CN108864492A - 一种通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料，按重量份称取以下成分：蚕丝10‑20份、淀粉60‑80份、桑皮韧皮层10‑20份、硬脂酸3‑6份、木质素磺酸钙1‑3份、发泡剂5‑9份、碳酸钙3‑5份、滑石粉2‑4份、塑化剂14‑18份，聚（3‑羟基丁酸酯‑3‑羟基戊酸酯）20‑25份，水150‑200份。本发明的缓冲包装材料具有以下优点：用废弃蚕丝下脚研制缓冲包装材料，不仅拓宽了下脚料的使用领域，更好地利用地方资源，而且研制的产品是环境友好产品，利于环境保护和生态平衡，具有明显的社会效益；本发明研究的缓冲包装材料具有良好抗压性能和缓冲性能。

Description

一种通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及缓冲包装材料领域，具体涉及一种通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料及其制备方法。
背景技术
目前包装类产品主要是塑料类、瓦楞纸、蜂窝纸类、纸浆模塑类材料。由于塑料类包装的废弃物不可回收、不可降解，其大量使用引起了严重的白色污染，带来了巨大的环境压力。瓦楞纸、蜂窝纸类、纸浆模塑类材料虽然可降解，但大多以木材为原料，大量消耗我国有限的森林资源，并且在制造过程中引起水污染，制造成本较高，并不是塑料类包装材料的理想替代产品。
桑树的枝条是蚕桑资源中生物量占有比例最高的物质。然而，在传统的蚕桑生产中大部分桑枝条被废弃。随着蚕桑资源高效利用的不断推进，桑枝的资源价值也得到了更多的关注。桑枝的韧皮和木质部不仅是制浆、制板的良好材料，而且韧皮还可制备人造棉和桑皮纤维等应用于纺织领域。在传统由蚕丝获取丝制品的生产过程中，每年均会产生大量废弃的下脚料亟待高附加值开发利用。
一般的缓冲包装生物质全降解包装制品是以植物纤维、淀粉为主料添加一定的辅料及发泡剂制备而成，具有原料来源广泛、制备工艺简单、价格低廉、对环境无污染等优点，属于绿色环保型包装材料。蚕丝具有和织物纤维相近的分丝带化形式，具有应用于包装材料的潜在价值。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种新型的缓冲包装材料，充分利用废物资源，同时利于环境保护和生态平衡，具有明显的社会效益，并且需要该材料具有较好的力学性能。
技术方案： 一种通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料，按重量份称取以下成分：
蚕丝10-20份、淀粉60-80份、桑皮韧皮层10-20份、硬脂酸3-6份、木质素磺酸钙1-3份、发泡剂5-9份、碳酸钙3-5份、滑石粉2-4份、塑化剂14-18份，聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）20-25份，水150-200份。
进一步的，所述发泡剂为NaHCO3。
进一步的，所述塑化剂为甘油与乙二醇的混合物，其质量比为1:2。
进一步的，所述蚕丝为缫丝厂绢纺下脚蚕丝纤维。
上述的通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料的制备方法，包括以下步骤
S1.将蚕丝剪断至3-5cm左右，然后采用0.5-1‰的碳酸钠煮沸脱胶，脱胶时间30min，水温为90-95℃；
S2.将脱胶后的蚕丝纤维置于80℃，浓度为1.6%的氢氧化钠溶液中处理3min，然后洗涤至中性，然后用使用盘磨间隙0.5mm对蚕丝进行磨浆，然后过滤干燥，得到处理过的蚕丝纤维；
S3.将桑皮韧皮层粉碎至粒度为60目,将60目的纤维放入浓度为1.6%的氢氧化钠溶液中处理3min，然后洗涤至中性，然后用使用盘磨间隙1mm对韧皮层纤维进行磨浆，然后过滤干燥，得到处理过的桑皮韧皮层纤维；
S4.将淀粉与水混合，然后调整恒温水浴槽的温度对其进行糊化，在搅拌的同时加入塑化剂，得到塑化淀粉；
S5.将聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）加热至熔融，
S6.将处理过的蚕丝纤维和桑皮韧皮层纤维、塑化淀粉放入搅拌机中，搅拌20min后，依次放入硬脂酸、木质素磺酸钙、发泡剂、碳酸钙、滑石粉和熔融的聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）充分搅拌均匀，得到混合料；
