CN108912409A - 一种环保型发泡缓冲材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环保型发泡缓冲材料的制备方法,属于包装材料技术领域。本发明通过玉米淀粉经氧化改性后,淀粉内部结构被破坏,内部官能团基团被打破,使淀粉中的H被氧化,形成了高极性的H+离子,淀粉中的电负性离子O2-可以更容易接近这些高极性H+离子,在H+周围形成一个相当强大的领域,进而形成更强的氢键,氧化淀粉裸露在外面的支链变多,与蔗渣纤维结合得更好,形成很好的泡孔结构,使得淀粉基复合材料拥有更好的拉伸和压缩强度,进而提升了复合材料的力学性能;本发明所用原料具有优异的生物降解性能和生物相容性,通过发泡而使其具备质轻、缓冲、隔热等性能,从而适应市场需求,且具有优良缓冲性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种环保型发泡缓冲材料的制备方法,属于包装材料技术领域。
背景技术
随着当今科学技术的不断进步,塑料制品及其相关的工业得到了迅猛的发展。其中在缓冲包装领域,聚乙烯(PE)和聚苯乙烯(EPS)类发泡缓冲材料以其质轻、隔热、优良的缓冲性能、成本低及加工方便等优点,在运输包装的领域得到了广泛应用。然而,EPS类塑料发泡制品是一种高分子化合物,制造和使用的过程中存在诸多问题,其废弃物不易降解,焚烧更产生有毒物质,给环境带来严重影响。因此,替代产品的开发成为必然。秸秆纤维发泡缓冲材料,因其原材料来源广泛、优良缓冲性能、无污染等优点,无疑被认为是理想的塑料替代品,成为当今的研究热点。
目前在进行发泡型植物纤维缓冲包装材料的制备研究方面已有一定进展,实验室制备的试样具备较好的缓冲性能,说明该产品具有一定的市场潜力。然而,该技术距工业化规模生产尚有一定的距离。究其原因,一是纸纤维发泡缓冲材料制备技术目前尚不成熟,材料的原料形态与纸质缓冲材料类似而发泡工艺与塑料材料相近,故成型过程较复杂;二是由于植物纤维发泡缓冲材料的原料来源广泛,不同的原材料,制成的缓冲材料缓冲性能不一,较难实现产业化发展;三是已经制备成的缓冲材料,在防潮性与吸水性方面存在着许多问题,对其工业化应用也造成了较大影响。
纤维的分子结构特点决定了它具有“低弹性”的特点,较之聚乙烯等高分子链节以碳-氢键为主,具有熔融态极其滑动从而导致易发泡、易成型、疏水等宏观特点,纤维分子的结构特点决定了其分子间难以互相滑移、分子间通过化学键结合较难、易吸水、纤维之间结合需粘合剂等特点。因此,在以纸纤维为主要原料制备发泡材料时,需着重解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题:针对目前现有的发泡型植物纤维缓冲材料极易因受潮使得缓冲性能不稳定的问题,提供了一种环保型发泡缓冲材料的制备方法。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
(1)取蔗渣自然风干后研磨,过80目筛,再浸泡在质量分数为5%氢氧化钠溶液中,过滤水洗后干燥,得预处理蔗渣;
(2)取玉米淀粉加入去离子水中搅拌混合,再加入偶氮二甲酰胺,在80~90℃下搅拌10~15min,冷却后调节pH为7~8,得糊化淀粉液;
(3)向糊化淀粉液中加入过氧化氢,以80~100r/min搅拌20~30min,再加聚乙烯醇,在80~90℃下搅拌10~15min后加入滑石粉、聚丙撑碳酸酯、预处理蔗渣,以200~300r/min搅拌20~30min后注入模具中,得发泡胚体;
(4)将发泡胚体置于干燥箱中发泡20~30min,发泡结束后保温干燥48~60h,得环保型发泡缓冲材料。
步骤(2)所述玉米淀粉与去离子水的质量比为1:1.5~1:6。
步骤(2)所述偶氮二甲酰胺用量为玉米淀粉质量的10~40%。
步骤(3)所述过氧化氢、聚乙烯醇、20~40g滑石粉,60~80g聚丙撑碳酸酯,40~60g预处理蔗渣重量份为7.5~15.0份过氧化氢,5~10份聚乙烯醇,20~40份滑石粉,60~80份聚丙撑碳酸酯,40~60份预处理蔗渣。
步骤(3)所述聚乙烯醇用量为玉米淀粉质量的5~20%。
