CN117510998B - 一种可降解环保发泡材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于可降解缓冲材料技术领域，公开了一种可降解环保发泡材料及其制备方法。所述可降解环保发泡材料由包括以下重量份计的原料组分制备得到：淀粉50～75份；纤维增强剂10～25份；有机硅改性淀粉胶粘剂10～20份；聚乙烯醇增塑剂5～15份；发泡剂1～5份。所述制备方法为：将聚乙烯醇增塑剂加入到热水中溶解均匀，然后冷却至室温，再加入发泡剂溶解均匀，得到发泡溶液；将所得发泡溶液与淀粉、纤维增强剂及有机硅改性淀粉胶粘剂经挤出机共混挤出至模具中发泡成型，得到可降解环保发泡材料。本发明的发泡材料同时具有良好力学性能和可降解性能，可用于食品、易碎品等的缓冲包装。
Description
技术领域
本发明属于可降解缓冲材料技术领域，具体涉及一种可降解环保发泡材料及其制备方法。
背景技术
可降解环保发泡材料是指在自然界中能够被微生物全部或部分分解的发泡缓冲材料。它具有可生物分解、无毒无害、可再生等优点，并广泛应用于包装、农业、建筑材料等领域。
可降解环保发泡材料主要包括淀粉发泡材料和PLA发泡材料。其中淀粉发泡材料因其原料来源广泛、价格低廉、可完全生物降解和具有良好的发泡性能，逐渐受到广泛的研究。
如专利CN 109401164 A公开了一种淀粉基发泡缓冲材料以及包装材料，该淀粉基发泡缓冲材料主要由以下重量份计的原料制备得到：无机强碱11～17份、丙烯酸29～34份、丙烯酰胺12～24份、淀粉6～15份、引发剂0.4～0.6份、增塑剂0.4～0.6份以及交联剂0.4～0.6份。该专利技术主要通过丙烯酸中和形成的丙烯酸盐、丙烯酰胺与淀粉在引发剂作用下发生聚合，在交联剂的作用下分子链之间相互交联，形成三维网状结构，再进行发泡，使得其能够发泡形成具有特定物性参数范围的材料；并通过采用增塑剂例如甘油，能够削弱淀粉分子链间的相互作用力，增加淀粉分子链的移动性以减少结晶的形成、增强其弹性、伸展性，从而改善机械性能。但其含有大量的丙烯酸盐、丙烯酰胺聚合物导致降解性较差，同时加入的小分子甘油增塑剂会在一定程度上影响其力学性能。
另外，因为淀粉具有极强的极性和亲水性，所以在进行发泡后，其泡沫结构大多数为开孔或半开孔结构，不容易形成闭孔结构，所以泡沫材料的稳定性很差，在泡沫材料受力压缩后不容易回弹，回弹性普遍较差；特别是其极性和亲水性极强，在使用环境中很容易出现吸湿现象，淀粉发泡材料在吸湿后，其泡沫结构更容易出现坍塌和萎缩，导致彻底失去回弹性。为解决上述问题，专利CN 113321841 A公开了一种防水型淀粉发泡材料的制备方法，通过将淀粉、甘油、NaHCO3、纳米CaCO3进行共混模压成型制备发泡体，然后将发泡体置于密闭容器内进行水蒸汽熏蒸，再喷涂纳米SiO2/乙醇溶液疏水层，以制得性能优良的防水型淀粉基发泡材料。然而该专利技术处理工序较为复杂，且同样需加入塑化剂甘油改善淀粉基发泡材料的机械性能和表观形貌，其含量控制不当会对产物力学性能产生不利影响。专利CN 108341994A公开了一种淀粉基发泡材料的制备方法，其主要以氧化淀粉为原料，加入与淀粉相容性好的聚乙烯醇(PVA)作为发泡材料的力学性能增强剂，同时由于聚乙烯醇可与含有醛基的淀粉进行缩醛反应而进行互穿网络，实现交联；通过添加与醛类物质能更进一步反应的酰胺类物质进行进一步交联反应，进一步减弱淀粉的极性和亲水性，并增强淀粉材料的强度；添加与体系具有相容性的耐水高分子(EAA)，进一步提高淀粉材料的耐水耐湿性；使用碳酸氢钠/有机酸体系进行化学发泡，控制发泡倍率和泡孔孔径，使淀粉发泡材料的发泡更均匀。但该专利技术功能成分较为复杂，制备工艺控制难度较大。
