CN110577664A - 一种纤维素发泡材料的制备方法 - Google Patents

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    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
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Abstract

本发明属于纤维素技术领域，具体涉及一种纤维素发泡材料的制备方法，其制备步骤：1）纤维素溶液的制备：将纤维素浆粕溶解于尿素或硫脲、氢氧化钠以及水组成的混合溶液中；2）纤维素发泡材料的制备：向纤维素溶液中加入成孔剂硫酸钠搅拌得混合浆料，将混合浆料倒入模具中进行低温成型；低温成型后放入硫酸和硫酸钠的凝固浴中进行浸渍，浸渍后过滤、水洗、干燥得纤维素发泡材料。本发明提供了一种纤维素发泡材料的制备方法，该纤维素发泡材料生产成本低、环保压力轻、力学性能良好、吸水率高。本发明选择低温成型，有利于Na2SO4结晶化合物的形成。本发明加入的Na2SO4可利用其与硫酸的同离子效应，抑制氢离子的活性，以防止纤维素过度降解。

Description

一种纤维素发泡材料的制备方法
技术领域
本发明属于纤维素发泡材料技术领域，具体涉及一种纤维素发泡材料的制备方法。
背景技术
泡沫塑料作为一种日常生活用品和工业用品，已经出现了几十年，成为工业生产、人们生活中必不可少的物品。现在市场上销售的泡沫用品，主要是由来源于石油产品的聚氨酯和聚苯乙烯制造而成。其不但生产过程污染环境，且废弃物也很难降解，特别是用于人体卫生、家庭洗涤和化妆时，长期使用会对人产生一定的危害。随着石油资源的不断减少，其原料来源也将是一个严重的问题。进入二十一世纪后，人们对环保有了更进一步的认识，势必要有一种新的环保型泡沫材料用品。
纤维素作为地球上含量最大的天然高分子，来源丰富且可再生，产物在废弃后能被自然界中的微生物分解为水、二氧化碳及无机小分子，属于生物可降解材料，且生物相容性好、易衍生化，将成为未来的主要化工原料之一。
当今世界各国在为解决包装与环境的矛盾，大力发展绿色包装的进程中，均把主要注意力集中在研发绿色包装材料上。绿色包装材料是在生命周期全过程中，产生的环境负担最小而再循环利用率最高的材料。绿色包装材料是绿色包装的核心，它不仅能减少和消除对环境的污染，缓解对生态环境的压力，而且能节约资源，取代某些缺乏或贵重的资源，使废旧资源再资源化，因此引起世界各国高度重视，纷纷投入大量资金和人力进行开发，目前已取得了许多重要成果。
目前较多研究集中于植物纤维发泡。该产品在绿色包装、隔温绝热领域有广泛应用。然而，如何利用纤维素溶液制备发泡材料的报道却不多。
发明内容
本发明的目的是开发一种纤维素发泡材料的制备新方法。
实现本发明的目的而采用的技术方案为：一种纤维素发泡材料的制备方法，其制备步骤如下：
1）纤维素溶液的制备
将纤维素浆粕溶解于尿素或硫脲、氢氧化钠以及水组成的混合溶液中；
2）纤维素发泡材料的制备
向纤维素溶液中加入成孔剂硫酸钠搅拌得混合浆料，将混合浆料倒入模具中进行低温成型；低温成型后放入硫酸和硫酸钠的凝固浴中进行浸渍，浸渍后过滤、水洗、干燥得纤维素发泡材料。
优选地，本发明低温成型时间为72h。
优选地，本发明凝固浴中进行70℃浸渍1h。
优选地，本发明所述尿素或硫脲的质量百分含量为10～12%，所述氢氧化钠的质量百分含量为6～8%。
优选地，本发明所述纤维素溶液中纤维素浆粕的质量百分浓度为6%。
优选地，本发明所述成孔剂硫酸钠的用量为纤维素溶液重量的40%。
优选地，本发明所述凝固浴中硫酸的质量百分含量为12%，硫酸钠的浓度为220g/L。
优选地，本发明所述硫酸钠的粒径小于5微米。
本发明的技术优点在于：
本发明提供了一种纤维素发泡材料的制备方法，该纤维素发泡材料生产成本低、环保压力轻、力学性能良好、吸水率高。
本发明选择低温成型，有利于Na2SO4结晶化合物的形成。本发明加入的Na2SO4可利用其与硫酸的同离子效应，抑制氢离子的活性，以防止纤维素过度降解。
本发明制备出的纤维素发泡材料断裂伸长率达到2.2%以上、拉伸强度约0.25MPa、撕裂强度约0.2KN.m。
本发明选用尿素/硫脲、碱金属氢氧化物以及水组成的混合溶液体系具有较强的溶解能力；提高纤维素的浓度则可以提高纤维素发泡材料成品的拉伸强度和撕裂强度。
本发明采用Na2SO4作为纤维素发泡的成孔剂，利用该成孔剂制备的纤维素发泡材料为开孔结构。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。
实施例1
1）纤维素溶液的制备：将纤维素浆粕溶解于尿素、氢氧化钠以及水组成的混合水溶液中，得到纤维素溶液；其中，浆粕的质量百分比浓度为6%，尿素的质量百分比浓度为12%，氢氧化钠的质量百分比浓度为6%；
2）纤维素发泡材料的制备：向100g纤维素溶液中加入成孔剂硫酸钠40g（粒径小于5微米）搅拌得混合浆料，将混合浆料倒入模具中进行低温成型72h；低温成型后放入硫酸和硫酸钠的凝固浴中进行70℃高温浸渍1h（凝固浴中硫酸的质量百分含量为12%，硫酸钠的浓度为220g/L），浸渍后过滤、水洗、干燥得纤维素发泡材料。
实施例2
1）纤维素溶液的制备：将纤维素浆粕溶解于硫脲、氢氧化钠以及水组成的混合水溶液中，得到纤维素溶液；其中，浆粕的质量百分比浓度为8%，尿素的质量百分比浓度为10%，氢氧化钠的质量百分比浓度为6%；
2）纤维素发泡材料的制备：向100g纤维素溶液中加入成孔剂硫酸钠40g（粒径小于5微米）搅拌得混合浆料，将混合浆料倒入模具中进行低温成型72h；低温成型后放入硫酸和硫酸钠的凝固浴中进行70℃高温浸渍1h（凝固浴中硫酸的质量百分含量为12%，硫酸钠的浓度为220g/L），浸渍后过滤、水洗、干燥得纤维素发泡材料。
对实施例1和2制备的纤维素发泡材料测试其力学性能。
拉伸强度的测定：根据IS01798-1983软微孔聚合物材料—拉伸强度和断裂伸长率的测定方法；
撕裂强度的测定：根据GBl0808—89软质泡沫塑料撕裂性能测定方法。
测试结果：纤维素发泡材料断裂伸长率达到2.2%以上、拉伸强度约0.25MPa、撕裂强度约0.2KN.m。
尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施方式做出各种改变、替换和变更。