步骤(4)所述发泡温度为135~150℃。
步骤(4)所述保温干燥温度为110~120℃。
本发明与其他方法相比,有益技术效果是:
(1)本发明通过玉米淀粉经氧化改性后,淀粉内部结构被破坏,内部官能团基团被打破,使淀粉中的H被氧化,形成了高极性的H+离子,淀粉中的电负性离子O2-可以更容易接近这些高极性H+离子,在H+周围形成一个相当强大的领域,进而形成更强的氢键,氧化淀粉裸露在外面的支链变多,与蔗渣纤维结合得更好,形成很好的泡孔结构,使得淀粉基复合材料拥有更好的拉伸和压缩强度,进而提升了复合材料的力学性能;
(2)本发明所用原料具有优异的生物降解性能和生物相容性,通过发泡而使其具备质轻、缓冲、隔热等性能,从而适应市场需求,且具有优良缓冲性能。
具体实施方式
取蔗渣自然风干后装入研磨机中研磨,过80目筛,将过筛后的蔗渣浸泡在质量分数为5%氢氧化钠溶液中5~6h,过滤得滤渣,用去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性,再将滤渣置于干燥箱中,在80~90℃下干燥3~5h,得预处理蔗渣,取50~100g玉米淀粉,加入150~300mL去离子水中,以300~400r/min搅拌20~30min,再加入10~20g偶氮二甲酰胺,在80~90℃下搅拌10~15min,冷却至室温后调节pH为7~8,得糊化淀粉液,向糊化淀粉液中加入7.5~15.0g过氧化氢,以80~100r/min搅拌20~30min,再加入5~10g聚乙烯醇,在80~90℃下搅拌10~15min后加入20~40g滑石粉,60~80g聚丙撑碳酸酯,40~60g预处理蔗渣,以200~300r/min搅拌20~30min后注入模具中,得发泡胚体,将发泡胚体置于干燥箱中,在135~150℃下发泡20~30min,发泡结束后冷却至110~120℃,保温干燥48~60h,得环保型发泡缓冲材料。
取蔗渣自然风干后装入研磨机中研磨,过80目筛,将过筛后的蔗渣浸泡在质量分数为5%氢氧化钠溶液中5h,过滤得滤渣,用去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性,再将滤渣置于干燥箱中,在80℃下干燥3h,得预处理蔗渣,取50g玉米淀粉,加入150mL去离子水中,以300r/min搅拌20min,再加入10g偶氮二甲酰胺,在80℃下搅拌10min,冷却至室温后调节pH为7,得糊化淀粉液,向糊化淀粉液中加入7.5g过氧化氢,以80r/min搅拌20min,再加入5g聚乙烯醇,在80℃下搅拌10min后加入20g滑石粉,60g聚丙撑碳酸酯,40g预处理蔗渣,以200r/min搅拌20min后注入模具中,得发泡胚体,将发泡胚体置于干燥箱中,在135℃下发泡20min,发泡结束后冷却至110℃,保温干燥48h,得环保型发泡缓冲材料。
取蔗渣自然风干后装入研磨机中研磨,过80目筛,将过筛后的蔗渣浸泡在质量分数为5%氢氧化钠溶液中5h,过滤得滤渣,用去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性,再将滤渣置于干燥箱中,在85℃下干燥4h,得预处理蔗渣,取75g玉米淀粉,加入225mL去离子水中,以350r/min搅拌25min,再加入15g偶氮二甲酰胺,在85℃下搅拌13min,冷却至室温后调节pH为7,得糊化淀粉液,向糊化淀粉液中加入11g过氧化氢,以90r/min搅拌25min,再加入7g聚乙烯醇,在85℃下搅拌13min后加入30g滑石粉,70g聚丙撑碳酸酯,50g预处理蔗渣,以250r/min搅拌25min后注入模具中,得发泡胚体,将发泡胚体置于干燥箱中,在142℃下发泡25min,发泡结束后冷却至115℃,保温干燥54h,得环保型发泡缓冲材料。