因此，开发一种制备工艺较为简单，同时具有良好力学性能和可降解性能的环保发泡材料是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种可降解环保发泡材料。
本发明的另一目的在于提供上述可降解环保发泡材料的制备方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种可降解环保发泡材料，由包括以下重量份计的原料组分制备得到：
优选地，所述淀粉选自玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉中的至少一种。
优选地，所述植物纤维增强剂为经粉碎处理后的纸纤维、布纤维、竹纤维、秸秆纤维等；植物纤维增强剂的粒度控制为＜1mm。上述植物纤维增强剂来源广泛，并可来源于回收的废纸、废布，以及废弃的生物质材料，具有低成本和绿色环保的优势。
优选地，所述有机硅改性淀粉胶粘剂通过如下方法制备得到：
(1)将含氢硅油和活性烯丙基环氧基封端聚醚加入到醇溶剂中搅拌溶解均匀，再加入氯铂酸催化剂，加热至75～90℃搅拌反应，得到环氧基聚醚改性硅油溶液；
(2)将淀粉加入到水中搅拌分散均匀，再加入碱溶液升温至30～80℃搅拌反应，得到碱化淀粉溶液；
(3)将步骤(1)所得环氧基聚醚改性硅油溶液加入到步骤(2)的碱化淀粉溶液中，在温度为60～80℃条件下搅拌反应，反应产物经过滤、洗涤、干燥、制粒，得到有机硅改性淀粉胶粘剂。
进一步地，步骤(1)中所述含氢硅油是指活性氢含量为0.3％～0.8％，平均分子量为1000～10000的含氢硅油；所述活性烯丙基环氧基封端聚醚的平均分子量为400～1000；所述活性烯丙基环氧基封端聚醚的加入量为含氢硅油质量的20％～60％。
进一步地，步骤(2)中所述碱溶液是指氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的加入量以氢氧化钠的质量计为淀粉质量的0.1％～0.5％。
进一步地，步骤(1)中所述环氧基聚醚改性硅油溶液的固含量为20％～50％；步骤(2)中所述碱化淀粉溶液的固含量为30％～60％；步骤(3)中所述环氧基聚醚改性硅油溶液与碱化淀粉溶液加入的质量比为1:1～4。
进一步地，步骤(3)中所述洗涤是指依次用水和乙醇洗涤；所述干燥是指在80～120℃下真空干燥；所述制粒是指制成粒径为1～10mm的胶粒。
优选地，所述发泡剂为碳酸氢钠。
上述可降解环保发泡材料的制备方法，包括如下制备步骤：
1)将聚乙烯醇增塑剂加入到热水中溶解均匀，然后冷却至室温，再加入发泡剂溶解均匀，得到发泡溶液；
2)将步骤1)所得发泡溶液与淀粉、纤维增强剂及有机硅改性淀粉胶粘剂经挤出机共混挤出至模具中发泡成型，得到可降解环保发泡材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的发泡材料采用可降解的淀粉作为主要基材，通过有机硅改性淀粉胶粘剂增强弹性及防水性，提高泡沫结构稳定性，并采用来源广泛的纤维增强剂进行增强，所得发泡材料具有良好力学性能和可降解性能。
(2)本发明制备方法通过预先将发泡剂溶解至聚乙烯醇溶液中，可显著增强后续发泡性及发泡稳定性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)有机硅改性淀粉胶粘剂的制备：
a)将100g活性氢含量为0.52％，平均分子量为4000的含氢硅油和40g平均分子量为650的活性烯丙基环氧基封端聚醚加入到250g乙醇溶剂中搅拌溶解均匀，再加入氯铂酸催化剂，加热至75～85℃搅拌回流反应，检测烯基含量至反应完全，得到环氧基聚醚改性硅油溶液。
