CN106752021A - 一种植物纤维基泡沫材料 - Google Patents

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Abstract

一种植物纤维基泡沫材料包含以下原料：植物纤维、柠檬酸、二乙醇胺水溶液、酚醛树脂、发泡剂、表面活性剂和甘油。然后将植物纤维、柠檬酸、酚醛树脂、甘油混合，常温下放置3～8小时；再加入二乙醇胺水溶液，保持温度为65～85℃反应2～3小时，即得植物纤维基泡沫前驱体；然后加入发泡剂和表面活性剂，静置20～45分钟，冷冻干燥，即得植物纤维基泡沫。本发明方法制备所得植物纤维基泡沫材料质量佳，采用柠檬酸、甘油等浸渍后显著提高了弯曲强度和弯曲应变，再采用二乙醇胺水溶液反应，可以提高产品的韧性和强度，使得产品具有较高强度的力学性能；进一步的，本发明对设备要求不要，反应条件较温和，工艺简洁。

Description

一种植物纤维基泡沫材料
技术领域
本发明涉及一种泡沫材料，特别涉及一种植物纤维基泡沫材料。
背景技术
目前，国内外对生物质基泡沫材料的研究与应用，主要包括天然树脂基泡沫材料、植物油脂基泡沫材料、木素纤维基泡沫材料和淀粉基泡沫材料。其主要原理是利用生物质材料中的天然树脂、多元醇、多元羧酸、酚类物质等成分替代化学品用于泡沫材料的制备。因而具有原料来源广、成本低、环保型好等优点，可被应用于包装缓冲材料和建筑阻燃保温材料等领域。
当前纤维素泡沫类材料主要是由纤丝化纤维素、纤维素被溶剂溶解后经再生及细菌纤维素构成。除去要求较为苛刻的细菌纤维素外，前两种通常使用的已经是制备好的纤维素，虽然制备方法简单，但是前期在纤维的净化、纤维素的提纯方面仍需要许多化学加工。尤其是纤丝化纤维素的制备更是需要大量的化学药品将生物质资源中的半纤维素和木质素反复净化，耗能巨大。近年来，许多报道研究了一些有利于提取纤维素的预处理方法，如机械处理生物学处理，TEMPO表面氧化，超声或其中多种相结合。这些预处理方法都需要一些特殊的条件，如高温、高压或特殊设备，增加制备成本，所以现有纤维素泡沫类材料的制备方法存在成本高的问题。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明为了克服上述技术中存在制备植物纤维基泡沫成本高、工艺复杂等问题，发明一种植物纤维基泡沫材料，旨在得到一种具有较佳质量、制备成本低、工艺简洁、适合用于缓冲包装材料的植物纤维基泡沫材料。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种植物纤维基泡沫材料，按照重量份数比，包含以下原料：植物纤维50～250份、柠檬酸5～10份、二乙醇胺水溶液5～21份、酚醛树脂10～30份、发泡剂5～10份、表面活性剂3～10份和甘油2～28份。
其中，所述的植物纤维为秸秆、甘蔗渣或稻杆中的一种。
其中，所述的二乙醇胺水溶液的质量百分浓度为15～18％。
其中，所述的表面活性剂为磷脂或胆碱。
其中，所述的发泡剂为正戊烷、二氯甲烷或石油醚中的一种。
其中，所述的柠檬酸质量百分浓度为20～30％。
一种如上所述的植物纤维基泡沫材料，包含以下操作步骤：
(1)按照重量份数比称取以下原料，植物纤维50～250份、柠檬酸5～10份、二乙醇胺水溶液5～21份、酚醛树脂10～30份、发泡剂5～10份、表面活性剂3～10份和甘油2～28份，然后将植物纤维、柠檬酸、酚醛树脂、甘油混合均匀，常温下放置3～8小时；
(2)将步骤(1)放置3～8小时后所得物质加入二乙醇胺水溶液，水浴加热保持温度为65～85℃反应2～3小时，即得植物纤维基泡沫前驱体；
(3)向步骤(2)所得植物纤维基泡沫前驱体加入发泡剂和表面活性剂，静置20～45分钟，冷冻干燥，即得植物纤维基泡沫。
其中，所述的冷冻干燥温度为-5～-1℃，时间为10～30分钟。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明方法制备所得植物纤维基泡沫材料质量佳，采用柠檬酸、甘油等浸渍后显著提高了弯曲强度和弯曲应变，再采用二乙醇胺水溶液反应，可以提高产品的韧性和强度，使得产品具有较高强度的力学性能；进一步的，本发明对设备要求不要，反应条件较温和，工艺简洁。
具体实施方式
下面结合具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例1
一种植物纤维基泡沫材料，操作步骤如下：
(1)以g为单位称取以下原料，植物纤维玉米秸秆50g、质量百分浓度为20％的柠檬酸5g、质量百分浓度为15％的二乙醇胺水溶液5g、酚醛树脂10g、发泡剂正戊烷5g、表面活性剂磷脂3g和甘油2g，然后将植物纤维、柠檬酸、酚醛树脂、甘油混合均匀，常温下放置3小时；
(2)将步骤(1)放置3小时后所得物质加入二乙醇胺水溶液，水浴加热保持温度为65℃反应3小时，即得植物纤维基泡沫前驱体；
(3)向步骤(2)所得植物纤维基泡沫前驱体加入发泡剂和表面活性剂，静置20分钟，-1℃冷冻干燥30分钟，即得植物纤维基泡沫。
实施例2
一种植物纤维基泡沫材料，操作步骤如下：
(1)以g为单位称取以下原料，植物纤维甘蔗渣250g、质量百分浓度为30％的柠檬酸10g、质量百分浓度为18％的二乙醇胺水溶液21g、酚醛树脂30g、发泡剂二氯甲烷10g、表面活性剂胆碱10g和甘油28g，然后将植物纤维、柠檬酸、酚醛树脂、甘油混合均匀，常温下放置8小时；
(2)将步骤(1)放置8小时后所得物质加入二乙醇胺水溶液，水浴加热保持温度为85℃反应2小时，即得植物纤维基泡沫前驱体；
(3)向步骤(2)所得植物纤维基泡沫前驱体加入发泡剂和表面活性剂，静置45分钟，-5℃冷冻干燥10分钟，即得植物纤维基泡沫。
实施例3
一种植物纤维基泡沫材料，操作步骤如下：
(1)以g为单位称取以下原料，植物纤维稻杆150g、质量百分浓度为25％的柠檬酸6g、质量百分浓度为17％的二乙醇胺水溶液13g、酚醛树脂15g、发泡剂石油醚8g、表面活性剂磷脂7g和甘油15g，然后将植物纤维、柠檬酸、酚醛树脂、甘油混合均匀，常温下放置6小时；
(2)将步骤(1)放置6小时后所得物质加入二乙醇胺水溶液，水浴加热保持温度为75℃反应2.5小时，即得植物纤维基泡沫前驱体；
(3)向步骤(2)所得植物纤维基泡沫前驱体加入发泡剂和表面活性剂，静置30分钟，-3℃冷冻干燥20分钟，即得植物纤维基泡沫。
实施例4
一种植物纤维基泡沫材料，操作步骤如下：
(1)以g为单位称取以下原料，植物纤维稻杆150g、质量百分浓度为17％的二乙醇胺水溶液13g、酚醛树脂15g、发泡剂石油醚8g、表面活性剂磷脂7g和甘油15g，然后将植物纤维、柠檬酸、酚醛树脂混合均匀，常温下放置6小时；
(2)将步骤(1)放置6小时后所得物质加入二乙醇胺水溶液，水浴加热保持温度为75℃反应2.5小时，即得植物纤维基泡沫前驱体；
(3)向步骤(2)所得植物纤维基泡沫前驱体加入发泡剂和表面活性剂，静置30分钟，-3℃冷冻干燥20分钟，即得植物纤维基泡沫。
实施例5
一种植物纤维基泡沫材料，操作步骤如下：
(1)以g为单位称取以下原料，植物纤维稻杆150g、质量百分浓度为25％的柠檬酸6g、酚醛树脂15g、发泡剂石油醚8g、表面活性剂磷脂7g和甘油15g，然后将植物纤维、柠檬酸、酚醛树脂、甘油混合均匀，常温下放置6小时；
(2)将步骤(1)放置6小时后所得物质加入水溶液，水浴加热保持温度为75℃反应2.5小时，即得植物纤维基泡沫前驱体；
(3)向步骤(2)所得植物纤维基泡沫前驱体加入发泡剂和表面活性剂，静置30分钟，-3℃冷冻干燥20分钟，即得植物纤维基泡沫。
性能测试
将实施例1～5所得产品进行力学性能测试和密度测试，检测所得结果如表1所示：
表1
测试结果 密度(g/cm3) 抗压强度(kPa) 抗拉强度(kPa)
实施例1 0.03 165 6700
实施例2 0.031 167 6820
实施例3 0.028 169 6950
实施例4 0.053 155 5700
实施例5 0.062 148 5320
由表1中的结果可知，本发明制备所得植物纤维基泡沫材料具有密度低，抗拉强度高非常高，抗压强度也较好，适合用作缓冲材料包装。由实施例4～5中可知，在工艺中少了采用柠檬酸、甘油浸渍的步骤，所得产品的性能远比本发明差，缺少二乙醇胺水溶液软化植物纤维，所得产品性能远差于本发明。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (8)

