原纸。瓦楞的形状不同，就可以得到不同的纸板类型。蜂窝纸板，就是具有类似蜂窝结构的纸板，是由牛皮纸和再生纸等为原料。蜂窝纸板的生产采用再生纸板材料和水溶胶粘剂，可以百分之百回收。
其中植物纤维类缓冲包装材料是目前应用最广泛的包装材料，它有农作物秸秆缓冲包装材料、聚乳酸发泡材料、废纸和淀粉制包装用泡沫填料。用农作物秸粉碎物和粘接剂作为原料、经混合、交联反应、发泡、浇铸、烘烤定型、自然干燥等工艺后制得，这种材料在低应力条件下，具有好的缓冲性能，而且可降解、原料价廉易得。用废纸和淀粉为原料制成的包装用泡沫填料，是将废纸或劣质纸张切成或粉碎成细末，碾成独特的纤维，再与淀粉掺和在一起，然后应用发泡的方法使其形成多孔的小球。这种材料丢弃以后，能很快地被微生物和真菌分解。对环境带来无不良影响。但此类缓冲包装材料拉伸强度低，抗水性差，制备成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对植物纤维类缓冲包装材料拉伸强度低，抗水性差的弊端，提供了一种将玉米秸秆粉碎过筛后，与碱液混合水浴加热，过滤得滤饼，洗涤干燥碾磨后，加入冰醋酸等油浴加热，过滤、洗涤干燥制得改性秸秆纤维备用，再将柳叶蜡梅叶粉碎后与戊二醛水溶液混合，静置固定，过滤得滤饼，经水浴加热、过滤、浓缩后，与备用改性秸秆纤维超声振荡处理、静置陈化制得防水改性纤维，加入聚乙烯醇等混合，于模具中静置固化，再经发泡处理、干燥制得防水型秸秆纤维缓冲包装材料的方法。本发明通过对柳叶蜡梅叶表层蜡质进行提取，复合至纤维表层，使纤维防水性能增强，抗拉伸强度提高。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）收集玉米秸秆并气流粉碎，过55～60目筛，得玉米秸秆颗粒，随后按质量比1:5，将玉米秸秆颗粒与质量分数10%氢氧化钠溶液搅拌混合，在45～50℃下水浴加热1～2h后，停止加热并静置冷却至室温，过滤收集滤饼，用去离子水洗涤滤饼至洗涤液呈中性，再在65～70℃下干燥6～8h，碾磨，得预处理秸秆纤维颗粒；
（2）按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份冰醋酸、5～8份乙酸酐、3～5份质量分数50%硫酸和15～20份上述制备的预处理秸秆纤维颗粒置于烧杯中，在85～90℃下油浴加热2～3h后，停止加热并静置冷却至室温，过滤收集滤饼，分别用无水乙醇和去离子水洗涤3～5次后，真空冷冻干燥，制备得改性秸秆纤维，备用；
（3）收集柳叶蜡梅叶，用清水洗涤后自然晾干，随后气流粉碎并收集柳叶蜡梅叶颗粒，按质量比1:5，将柳叶蜡梅叶颗粒与质量分数为5%的戊二醛水溶液搅拌混合，在室温下静置固定40～48h；
（4）待固定完成后，过滤并收集滤饼，按质量比1:5，将滤饼与无水乙醇搅拌混合并置于烧杯中，在65～70℃下水浴加热1～2h，待水浴加热完成后，过滤得滤液，将其置于65～70℃下旋转蒸发至原体积的1/5，制备得柳叶蜡梅叶蜡质浓缩液；
（5）按质量比1:5，将步骤（2）备用的改性秸秆纤维与上述制备的柳叶蜡梅叶蜡质浓缩液搅拌混合，再在200～300W下超声振荡处理10～15min，随后静置陈化20～24h，过滤并收集滤渣，真空冷冻干燥，得防水改性纤维；
（6）按重量份数计，分别称量10～15份聚乙烯醇、35～40份上述制备的防水改性纤维、5～10份丙三醇、3～5份硼砂、5～8份十二烷基硫酸钠和55～60份去离子水置于烧杯中，搅拌混合并浇注至不锈钢模具中，静置固化10～15min，随后在室温下发泡处理1～2h，再在45～50℃下干燥6～8h，静置冷却至室温，即可制备得一种防水型秸秆纤维缓冲包装材料。