S7.将搅拌好的混合料分切称质量后放入模具中，得到成品。
进一步的，所述步骤S7中设定模具的上模温度160℃，下模温度165℃，及压力5-10MPa，合模后保压100-120s，在模具中保温干燥30s取出成品。
有益效果：本发明的缓冲包装材料具有以下优点：用废弃蚕丝下脚研制缓冲包装材料，不仅拓宽了下脚料的使用领域，更好地利用地方资源，而且研制的产品是环境友好产品，利于环境保护和生态平衡，具有明显的社会效益；本发明研究的缓冲包装材料具有良好抗压性能和缓冲性能。
具体实施方式
实施例1
一种通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料，按重量份称取以下成分：
缫丝厂绢纺下脚蚕丝纤维10份、淀粉60份、桑皮韧皮层20份、硬脂酸3份、木质素磺酸钙3份、NaHCO35份、碳酸钙5份、滑石粉4份、塑化剂14份，聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）25份，水150份，其中，塑化剂为甘油与乙二醇的混合物，其质量比为1:2。
上述的通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将蚕丝剪断至5cm左右，然后采用0.5-1‰的碳酸钠煮沸脱胶，脱胶时间30min，水温为95℃；
S2.将脱胶后的蚕丝纤维置于80℃，浓度为1.6%的氢氧化钠溶液中处理3min，然后洗涤至中性，然后用使用盘磨间隙0.5mm对蚕丝进行磨浆，然后过滤干燥，得到处理过的蚕丝纤维；
S3.将桑皮韧皮层粉碎至粒度为60目,将60目的纤维放入浓度为1.6%的氢氧化钠溶液中处理3min，然后洗涤至中性，然后用使用盘磨间隙1mm对韧皮层纤维进行磨浆，然后过滤干燥，得到处理过的桑皮韧皮层纤维；
S4.将淀粉与水混合，然后调整恒温水浴槽的温度对其进行糊化，在搅拌的同时加入塑化剂，得到塑化淀粉；
S5.将聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）加热至熔融，
S6.将处理过的蚕丝纤维和桑皮韧皮层纤维、塑化淀粉放入搅拌机中，搅拌20min后，依次放入硬脂酸、木质素磺酸钙、发泡剂、碳酸钙、滑石粉和熔融的聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）充分搅拌均匀，得到混合料；
S7.将搅拌好的混合料分切称质量后放入模具中，设定模具的上模温度160℃，下模温度165℃，及压力5MPa，合模后保压120s，在模具中保温干燥30s取出成品。
实施例2
一种通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料，按重量份称取以下成分：
缫丝厂绢纺下脚蚕丝纤维20份、淀粉80份、桑皮韧皮层10份、硬脂酸6份、木质素磺酸钙1份、NaHCO39份、碳酸钙3份、滑石粉2份、塑化剂18份，聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）20份，水200份，其中，塑化剂为甘油与乙二醇的混合物，其质量比为1:2。
上述的通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将蚕丝剪断至3cm左右，然后采用0.5-1‰的碳酸钠煮沸脱胶，脱胶时间30min，水温为90℃；
S2.将脱胶后的蚕丝纤维置于80℃，浓度为1.6%的氢氧化钠溶液中处理3min，然后洗涤至中性，然后用使用盘磨间隙0.5mm对蚕丝进行磨浆，然后过滤干燥，得到处理过的蚕丝纤维；
S3.将桑皮韧皮层粉碎至粒度为60目,将60目的纤维放入浓度为1.6%的氢氧化钠溶液中处理3min，然后洗涤至中性，然后用使用盘磨间隙1mm对韧皮层纤维进行磨浆，然后过滤干燥，得到处理过的桑皮韧皮层纤维；
S4.将淀粉与水混合，然后调整恒温水浴槽的温度对其进行糊化，在搅拌的同时加入塑化剂，得到塑化淀粉；
S5.将聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）加热至熔融，
S6.将处理过的蚕丝纤维和桑皮韧皮层纤维、塑化淀粉放入搅拌机中，搅拌20min后，依次放入硬脂酸、木质素磺酸钙、发泡剂、碳酸钙、滑石粉和熔融的聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）充分搅拌均匀，得到混合料；
