CN112226097A - 一种轻型环保复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轻型环保复合材料及其制备方法，以质量份数计，所述轻型环保复合材料的制备原料包括：木浆100份，淀粉1‑3份，交联剂3‑10份和起泡剂1‑5份，所述木浆的质量分数为10%‑20%。本发明中的轻型环保复合材料发泡倍率高，材料密度低，弹性比能低，残余应变小，相对于普通的纸浆模塑材料缓冲性能优异，并且对环境友好，在缓冲包装领域有较好的应用前景。

Description

一种轻型环保复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及包装材料领域，特别涉及一种轻型环保复合材料及其制备方法。
背景技术
缓冲包装是以缓和冲击为目的的包装，在所有包装形式中，缓冲包装所占的比例最大。
发泡材料是指密度比原材料低5%-95%的材料，泡沫聚苯乙烯（EPS）是现在使用最广泛的发泡包装材料，其性能优良，但是EPS在自然条件下不能自然分解，许多国家限制了它的使用。
纸浆模塑材料在一定程度上可代替EPS，但纸浆模塑材料的力学性能不如EPS，但其承受重量较大的剧烈冲击强度较差，故纸浆模塑只应用在部分性能要求较低的产品包装，比如小型电器产品及配件的包装。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轻型环保复合材料及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明第一方面所采取的技术方案是：
一种轻型环保复合材料，以质量份数计，所述轻型环保复合材料的制备原料包括：木浆100份，淀粉1-3份，交联剂3-10份和起泡剂1-5份，所述木浆的质量分数为10%-20%。
作为上述技术方案的进一步改进，所述木浆包括杉木绒毛浆，硫酸盐化学木浆和/或中密度纤维板用木浆。
根作为上述技术方案的进一步改进，所述木浆包括杉木绒毛浆5-7份，硫酸盐化学木浆2-4份和中密度纤维板用木浆1-2份。
作为上述技术方案的进一步改进，所述交联剂为马来酸酐接枝聚乙烯。
作为上述技术方案的进一步改进，所述起泡剂包括碳酸氢钠和/或偶氮二甲酰胺。
作为上述技术方案的进一步改进，所述起泡剂中碳酸氢钠和偶氮二甲酰胺的质量比为1：（1-3）。
本发明第二方面所采取的技术方案是：
本发明第一方面所述的轻型环保复合材料的制备方法，包括如下步骤：
A）在木浆中加入氢氧化钠混匀后置于恒温水浴处理；
B）取淀粉配置成淀粉溶液，加入交联剂、起泡剂混匀，加入恒温水浴处理的木浆混匀；
C）将B）步骤处理后的木浆取出，置于发泡模具，微波加热，然后干燥至恒重即可。
作为上述技术方案的进一步改进，加入的氢氧化钠的与木浆的质量比为（1-3）：1000。
作为上述技术方案的进一步改进，恒温水浴处理温度为50-70℃；进一步地，恒温水浴处理时间为15-30min。
作为上述技术方案的进一步改进，微波加热时间为10-20min。
本发明的有益效果是：
本发明中的轻型环保复合材料发泡倍率高，材料密度低，弹性比能低，残余应变小，相对于普通的纸浆模塑材料缓冲性能优异，并且对环境友好，在缓冲包装领域有较好的应用前景。
具体实施方式
本发明中通过将特定原料以特定比例进行组合，搭配特定的制备方法，得到一种轻型环保复合材料，该材料发泡倍率高，材料密度低，弹性比能低，残余应变小，具有良好的缓冲性能。本部分将详细描述本发明的具体实施例，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种轻型环保复合材料的制备方法，步骤如下：
A. 在1000木浆中加入1g氢氧化钠混匀后置于60℃恒温水浴处理20min，木浆的质量分数为15%，由杉木绒毛浆5份，硫酸盐化学木浆2份和中密度纤维板用木浆1份组成；
B. 将10g淀粉配置成100mL淀粉溶液，加入30g马来酸酐接枝聚乙烯、10g碳酸氢钠混合均匀，然后加入恒温水浴处理的木浆混合均匀；
C.将B）步骤处理后的木浆取出，置于发泡模具，微波加热15min，然后放入恒温烘箱，干燥至恒重即可。
实施例2
一种轻型环保复合材料的制备方法，步骤如下：
A. 在1000木浆中加入2g氢氧化钠混匀后置于60℃恒温水浴处理15min，木浆的质量分数为10%，由杉木绒毛浆6份，硫酸盐化学木浆3份和中密度纤维板用木浆1份组成；
B. 将10g淀粉配置成100mL淀粉溶液，加入30g马来酸酐接枝聚乙烯、5g碳酸氢钠、5g偶氮二甲酰胺混合均匀，然后加入恒温水浴处理的木浆混合均匀；
C.将B）步骤处理后的木浆取出，置于发泡模具，微波加热10min，然后放入恒温烘箱，干燥至恒重即可。
实施例3
一种轻型环保复合材料的制备方法，步骤如下：
A. 在1000木浆中加入2g氢氧化钠混匀后置于60℃恒温水浴处理20min，木浆的质量分数为10%，由杉木绒毛浆6份，硫酸盐化学木浆3份和中密度纤维板用木浆1份组成；
B. 将10g淀粉配置成100mL淀粉溶液，加入40g马来酸酐接枝聚乙烯、10g碳酸氢钠、10g偶氮二甲酰胺混合均匀，然后加入恒温水浴处理的木浆混合均匀；
C.将B）步骤处理后的木浆取出，置于发泡模具，微波加热10min，然后放入恒温烘箱，干燥至恒重即可。