本发明制得的防水型秸秆纤维缓冲包装材料密度为0.273～0.296g/cm3，弹性模量为0.162～0.218MPa，最小缓冲系数为8.02～8.16，回弹率为72.50～72.62%，拉伸强度为3.0～4.5MPa，拉伸率为239～256%，在80～90℃下加热20～22h的收缩率为1.2～1.3%，在水中浸泡24～30h吸水率为13.2～15.6%。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备步骤简单，成本低，所得缓冲包装材料具有较好的防水性和缓冲性能；
（2）本发明缓冲包装材料抗压强度高达3.0～4.5MPa，回弹好。
具体实施方式
首先收集玉米秸秆并气流粉碎，过55～60目筛，得玉米秸秆颗粒，随后按质量比1:5，将玉米秸秆颗粒与质量分数10%氢氧化钠溶液搅拌混合，在45～50℃下水浴加热1～2h后，停止加热并静置冷却至室温，过滤收集滤饼，用去离子水洗涤滤饼至洗涤液呈中性，再在65～70℃下干燥6～8h，碾磨，得预处理秸秆纤维颗粒；按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份冰醋酸、5～8份乙酸酐、3～5份质量分数50%硫酸和15～20份上述制备的预处理秸秆纤维颗粒置于烧杯中，在85～90℃下油浴加热2～3h后，停止加热并静置冷却至室温，过滤收集滤饼，分别用无水乙醇和去离子水洗涤3～5次后，真空冷冻干燥，制备得改性秸秆纤维，备用；再收集柳叶蜡梅叶，用清水洗涤后自然晾干，随后气流粉碎并收集柳叶蜡梅叶颗粒，按质量比1:5，将柳叶蜡梅叶颗粒与质量分数为5%的戊二醛水溶液搅拌混合，在室温下静置固定40～48h；待固定完成后，过滤并收集滤饼，按质量比1:5，将滤饼与无水乙醇搅拌混合并置于烧杯中，在65～70℃下水浴加热1～2h，待水浴加热完成后，过滤得滤液，将其置于65～70℃下旋转蒸发至原体积的1/5，制备得柳叶蜡梅叶蜡质浓缩液；按质量比1:5，将备用的改性秸秆纤维与上述制备的柳叶蜡梅叶蜡质浓缩液搅拌混合，再在200～300W下超声振荡处理10～15min，随后静置陈化20～24h，过滤并收集滤渣，真空冷冻干燥，得防水改性纤维；最后按重量份数计，分别称量10～15份聚乙烯醇、35～40份上述制备的防水改性纤维、5～10份丙三醇、3～5份硼砂、5～8份十二烷基硫酸钠和55～60份去离子水置于烧杯中，搅拌混合并浇注至不锈钢模具中，静置固化10～15min，随后在室温下发泡处理1～2h，再在45～50℃下干燥6～8h，静置冷却至室温，即可制备得一种防水型秸秆纤维缓冲包装材料。
实例1
首先收集玉米秸秆并气流粉碎，过55目筛，得玉米秸秆颗粒，随后按质量比1:5，将玉米秸秆颗粒与质量分数10%氢氧化钠溶液搅拌混合，在45℃下水浴加热1h后，停止加热并静置冷却至室温，过滤收集滤饼，用去离子水洗涤滤饼至洗涤液呈中性，再在65℃下干燥6h，碾磨，得预处理秸秆纤维颗粒；按重量份数计，分别称量45份去离子水、10份冰醋酸、5份乙酸酐、3份质量分数50%硫酸和15份上述制备的预处理秸秆纤维颗粒置于烧杯中，在85℃下油浴加热2h后，停止加热并静置冷却至室温，过滤收集滤饼，分别用无水乙醇和去离子水洗涤3次后，真空冷冻干燥，制备得改性秸秆纤维，备用；再收集柳叶蜡梅叶，用清水洗涤后自然晾干，随后气流粉碎并收集柳叶蜡梅叶颗粒，按质量比1:5，将柳叶蜡梅叶颗粒与质量分数为5%的戊二醛水溶液搅拌混合，在室温下静置固定40h；待固定完成后，过滤并收集滤饼，按质量比1:5，将滤饼与无水乙醇搅拌混合