S7.将搅拌好的混合料分切称质量后放入模具中，设定模具的上模温度160℃，下模温度165℃，及压力10MPa，合模后保压100s，在模具中保温干燥30s取出成品。
实施例3
一种通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料，按重量份称取以下成分：
缫丝厂绢纺下脚蚕丝纤维15-份、淀粉75份、桑皮韧皮层14份、硬脂酸6份、木质素磺酸钙3份、NaHCO36份、碳酸钙5份、滑石粉2份、塑化剂17份，聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）22份，水170份，其中，塑化剂为甘油与乙二醇的混合物，其质量比为1:2。
上述的通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将蚕丝剪断至3cm左右，然后采用0.5‰的碳酸钠煮沸脱胶，脱胶时间30min，水温为95℃；
S2.将脱胶后的蚕丝纤维置于80℃，浓度为1.6%的氢氧化钠溶液中处理3min，然后洗涤至中性，然后用使用盘磨间隙0.5mm对蚕丝进行磨浆，然后过滤干燥，得到处理过的蚕丝纤维；
S3.将桑皮韧皮层粉碎至粒度为60目,将60目的纤维放入浓度为1.6%的氢氧化钠溶液中处理3min，然后洗涤至中性，然后用使用盘磨间隙1mm对韧皮层纤维进行磨浆，然后过滤干燥，得到处理过的桑皮韧皮层纤维；
S4.将淀粉与水混合，然后调整恒温水浴槽的温度对其进行糊化，在搅拌的同时加入塑化剂，得到塑化淀粉；
S5.将聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）加热至熔融，
S6.将处理过的蚕丝纤维和桑皮韧皮层纤维、塑化淀粉放入搅拌机中，搅拌20min后，依次放入硬脂酸、木质素磺酸钙、发泡剂、碳酸钙、滑石粉和熔融的聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）充分搅拌均匀，得到混合料；
S7.将搅拌好的混合料分切称质量后放入模具中，设定模具的上模温度160℃，下模温度165℃，及压力8MPa，合模后保压120s，在模具中保温干燥30s取出成品。
实施例4
一种通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料，按重量份称取以下成分：
缫丝厂绢纺下脚蚕丝纤维18份、淀粉65份、桑皮韧皮层18份、硬脂酸3份、木质素磺酸钙1份、NaHCO38份、碳酸钙3份、滑石粉4份、塑化剂15份，聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）25份，水180份，其中，塑化剂为甘油与乙二醇的混合物，其质量比为1:2。
上述的通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将蚕丝剪断至4cm左右，然后采用1‰的碳酸钠煮沸脱胶，脱胶时间30min，水温为95℃；
S2.将脱胶后的蚕丝纤维置于80℃，浓度为1.6%的氢氧化钠溶液中处理3min，然后洗涤至中性，然后用使用盘磨间隙0.5mm对蚕丝进行磨浆，然后过滤干燥，得到处理过的蚕丝纤维；
S3.将桑皮韧皮层粉碎至粒度为60目,将60目的纤维放入浓度为1.6%的氢氧化钠溶液中处理3min，然后洗涤至中性，然后用使用盘磨间隙1mm对韧皮层纤维进行磨浆，然后过滤干燥，得到处理过的桑皮韧皮层纤维；
S4.将淀粉与水混合，然后调整恒温水浴槽的温度对其进行糊化，在搅拌的同时加入塑化剂，得到塑化淀粉；
S5.将聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）加热至熔融，
S6.将处理过的蚕丝纤维和桑皮韧皮层纤维、塑化淀粉放入搅拌机中，搅拌20min后，依次放入硬脂酸、木质素磺酸钙、发泡剂、碳酸钙、滑石粉和熔融的聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）充分搅拌均匀，得到混合料；
S7.将搅拌好的混合料分切称质量后放入模具中，设定模具的上模温度160℃，下模温度165℃，及压力6MPa，合模后保压100s，在模具中保温干燥30s取出成品。
实施例5
一种通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料，按重量份称取以下成分：
