CN106867015A - 一种生物质基泡沫材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物质基泡沫材料的制备方法：(1)取生物质材料，加入氨水浸泡，放入松节油中浸泡，焙烧，粉碎过筛；(2)加入二乙醇胺水溶液混合，核磁共振，反应50～70分钟，冷却至室温，即得生物质材料前液；(3)加入表面活性剂、发泡剂、固化剂，搅拌，并置于常温下发泡固化，40～50℃熟化40～60分钟，取出即得生物质基泡沫材料。本发明方法制备所得生物质基泡沫材料质量佳，采用氨水浸泡后使用松节油覆盖生物质材料纤维表面后再进行焙烧，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；本发明对设备要求不要，反应条件较温和，工艺简洁。

Description

一种生物质基泡沫材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种泡沫材料的制备方法，特别涉及一种生物质基泡沫材料的制备方法。
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生物基材料泡沫成本高、工艺复杂等问题，发明一种生物质基泡沫材料的制备方法，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生物基泡沫材料。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种生物质基泡沫材料的制备方法，包含以下操作步骤：
(1)取生物质材料，加入氨水浸泡10～20小时，取出后放入松节油中浸泡5～8分钟，然后保持温度为120～130℃焙烧30～40分钟，粉碎过筛，即得生物质材料粉末；
(2)将步骤(1)所得生物质材料粉末，加入二乙醇胺水溶液混合均匀，保持40～50℃核磁共振3～5分钟，然后保持温度为85～90℃反应50～70分钟，冷却至室温，即得生物质材料前液；
(3)向步骤(2)中所得生物质材料前液中加入表面活性剂、发泡剂、固化剂，搅拌均匀，并置于常温下发泡固化，40～50℃熟化40～60分钟，取出即得生物质基泡沫材料。
其中，步骤(1)所述的生物质材料为木片、竹片或棕榈纤维中的一种。
其中，步骤(1)所述的生物质材料与氨水成1:2～3重量比，氨水质量百分浓度为7～21％。
其中，步骤(1)所述的生物质材料与松节油成1:1～3重量比。
其中，步骤(1)中粉碎过180～220目筛。
其中，步骤(2)所述的生物质材料粉末与二乙醇胺水溶液成1:0.3～1重量比。
其中，步骤(2)所述的二乙醇胺水溶液的质量百分浓度为15～18％。
其中，步骤(3)中所述的表面活性剂为磷脂或胆碱，所述的表面活性剂的用量为生物质材料前液重量的2～3％。
其中，步骤(3)中所述的发泡剂为正戊烷、二氯甲烷或石油醚中的一种，所述的发泡剂的用量为生物质材料前液重量的6～10％。
其中，步骤(3)中所述的固化剂为乙烯基三胺，所述的固化剂的用量为生物质材料前液重量的10～15％。
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生物质基泡沫材料质量佳，采用氨水浸泡后使用松节油覆盖生物质材料纤维表面后再进行焙烧，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
一种生物质基泡沫材料的制备方法，操作步骤如下：
(1)取生物质材料桉木木片，按照生物质材料与氨水成1:2重量比加入质量百分浓度为21％的氨水浸泡10小时，取出后按照生物质材料与松节油成1:1重量比放入松节油中浸泡8分钟，然后保持温度为120℃焙烧40分钟，粉碎过180目筛，即得生物质材料粉末；
(2)将步骤(1)所得生物质材料粉末，按照生物质材料粉末与二乙醇胺水溶液成1:0.3重量比加入质量百分浓度为15％的二乙醇胺水溶液混合均匀，保持40℃核磁共振3～5分钟，然后保持温度为85℃反应70分钟，冷却至室温，即得生物质材料前液；
(3)向步骤(2)中所得生物质材料前液中加入表面活性剂磷脂、发泡剂正戊烷、固化剂乙烯基三胺，搅拌均匀，并置于常温下发泡固化，40℃熟化60分钟，取出即得生物质基泡沫材料；其中，加入的表面活性剂的用量为生物质材料前液重量的2％，加入的发泡剂的用量为生物质材料前液重量的6％，加入的固化剂的用量为生物质材料前液重量的10％。
实施例2
一种生物质基泡沫材料的制备方法，操作步骤如下：
(1)取生物质材料毛竹竹片，按照生物质材料与氨水成1:3重量比加入质量百分浓度为7％的氨水浸泡20小时，取出后按照生物质材料与松节油成1:3重量比放入松节油中浸泡5分钟，然后保持温度为130℃焙烧30分钟，粉碎过220目筛，即得生物质材料粉末；
(2)将步骤(1)所得生物质材料粉末，按照生物质材料粉末与二乙醇胺水溶液成1:1重量比加入质量百分浓度为18％的二乙醇胺水溶液混合均匀，保持50℃核磁共振3～5分钟，然后保持温度为90℃反应50分钟，冷却至室温，即得生物质材料前液；
(3)向步骤(2)中所得生物质材料前液中加入表面活性剂胆碱、发泡剂二氯甲烷、固化剂乙烯基三胺，搅拌均匀，并置于常温下发泡固化，50℃熟化40分钟，取出即得生物质基泡沫材料；其中，加入的表面活性剂的用量为生物质材料前液重量的3％，加入的发泡剂的用量为生物质材料前液重量的10％，加入的固化剂的用量为生物质材料前液重量的15％。
实施例3
一种生物质基泡沫材料的制备方法，操作步骤如下：
(1)取生物质材料棕榈纤维，按照生物质材料与氨水成1:2.5重量比加入质量百分浓度为12％的氨水浸泡15小时，取出后按照生物质材料与松节油成1:2重量比放入松节油中浸泡7分钟，然后保持温度为125℃焙烧35分钟，粉碎过200目筛，即得生物质材料粉末；
(2)将步骤(1)所得生物质材料粉末，按照生物质材料粉末与二乙醇胺水溶液成1:0.5重量比加入质量百分浓度为16％的二乙醇胺水溶液混合均匀，保持45℃核磁共振3～5分钟，然后保持温度为88℃反应60分钟，冷却至室温，即得生物质材料前液；
(3)向步骤(2)中所得生物质材料前液中加入表面活性剂磷脂、发泡剂石油醚、固化剂乙烯基三胺，搅拌均匀，并置于常温下发泡固化，45℃熟化40～60分钟，取出即得生物质基泡沫材料；其中，加入的表面活性剂的用量为生物质材料前液重量的2.5％，加入的发泡剂的用量为生物质材料前液重量的7％，加入的固化剂的用量为生物质材料前液重量的12％。
实施例4
一种生物质基泡沫材料的制备方法，操作步骤如下：
(1)取生物质材料棕榈纤维，与松节油成1:2重量比放入松节油中浸泡7分钟，然后保持温度为125℃焙烧35分钟，粉碎过200目筛，即得生物质材料粉末；
(2)将步骤(1)所得生物质材料粉末，按照生物质材料粉末与二乙醇胺水溶液成1:0.5重量比加入质量百分浓度为16％的二乙醇胺水溶液混合均匀，保持45℃核磁共振3～5分钟，然后保持温度为88℃反应60分钟，冷却至室温，即得生物质材料前液；
(3)向步骤(2)中所得生物质材料前液中加入表面活性剂磷脂、发泡剂石油醚、固化剂乙烯基三胺，搅拌均匀，并置于常温下发泡固化，45℃熟化40～60分钟，取出即得生物质基泡沫材料；其中，加入的表面活性剂的用量为生物质材料前液重量的2.5％，加入的发泡剂的用量为生物质材料前液重量的7％，加入的固化剂的用量为生物质材料前液重量的12％。
实施例5
一种生物质基泡沫材料的制备方法，操作步骤如下：
(1)取生物质材料棕榈纤维，按照生物质材料与氨水成1:2.5重量比加入质量百分浓度为12％的氨水浸泡15小时，取出后按照生物质材料与松节油成1:2重量比放入松节油中浸泡7分钟，然后保持温度为125℃焙烧35分钟，粉碎过200目筛，即得生物质材料粉末；
(2)将步骤(1)所得生物质材料粉末，按照生物质材料粉末与水溶液成1:0.5重量比加入水溶液混合均匀，保持45℃核磁共振3～5分钟，然后保持温度为88℃反应60分钟，冷却至室温，即得生物质材料前液；
(3)向步骤(2)中所得生物质材料前液中加入表面活性剂磷脂、发泡剂石油醚、固化剂乙烯基三胺，搅拌均匀，并置于常温下发泡固化，45℃熟化40～60分钟，取出即得生物质基泡沫材料；其中，加入的表面活性剂的用量为生物质材料前液重量的2.5％，加入的发泡剂的用量为生物质材料前液重量的7％，加入的固化剂的用量为生物质材料前液重量的12％。
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 抗压强度(kPa) 抗拉强度(kPa)
实施例1 0.023 170 7000
实施例2 0.018 176 7200
实施例3 0.021 173 7110
实施例4 0.045 160 6200
实施例5 0.051 154 5000
由表1中的结果可知，本发明制备所得生物质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，在工艺中少了采用氨水浸泡的步骤，所得产品的性能远比本发明差，缺少二乙醇胺水溶液软化生物质材料，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 (10)