并置于烧杯中，在65℃下水浴加热1h，待水浴加热完成后，过滤得滤液，将其置于65℃下旋转蒸发至原体积的1/5，制备得柳叶蜡梅叶蜡质浓缩液；按质量比1:5，将备用的改性秸秆纤维与上述制备的柳叶蜡梅叶蜡质浓缩液搅拌混合，再在200W下超声振荡处理10min，随后静置陈化20h，过滤并收集滤渣，真空冷冻干燥，得防水改性纤维；最后按重量份数计，分别称量10份聚乙烯醇、35份上述制备的防水改性纤维、5份丙三醇、3份硼砂、5份十二烷基硫酸钠和55份去离子水置于烧杯中，搅拌混合并浇注至不锈钢模具中，静置固化10min，随后在室温下发泡处理1h，再在45℃下干燥6h，静置冷却至室温，即可制备得一种防水型秸秆纤维缓冲包装材料。本发明制得的防水型秸秆纤维缓冲包装材料密度为0.273g/cm3，弹性模量为0.162MPa，最小缓冲系数为8.02，回弹率为72.50%，拉伸强度为3.0MPa，拉伸率为239%，在80℃下加热20h的收缩率为1.2%，在水中浸泡24h吸水率为13.2%。
实例2
首先收集玉米秸秆并气流粉碎，过58目筛，得玉米秸秆颗粒，随后按质量比1:5，将玉米秸秆颗粒与质量分数10%氢氧化钠溶液搅拌混合，在47℃下水浴加热2h后，停止加热并静置冷却至室温，过滤收集滤饼，用去离子水洗涤滤饼至洗涤液呈中性，再在68℃下干燥7h，碾磨，得预处理秸秆纤维颗粒；按重量份数计，分别称量48份去离子水、13份冰醋酸、7份乙酸酐、4份质量分数50%硫酸和18份上述制备的预处理秸秆纤维颗粒置于烧杯中，在88℃下油浴加热3h后，停止加热并静置冷却至室温，过滤收集滤饼，分别用无水乙醇和去离子水洗涤4次后，真空冷冻干燥，制备得改性秸秆纤维，备用；再收集柳叶蜡梅叶，用清水洗涤后自然晾干，随后气流粉碎并收集柳叶蜡梅叶颗粒，按质量比1:5，将柳叶蜡梅叶颗粒与质量分数为5%的戊二醛水溶液搅拌混合，在室温下静置固定44h；待固定完成后，过滤并收集滤饼，按质量比1:5，将滤饼与无水乙醇搅拌混合并置于烧杯中，在68℃下水浴加热2h，待水浴加热完成后，过滤得滤液，将其置于68℃下旋转蒸发至原体积的1/5，制备得柳叶蜡梅叶蜡质浓缩液；按质量比1:5，将备用的改性秸秆纤维与上述制备的柳叶蜡梅叶蜡质浓缩液搅拌混合，再在250W下超声振荡处理13min，随后静置陈化22h，过滤并收集滤渣，真空冷冻干燥，得防水改性纤维；最后按重量份数计，分别称量13份聚乙烯醇、38份上述制备的防水改性纤维、7份丙三醇、4份硼砂、6份十二烷基硫酸钠和58份去离子水置于烧杯中，搅拌混合并浇注至不锈钢模具中，静置固化13min，随后在室温下发泡处理2h，再在48℃下干燥7h，静置冷却至室温，即可制备得一种防水型秸秆纤维缓冲包装材料。本发明制得的防水型秸秆纤维缓冲包装材料密度为0.284g/cm3，弹性模量为0.190MPa，最小缓冲系数为8.09，回弹率为72.56%，拉伸强度为3.8MPa，拉伸率为248%，在85℃下加热21h的收缩率为1.3%，在水中浸泡27h吸水率为14.4%。
实例3
首先收集玉米秸秆并气流粉碎，过60目筛，得玉米秸秆颗粒，随后按质量比1:5，将玉米秸秆颗粒与质量分数10%氢氧化钠溶液搅拌混合，在50℃下水浴加热2h后，停止加热并静置冷却至室温，过滤收集滤饼，用去离子水洗涤滤饼至洗涤液呈中性，再在70℃下干燥8h，碾磨，得预处理秸秆纤维颗粒；按重量份数计，分别称量50份去离子水、15份冰醋酸、8份乙酸酐、5份质量分数50%硫酸和20份上述制备的预处理秸秆纤维颗粒置于烧杯中，在90℃下油浴加热3h后，停止加热并静置冷却至室温，过滤收集滤饼，分别用无水乙醇和去离子水洗涤5次后，真空冷冻干