缫丝厂绢纺下脚蚕丝纤维16份、淀粉70份、桑皮韧皮层16份、硬脂酸4份、木质素磺酸钙2份、NaHCO37份、碳酸钙4份、滑石粉4份、塑化剂16份，聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）24份，水170份，其中，塑化剂为甘油与乙二醇的混合物，其质量比为1:2。
上述的通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将蚕丝剪断至4cm左右，然后采用0.5-1‰的碳酸钠煮沸脱胶，脱胶时间30min，水温为95℃；
S2.将脱胶后的蚕丝纤维置于80℃，浓度为1.6%的氢氧化钠溶液中处理3min，然后洗涤至中性，然后用使用盘磨间隙0.5mm对蚕丝进行磨浆，然后过滤干燥，得到处理过的蚕丝纤维；
S3.将桑皮韧皮层粉碎至粒度为60目,将60目的纤维放入浓度为1.6%的氢氧化钠溶液中处理3min，然后洗涤至中性，然后用使用盘磨间隙1mm对韧皮层纤维进行磨浆，然后过滤干燥，得到处理过的桑皮韧皮层纤维；
S4.将淀粉与水混合，然后调整恒温水浴槽的温度对其进行糊化，在搅拌的同时加入塑化剂，得到塑化淀粉；
S5.将聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）加热至熔融，
S6.将处理过的蚕丝纤维和桑皮韧皮层纤维、塑化淀粉放入搅拌机中，搅拌20min后，依次放入硬脂酸、木质素磺酸钙、发泡剂、碳酸钙、滑石粉和熔融的聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）充分搅拌均匀，得到混合料；
S7.将搅拌好的混合料分切称质量后放入模具中，设定模具的上模温度160℃，下模温度165℃，及压力7MPa，合模后保压110s，在模具中保温干燥30s取出成品。
对比例1
一种通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料，按重量份称取以下成分：
淀粉60份、桑皮韧皮层20份、硬脂酸3份、木质素磺酸钙3份、NaHCO35份、碳酸钙5份、滑石粉4份、塑化剂14份，聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）25份，水150份，其中，塑化剂为甘油与乙二醇的混合物，其质量比为1:2。
上述的通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将桑皮韧皮层粉碎至粒度为60目,将60目的纤维放入浓度为1.6%的氢氧化钠溶液中处理3min，然后洗涤至中性，然后用使用盘磨间隙1mm对韧皮层纤维进行磨浆，然后过滤干燥，得到处理过的桑皮韧皮层纤维；
S2.将淀粉与水混合，然后调整恒温水浴槽的温度对其进行糊化，在搅拌的同时加入塑化剂，得到塑化淀粉；
S3.将聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）加热至熔融，
S4.将桑皮韧皮层纤维、塑化淀粉放入搅拌机中，搅拌20min后，依次放入硬脂酸、木质素磺酸钙、发泡剂、碳酸钙、滑石粉和熔融的聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）充分搅拌均匀，得到混合料；
S5.将搅拌好的混合料分切称质量后放入模具中，设定模具的上模温度160℃，下模温度165℃，及压力5MPa，合模后保压120s，在模具中保温干燥30s取出成品。
对比例2
一种通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料，按重量份称取以下成分：
缫丝厂绢纺下脚蚕丝纤维20份、淀粉80份、桑皮韧皮层10份、硬脂酸6份、木质素磺酸钙1份、NaHCO39份、碳酸钙3份、滑石粉2份、塑化剂18份，水200份，其中，塑化剂为甘油与乙二醇的混合物，其质量比为1:2。
上述的通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将蚕丝剪断至3cm左右，然后采用0.5-1‰的碳酸钠煮沸脱胶，脱胶时间30min，水温为90℃；
S2.将脱胶后的蚕丝纤维置于80℃，浓度为1.6%的氢氧化钠溶液中处理3min，然后洗涤至中性，然后用使用盘磨间隙0.5mm对蚕丝进行磨浆，然后过滤干燥，得到处理过的蚕丝纤维；