b)将250g玉米淀粉加入到400g水中搅拌分散均匀，再加入25g浓度为4wt％氢氧化钠溶液升温至55～60℃搅拌反应0.5h，得到碱化淀粉溶液。
c)将步骤a)所得环氧基聚醚改性硅油溶液加入到步骤b)的碱化淀粉溶液中，在温度为65～75℃条件下搅拌反应3h，反应完成后降温至室温，将反应混合液经抽滤，取沉淀依次用水和乙醇洗涤，100～120℃真空干燥，切成粒径为2～5mm的胶粒，得到有机硅改性淀粉胶粘剂。
(2)纤维增强剂的制备：
将回收的废弃棉纤维布料经漂白、清洗、烘干后加入气流粉碎机粉碎至粒度＜1mm，得到纤维增强剂。
(3)发泡溶液的制备：
将10g聚乙烯醇增塑剂加入到40g热水中搅拌溶解均匀，然后冷却至室温，再加入3g发泡剂碳酸氢钠搅拌溶解均匀，得到发泡溶液。
(4)发泡材料的制备：
将步骤(3)所得发泡溶液与65g玉米淀粉、15g纤维增强剂及15g有机硅改性淀粉胶粘剂经挤出机共混挤出至模具中发泡成型，共混挤出及发泡成型温度控制为120～150℃，得到可降解环保发泡材料。
实施例2
(1)有机硅改性淀粉胶粘剂的制备：
a)将100g活性氢含量为0.45％，平均分子量为5500的含氢硅油和50g平均分子量为650的活性烯丙基环氧基封端聚醚加入到200g乙醇溶剂中搅拌溶解均匀，再加入氯铂酸催化剂，加热至75～85℃搅拌回流反应，检测烯基含量至反应完全，得到环氧基聚醚改性硅油溶液。
b)将300g小麦淀粉加入到500g水中搅拌分散均匀，再加入30g浓度为4wt％氢氧化钠溶液升温至55～60℃搅拌反应1h，得到碱化淀粉溶液。
c)将步骤a)所得环氧基聚醚改性硅油溶液加入到步骤b)的碱化淀粉溶液中，在温度为65～75℃条件下搅拌反应2h，反应完成后降温至室温，将反应混合液经抽滤，取沉淀依次用水和乙醇洗涤，100～120℃真空干燥，切成粒径为4～6mm的胶粒，得到有机硅改性淀粉胶粘剂。
(2)纤维增强剂的制备：
将秸秆纤维经清洗、烘干后加入气流粉碎机粉碎至粒度＜1mm，得到纤维增强剂。
(3)发泡溶液的制备：
将15g聚乙烯醇增塑剂加入到50g热水中搅拌溶解均匀，然后冷却至室温，再加入4g发泡剂碳酸氢钠搅拌溶解均匀，得到发泡溶液。
(4)发泡材料的制备：
将步骤(3)所得发泡溶液与70g小麦淀粉、10g纤维增强剂及10g有机硅改性淀粉胶粘剂经挤出机共混挤出至模具中发泡成型，共混挤出及发泡成型温度控制为120～150℃，得到可降解环保发泡材料。
实施例3
(1)有机硅改性淀粉胶粘剂的制备：
a)将100g活性氢含量为0.36％，平均分子量为8000的含氢硅油和60g平均分子量为800的活性烯丙基环氧基封端聚醚加入到300g乙醇溶剂中搅拌溶解均匀，再加入氯铂酸催化剂，加热至75～85℃搅拌回流反应，检测烯基含量至反应完全，得到环氧基聚醚改性硅油溶液。
b)将400g木薯淀粉加入到700g水中搅拌分散均匀，再加入40g浓度为4wt％氢氧化钠溶液升温至55～60℃搅拌反应1h，得到碱化淀粉溶液。
c)将步骤a)所得环氧基聚醚改性硅油溶液加入到步骤b)的碱化淀粉溶液中，在温度为65～75℃条件下搅拌反应2h，反应完成后降温至室温，将反应混合液经抽滤，取沉淀依次用水和乙醇洗涤，100～120℃真空干燥，切成粒径为4～6mm的胶粒，得到有机硅改性淀粉胶粘剂。
(2)纤维增强剂的制备：
将竹纤维经清洗、烘干后加入气流粉碎机粉碎至粒度＜1mm，得到纤维增强剂。
(3)发泡溶液的制备：