Claims (8)

1.一种纤维素发泡材料的制备方法，其特征在于：制备步骤如下：
1）纤维素溶液的制备
将纤维素浆粕溶解于尿素或硫脲、氢氧化钠以及水组成的混合溶液中；
2）纤维素发泡材料的制备
向纤维素溶液中加入成孔剂硫酸钠搅拌得混合浆料，将混合浆料倒入模具中进行低温成型；低温成型后放入硫酸和硫酸钠的凝固浴中进行浸渍，浸渍后过滤、水洗、干燥得纤维素发泡材料。
2.根据权利要求1所述的一种纤维素发泡材料的制备方法，其特征在于：低温成型时间为72h。
3.根据权利要求1所述的一种纤维素发泡材料的制备方法，其特征在于：凝固浴中进行70℃浸渍1h。
4.根据权利要求1所述的一种纤维素发泡材料的制备方法，其特征在于：所述尿素或硫脲的质量百分含量为10～12%，所述氢氧化钠的质量百分含量为6～8%。
5.根据权利要求1所述的一种纤维素发泡材料的制备方法：其特征在于：所述纤维素溶液中纤维素浆粕的质量百分浓度为6%。
6.根据权利要求1所述的一种纤维素发泡材料的制备方法，其特征在于：所述成孔剂硫酸钠的用量为纤维素溶液重量的40%。
7.根据权利要求1所述的一种纤维素发泡材料的制备方法，其特征在于：所述凝固浴中硫酸的质量百分含量为12%，硫酸钠的浓度为220g/L。
8.根据权利要求6所述的一种纤维素发泡材料的制备方法，其特征在于：所述硫酸钠的粒径小于5微米。
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CN111391352A (zh) * 2020-03-18 2020-07-10 天津商业大学 一种溶解浆纤维缓冲包装材料的成型方法

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