S3.将桑皮韧皮层粉碎至粒度为60目,将60目的纤维放入浓度为1.6%的氢氧化钠溶液中处理3min，然后洗涤至中性，然后用使用盘磨间隙1mm对韧皮层纤维进行磨浆，然后过滤干燥，得到处理过的桑皮韧皮层纤维；
S4.将淀粉与水混合，然后调整恒温水浴槽的温度对其进行糊化，在搅拌的同时加入塑化剂，得到塑化淀粉；
S5.将处理过的蚕丝纤维和桑皮韧皮层纤维、塑化淀粉放入搅拌机中，搅拌20min后，依次放入硬脂酸、木质素磺酸钙、发泡剂、碳酸钙和滑石粉充分搅拌均匀，得到混合料；
S6.将搅拌好的混合料分切称质量后放入模具中，设定模具的上模温度160℃，下模温度165℃，及压力10MPa，合模后保压100s，在模具中保温干燥30s取出成品。
缓冲性能和回弹性是缓冲材料最重要的力学性能指标，旨在考察材料在受到外载荷冲击时的承压能力和多次载荷冲击情况下材料的复原能力。其中，材料的缓冲性能在缓冲材料性能表征中占主导因素，本发明主要测试材料缓冲性能时的抗压性能。
抗压性能根据GB 8168-2008进行测试，回弹性测试为抗压试验机以(12±3)mm/min的速度沿试样厚度方向进行加载，待变形50%时，保持压力3min，卸载，放置10s后用游标卡尺测量其厚度，重复压缩3次，重复压缩时间间隔1min。计算每次回弹率，
计算公式：，式中tj为回弹率；Ti为试样i次压缩前的厚度，mm，i=0，1，2…；Tj为试样j次压缩后的厚度，mm，j=1，2，3…。

Claims (6)

1.一种通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料，其特征在于，按重量份称取以下成分：
蚕丝10-20份、淀粉60-80份、桑皮韧皮层10-20份、硬脂酸3-6份、木质素磺酸钙1-3份、发泡剂5-9份、碳酸钙3-5份、滑石粉2-4份、塑化剂14-18份，聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）20-25份，水150-200份。
2.根据权利要求1所述的一种通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料，其特征在于：所述发泡剂为NaHCO3。
3.根据权利要求1所述的一种通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料，其特征在于：所述塑化剂为甘油与乙二醇的混合物，其质量比为1:2。
4.根据权利要求1所述的一种通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料，其特征在于：所述蚕丝为缫丝厂绢纺下脚蚕丝纤维。
5.如权利要求1所述的通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤
S1.将蚕丝剪断至3-5cm左右，然后采用0.5-1‰的碳酸钠煮沸脱胶，脱胶时间30min，水温为90-95℃；
S2.将脱胶后的蚕丝纤维置于80℃，浓度为1.6%的氢氧化钠溶液中处理3min，然后洗涤至中性，然后用使用盘磨间隙0.5mm对蚕丝进行磨浆，然后过滤干燥，得到处理过的蚕丝纤维；
S3.将桑皮韧皮层粉碎至粒度为60目,将60目的纤维放入浓度为1.6%的氢氧化钠溶液中处理3min，然后洗涤至中性，然后用使用盘磨间隙1mm对韧皮层纤维进行磨浆，然后过滤干燥，得到处理过的桑皮韧皮层纤维；
S4.将淀粉与水混合，然后调整恒温水浴槽的温度对其进行糊化，在搅拌的同时加入塑化剂，得到塑化淀粉；
S5.将聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）加热至熔融，
S6.将处理过的蚕丝纤维和桑皮韧皮层纤维、塑化淀粉放入搅拌机中，搅拌20min后，依次放入硬脂酸、木质素磺酸钙、发泡剂、碳酸钙、滑石粉和熔融的聚（3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯）充分搅拌均匀，得到混合料；
S7.将搅拌好的混合料分切称质量后放入模具中，得到成品。
6.根据权利要求4所述的通过桑蚕产物制备的缓冲包装材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S7中设定模具的上模温度160℃，下模温度165℃，及压力5-10MPa，合模后保压100-120s，在模具中保温干燥30s取出成品。
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