将5g聚乙烯醇增塑剂加入到30g热水中搅拌溶解均匀，然后冷却至室温，再加入2g发泡剂碳酸氢钠搅拌溶解均匀，得到发泡溶液。
(4)发泡材料的制备：
将步骤(3)所得发泡溶液与50g木薯淀粉、20g纤维增强剂及20g有机硅改性淀粉胶粘剂经挤出机共混挤出至模具中发泡成型，共混挤出及发泡成型温度控制为120～150℃，得到可降解环保发泡材料。
对以上实施例所得发泡材料的发泡倍率(发泡倍率测试仪)，拉伸强度、断裂伸长率(GB/T6344-2008)和压缩回弹率(将样品体积压缩50％并维持72h后，样品的体积与最初体积的百分比，测试的相对湿度分别为35％和95％)进行测试，结果如下表1所示。
表1
由表1结果可以看出，本发明所得淀粉基发泡材料具有良好的发泡性能、力学强度和耐湿稳定性。
对比例1～3
对比例1～3分别与实施例1～3相比，不加入有机硅改性淀粉胶粘剂，其余相同。
对比例1～3所得发泡材料性能测试结果如下表2所示。
表2
通过对比例1～3与实施例1～3的比较结果可以看出，有机硅改性淀粉胶粘剂的加入对发泡材料的拉伸强度影响不大，但可以明显提高发泡材料的发泡倍率、断裂伸长率及压缩回弹率，特别是在高湿度条件下的压缩回弹率。说明有机硅改性淀粉胶粘剂的引入可以增强其弹性、伸展性及发泡性，并显著提高其防水性能。
对比例4～6
对比例4～6分别与实施例1～3相比，不加入纤维增强剂，其余相同。
对比例4～6所得发泡材料性能测试结果如下表3所示。
表3
通过对比例4～6与实施例1～3的比较结果可以看出，纤维增强剂的加入对本发明发泡材料拉伸强度的提高作用非常显著，且对发泡材料的发泡性、弹性及耐湿稳定性无明显不良影响。
对比例7～9
对比例7～9分别与实施例1～3相比，发泡剂碳酸氢钠未预先溶解至聚乙烯醇溶液中，改为将其与聚乙烯醇溶液、淀粉、纤维增强剂及有机硅改性淀粉胶粘剂直接在挤出机中共混，其余相同。
对比例7～9所得发泡材料性能测试结果如下表4所示。
表4
通过对比例7～9与实施例1～3的比较结果可以看出，通过预先将发泡剂碳酸氢钠溶解至聚乙烯醇溶液中，可显著提高发泡倍率，并在一定程度上提高断裂伸长率及压缩回弹率，其原因在于发泡剂预先溶解至聚乙烯醇溶液中，可使后续发泡更均匀、稳定，材料力学性能及稳定性更好。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种可降解环保发泡材料，其特征在于，通过如下方法制备得到：
1）将聚乙烯醇增塑剂加入到热水中溶解均匀，然后冷却至室温，再加入发泡剂溶解均匀，得到发泡溶液；
2）将步骤1）所得发泡溶液与淀粉、纤维增强剂及有机硅改性淀粉胶粘剂经挤出机共混挤出至模具中发泡成型，得到可降解环保发泡材料；
其中，各原料组分的重量份配比如下：
淀粉 50~75份；
纤维增强剂 10~25份；
有机硅改性淀粉胶粘剂 10~20份；
聚乙烯醇增塑剂 5~15份；
发泡剂 1~5份；
所述有机硅改性淀粉胶粘剂通过如下方法制备得到：
（1）将含氢硅油和活性烯丙基环氧基封端聚醚加入到醇溶剂中搅拌溶解均匀，再加入氯铂酸催化剂，加热至75~90℃搅拌反应，得到环氧基聚醚改性硅油溶液；
（2）将淀粉加入到水中搅拌分散均匀，再加入碱溶液升温至30~80℃搅拌反应，得到碱化淀粉溶液；
（3）将步骤（1）所得环氧基聚醚改性硅油溶液加入到步骤（2）的碱化淀粉溶液中，在温度为60~80℃条件下搅拌反应，反应产物经过滤、洗涤、干燥、制粒，得到有机硅改性淀粉胶粘剂。
2.根据权利要求1所述的一种可降解环保发泡材料，其特征在于，所述淀粉选自玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种可降解环保发泡材料，其特征在于，所述纤维增强剂为经粉碎处理后的纸纤维、布纤维、竹纤维、秸秆纤维；纤维增强剂的粒度控制为＜1mm。