1.一种生物质基泡沫材料的制备方法，其特征在于，包含以下操作步骤：
(1)取生物质材料，加入氨水浸泡10～20小时，取出后放入松节油中浸泡5～8分钟，然后保持温度为120～130℃焙烧30～40分钟，粉碎过筛，即得生物质材料粉末；
(2)将步骤(1)所得生物质材料粉末，加入二乙醇胺水溶液混合，保持40～50℃核磁共振3～5分钟，然后保持温度为85～90℃反应50～70分钟，冷却至室温，即得生物质材料前液；
(3)向步骤(2)中所得生物质材料前液中加入表面活性剂、发泡剂、固化剂，搅拌，并置于常温下发泡固化，40～50℃熟化40～60分钟，取出即得生物质基泡沫材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的生物质材料为木片、竹片或棕榈纤维中的一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的生物质材料与氨水成1:2～3重量比，氨水质量百分浓度为7～21％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的生物质材料与松节油成1:1～3重量比。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中粉碎过180～220目筛。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的生物质材料粉末与二乙醇胺水溶液成1:0.3～1重量比。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的二乙醇胺水溶液的质量百分浓度为15～18％。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的表面活性剂为磷脂或胆碱，所述的表面活性剂的用量为生物质材料前液重量的2～3％。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的发泡剂为正戊烷、二氯甲烷或石油醚中的一种，所述的发泡剂的用量为生物质材料前液重量的6～10％。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的固化剂为乙烯基三胺，所述的固化剂的用量为生物质材料前液重量的10～15％。
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