燥，制备得改性秸秆纤维，备用；再收集柳叶蜡梅叶，用清水洗涤后自然晾干，随后气流粉碎并收集柳叶蜡梅叶颗粒，按质量比1:5，将柳叶蜡梅叶颗粒与质量分数为5%的戊二醛水溶液搅拌混合，在室温下静置固定48h；待固定完成后，过滤并收集滤饼，按质量比1:5，将滤饼与无水乙醇搅拌混合并置于烧杯中，在70℃下水浴加热2h，待水浴加热完成后，过滤得滤液，将其置于70℃下旋转蒸发至原体积的1/5，制备得柳叶蜡梅叶蜡质浓缩液；按质量比1:5，将备用的改性秸秆纤维与上述制备的柳叶蜡梅叶蜡质浓缩液搅拌混合，再在300W下超声振荡处理15min，随后静置陈化24h，过滤并收集滤渣，真空冷冻干燥，得防水改性纤维；最后按重量份数计，分别称量15份聚乙烯醇、40份上述制备的防水改性纤维、10份丙三醇、5份硼砂、8份十二烷基硫酸钠和60份去离子水置于烧杯中，搅拌混合并浇注至不锈钢模具中，静置固化15min，随后在室温下发泡处理2h，再在50℃下干燥8h，静置冷却至室温，即可制备得一种防水型秸秆纤维缓冲包装材料。本发明制得的防水型秸秆纤维缓冲包装材料密度为0.296g/cm3，弹性模量为0.218MPa，最小缓冲系数为8.16，回弹率为72.62%，拉伸强度为4.5MPa，拉伸率为256%，在90℃下加热22h的收缩率为1.3%，在水中浸泡30h吸水率为15.6%。

Claims (1)

1.一种防水型秸秆纤维缓冲包装材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）收集玉米秸秆并气流粉碎，过55～60目筛，得玉米秸秆颗粒，随后按质量比1:5，将玉米秸秆颗粒与质量分数10%氢氧化钠溶液搅拌混合，在45～50℃下水浴加热1～2h后，停止加热并静置冷却至室温，过滤收集滤饼，用去离子水洗涤滤饼至洗涤液呈中性，再在65～70℃下干燥6～8h，碾磨，得预处理秸秆纤维颗粒；
（2）按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份冰醋酸、5～8份乙酸酐、3～5份质量分数50%硫酸和15～20份上述制备的预处理秸秆纤维颗粒置于烧杯中，在85～90℃下油浴加热2～3h后，停止加热并静置冷却至室温，过滤收集滤饼，分别用无水乙醇和去离子水洗涤3～5次后，真空冷冻干燥，制备得改性秸秆纤维，备用；
（3）收集柳叶蜡梅叶，用清水洗涤后自然晾干，随后气流粉碎并收集柳叶蜡梅叶颗粒，按质量比1:5，将柳叶蜡梅叶颗粒与质量分数为5%的戊二醛水溶液搅拌混合，在室温下静置固定40～48h；
（4）待固定完成后，过滤并收集滤饼，按质量比1:5，将滤饼与无水乙醇搅拌混合并置于烧杯中，在65～70℃下水浴加热1～2h，待水浴加热完成后，过滤得滤液，将其置于65～70℃下旋转蒸发至原体积的1/5，制备得柳叶蜡梅叶蜡质浓缩液；
（5）按质量比1:5，将步骤（2）备用的改性秸秆纤维与上述制备的柳叶蜡梅叶蜡质浓缩液搅拌混合，再在200～300W下超声振荡处理10～15min，随后静置陈化20～24h，过滤并收集滤渣，真空冷冻干燥，得防水改性纤维；
（6）按重量份数计，分别称量10～15份聚乙烯醇、35～40份上述制备的防水改性纤维、5～10份丙三醇、3～5份硼砂、5～8份十二烷基硫酸钠和55～60份去离子水置于烧杯中，搅拌混合并浇注至不锈钢模具中，静置固化10～15min，随后在室温下发泡处理1～2h，再在45～50℃下干燥6～8h，静置冷却至室温，即可制备得一种防水型秸秆纤维缓冲包装材料。
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