实施例4
一种轻型环保复合材料的制备方法，步骤如下：
A. 在1000木浆中加入3g氢氧化钠混匀后置于60℃恒温水浴处理30min，木浆的质量分数为20%，由杉木绒毛浆6份，硫酸盐化学木浆3份和中密度纤维板用木浆1份组成；
B. 将15g淀粉配置成100mL淀粉溶液，加入50g马来酸酐接枝聚乙烯、10g碳酸氢钠、30g偶氮二甲酰胺混合均匀，然后加入恒温水浴处理的木浆混合均匀；
C.将B）步骤处理后的木浆取出，置于发泡模具，微波加热20min，然后放入恒温烘箱，干燥至恒重即可。
实施例5
一种轻型环保复合材料的制备方法，步骤如下：
A. 在1000木浆中加入2g氢氧化钠混匀后置于60℃恒温水浴处理30min，木浆的质量分数为15%，由杉木绒毛浆6份，硫酸盐化学木浆3份和中密度纤维板用木浆1份组成；
B. 将10g淀粉配置成100mL淀粉溶液，加入50g马来酸酐接枝聚乙烯、10g碳酸氢钠、30g偶氮二甲酰胺混合均匀，然后加入恒温水浴处理的木浆混合均匀；
C.将B）步骤处理后的木浆取出，置于发泡模具，微波加热20min，然后放入恒温烘箱，干燥至恒重即可。
性能测定
性能测定方法如下：
发泡倍率测定，选用最小分度值为0.02 mm的游标卡尺，分别测定发泡前后试样的直径D及厚度T，从而计算出发泡前后试样的体积，发泡后试样的体积与发泡前试样的体积比即为发泡倍率。
密度测定，依照GB/T 8168 — 2008《包装用缓冲材料静态压缩试验方法》推荐的缓冲材料密度测试 方法进行。首先，将试样按标准裁成10 cm × 10 cm的标准试样，然后在一块刚性平板上，对试样施加0.20 ± 0.02 kPa的压缩载荷，并保持载荷30 s，然后在载荷状态下，用最小分度值为0.02 m的游标卡尺测量试样四角的厚度，并且求取平均值T，最后用精度为0.001 g的电子天平称量试样的质量m，从而计算出试样的密度。
弹性比能测定，依照GB/T 8168 — 2008推荐的试验方法，采用在试样上低速施加压缩载荷的方法，求取缓冲材料的压缩应力 - 压缩应变曲线，并利用该曲线求取材料的弹性比能。
残余应变测定，经压缩试验，试验试样的原始厚度与卸去载荷3 min后的厚度之差占试样原始厚度的百分比，即为试样的残余应变。
测定结果如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
根据上述测试结果可知，本发明实施例中制备得到的轻型环保复合材料的性能优异，均可达到发泡倍率大于1.65，材料密度低于0.090 g/cm3，弹性比能小于0.1112 J/cm3，残余应变小于10.40%。制备原料和制备方法中参数的差异均会使轻型环保复合材料的性能出现差异，在本发明的实施例2-5中的制备得到的轻型环保复合材料的性能相比于实施例1更为优异，特别是实施例5中制备得到的轻型环保复合材料性能最佳，发泡倍率达到1.75，密度低至0.078 g/cm3，弹性比能为0.1098 J/cm3，残余应变为10.08%。
综上所述，本发明实施例中制备得到的轻型环保复合材料缓冲性能优异，在缓冲包装领域有较好的应用前景。
以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种轻型环保复合材料，其特征在于，以质量份数计，所述轻型环保复合材料的制备原料包括：木浆100份，淀粉1-3份，交联剂3-10份和起泡剂1-5份，所述木浆的质量分数为10%-20%。
2.根据权利要求1所述的轻型环保复合材料，其特征在于，所述木浆包括杉木绒毛浆，硫酸盐化学木浆和/或中密度纤维板用木浆。
3.根据权利要求2所述的轻型环保复合材料，其特征在于，所述木浆包括杉木绒毛浆5-7份，硫酸盐化学木浆2-4份和中密度纤维板用木浆1-2份。
4.根据权利要求1所述的轻型环保复合材料，其特征在于，所述交联剂为马来酸酐接枝聚乙烯。
5.根据权利要求1所述的轻型环保复合材料，其特征在于，所述起泡剂包括碳酸氢钠和/或偶氮二甲酰胺。
6.根据权利要求5所述的轻型环保复合材料，其特征在于，所述起泡剂中碳酸氢钠和偶氮二甲酰胺的质量比为1：（1-3）。
7.权利要求1-6任一项所述的轻型环保复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A）在木浆中加入氢氧化钠混匀后置于恒温水浴处理；
B）取淀粉配置成淀粉溶液，加入交联剂、起泡剂混匀，加入恒温水浴处理的木浆混匀；
C）将B）步骤处理后的木浆取出，置于发泡模具，微波加热，然后干燥至恒重即可。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，加入的氢氧化钠的与木浆的质量比为（1-3）：1000。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，恒温水浴处理的温度为50-70℃；进一步地，处理时间为15-30min。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，微波加热时间为10-20min。
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