1.一种植物纤维基泡沫材料，其特征在于，按照重量份数比，包含以下原料：植物纤维50～250份、柠檬酸5～10份、二乙醇胺水溶液5～21份、酚醛树脂10～30份、发泡剂5～10份、表面活性剂3～10份和甘油2～28份。
2.根据权利要求1所述的植物纤维基泡沫材料，其特征在于：所述的植物纤维为秸秆、甘蔗渣或稻杆中的一种。
3.根据权利要求1所述的植物纤维基泡沫材料，其特征在于：所述的二乙醇胺水溶液的质量百分浓度为15～18％。
4.根据权利要求1所述的植物纤维基泡沫材料，其特征在于：所述的表面活性剂为磷脂或胆碱。
5.根据权利要求1所述的植物纤维基泡沫材料，其特征在于：所述的发泡剂为正戊烷、二氯甲烷或石油醚中的一种。
6.根据权利要求1所述的植物纤维基泡沫材料，其特征在于：所述的柠檬酸质量百分浓度为20～30％。
7.根据权利要求1所述的植物纤维基泡沫材料，其特征在于：所述植物纤维基泡沫材料的制备方法，包含以下操作步骤：
(1)按照重量份数比称取以下原料，植物纤维50～250份、柠檬酸5～10份、二乙醇胺水溶液5～21份、酚醛树脂10～30份、发泡剂5～10份、表面活性剂3～10份和甘油2～28份，然后将植物纤维、柠檬酸、酚醛树脂、甘油混合，常温下放置3～8小时；
(2)将步骤(1)放置3～8小时后所得物质加入二乙醇胺水溶液，保持温度为65～85℃反应2～3小时，即得植物纤维基泡沫前驱体；
(3)向步骤(2)所得植物纤维基泡沫前驱体加入发泡剂和表面活性剂，静置20～45分钟，冷冻干燥，即得植物纤维基泡沫。
8.根据权利要求7所述的植物纤维基泡沫材料，其特征在于：所述的冷冻干燥温度为-5～-1℃，时间为10～30分钟。
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