取蔗渣自然风干后装入研磨机中研磨,过80目筛,将过筛后的蔗渣浸泡在质量分数为5%氢氧化钠溶液中6h,过滤得滤渣,用去离子水洗涤滤渣至洗涤液呈中性,再将滤渣置于干燥箱中,在90℃下干燥5h,得预处理蔗渣,取100g玉米淀粉,加入300mL去离子水中,以400r/min搅拌30min,再加入20g偶氮二甲酰胺,在90℃下搅拌15min,冷却至室温后调节pH为8,得糊化淀粉液,向糊化淀粉液中加入15.0g过氧化氢,以100r/min搅拌30min,再加入10g聚乙烯醇,在90℃下搅拌15min后加入40g滑石粉,80g聚丙撑碳酸酯,60g预处理蔗渣,以300r/min搅拌30min后注入模具中,得发泡胚体,将发泡胚体置于干燥箱中,在150℃下发泡30min,发泡结束后冷却至120℃,保温干燥60h,得环保型发泡缓冲材料。
将本发明制备的环保型发泡缓冲材料及上海某公司生产的缓冲材料的进行检测,具体检测结果如下表表1:
检测方法:
(1)挑取代表试样平均外观水平的试样,并从其表面随机用美工刀裁取1cm×1cm试样进行扫描电镜观察;
(2)为了最大程度地模拟自然环境,降解试验选用用土壤填埋自然降解法。选取一块试样,裁切成3cm×3cm小块,再在土地上开挖一定深度的土槽,填埋。两个月之后取出,观察其降解情况。
表1环保型发泡缓冲材料性能表征
由表1可知本发明制备的环保型发泡缓冲材料,肉眼可见的大量孔洞外,纤维内部也存在着很多空隙,残余应变小,弹性比能低,回弹性能优异,并且易降解。具有极其广阔的市场应用价值。
Claims (7)
1.一种环保型发泡缓冲材料的制备方法,其特征在于,具体步骤为:
(1)取蔗渣自然风干后研磨,过80目筛,再浸泡在质量分数为5%氢氧化钠溶液中,过滤水洗后干燥,得预处理蔗渣;
(2)取玉米淀粉加入去离子水中搅拌混合,再加入偶氮二甲酰胺,在80~90℃下搅拌10~15min,冷却后调节pH为7~8,得糊化淀粉液;
(3)向糊化淀粉液中加入过氧化氢,以80~100r/min搅拌20~30min,再加聚乙烯醇,在80~90℃下搅拌10~15min后加入滑石粉、聚丙撑碳酸酯、预处理蔗渣,以200~300r/min搅拌20~30min后注入模具中,得发泡胚体;
(4)将发泡胚体置于干燥箱中发泡20~30min,发泡结束后保温干燥48~60h,得环保型发泡缓冲材料。
2.如权利要求1所述的一种环保型发泡缓冲材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述玉米淀粉与去离子水的质量比为1:1.5~1:6。
3.如权利要求1所述的一种环保型发泡缓冲材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述偶氮二甲酰胺用量为玉米淀粉质量的10~40%。
4.如权利要求1所述的一种环保型发泡缓冲材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述过氧化氢、聚乙烯醇、20~40g滑石粉,60~80g聚丙撑碳酸酯,40~60g预处理蔗渣重量份为7.5~15.0份过氧化氢,5~10份聚乙烯醇,20~40份滑石粉,60~80份聚丙撑碳酸酯,40~60份预处理蔗渣。
5.如权利要求1所述的一种环保型发泡缓冲材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述聚乙烯醇用量为玉米淀粉质量的5~20%。
6.如权利要求1所述的一种环保型发泡缓冲材料的制备方法,其特征在于,步骤(4)所述发泡温度为135~150℃。
7.如权利要求1所述的一种环保型发泡缓冲材料的制备方法,其特征在于,步骤(4)所述保温干燥温度为110~120℃。
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CN110003532A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-07-12 | 姜建国 | 一种植物纤维发泡缓冲材料的制备方法 |
CN115058125A (zh) * | 2022-07-19 | 2022-09-16 | 深圳市丽德宝纸品有限公司 | 蔗渣纤维-改性淀粉共混发泡缓冲材料及其制法和应用 |
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2018
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