4.根据权利要求1所述的一种可降解环保发泡材料，其特征在于，步骤（1）中所述含氢硅油是指活性氢含量为0.3%~0.8%，平均分子量为1000~10000的含氢硅油；所述活性烯丙基环氧基封端聚醚的平均分子量为400~1000；所述活性烯丙基环氧基封端聚醚的加入量为含氢硅油质量的20%~60%。
5.根据权利要求1所述的一种可降解环保发泡材料，其特征在于，步骤（2）中所述碱溶液是指氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的加入量以氢氧化钠的质量计为淀粉质量的0.1%~0.5%。
6.根据权利要求1所述的一种可降解环保发泡材料，其特征在于，步骤（1）中所述环氧基聚醚改性硅油溶液的固含量为20%~50%；步骤（2）中所述碱化淀粉溶液的固含量为30%~60%；步骤（3）中所述环氧基聚醚改性硅油溶液与碱化淀粉溶液加入的质量比为1:1~4。
7.根据权利要求1所述的一种可降解环保发泡材料，其特征在于，步骤（3）中所述洗涤是指依次用水和乙醇洗涤；所述干燥是指在80~120℃下真空干燥；所述制粒是指制成粒径为1~10mm的胶粒。
8.根据权利要求1所述的一种可降解环保发泡材料，其特征在于，所述发泡剂为碳酸氢钠。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11124456A (ja) * | 1997-10-24 | 1999-05-11 | Toyo Purasuto:Kk | 生分解性樹脂発泡体、及び、その製造方法 |
| CN1357562A (zh) * | 2001-12-29 | 2002-07-10 | 北京凯奇北方环保材料技术开发有限公司 | 一种用于生产可完全降解植物淀粉发泡包装材料的组合物 |
| CN1422299A (zh) * | 2000-02-15 | 2003-06-04 | 诺瓦蒙特股份公司 | 基于泡沫淀粉的成型片材和产品 |
| CN104419018A (zh) * | 2013-08-30 | 2015-03-18 | 财团法人工业技术研究院 | 改质淀粉组合物、淀粉复合发泡材料及其制备方法 |
| CN110204794A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-09-06 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种低成本高回弹性生物降解减震包装材料及制备方法 |
-
2023
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11124456A (ja) * | 1997-10-24 | 1999-05-11 | Toyo Purasuto:Kk | 生分解性樹脂発泡体、及び、その製造方法 |
| CN1422299A (zh) * | 2000-02-15 | 2003-06-04 | 诺瓦蒙特股份公司 | 基于泡沫淀粉的成型片材和产品 |
| CN1357562A (zh) * | 2001-12-29 | 2002-07-10 | 北京凯奇北方环保材料技术开发有限公司 | 一种用于生产可完全降解植物淀粉发泡包装材料的组合物 |
| CN104419018A (zh) * | 2013-08-30 | 2015-03-18 | 财团法人工业技术研究院 | 改质淀粉组合物、淀粉复合发泡材料及其制备方法 |
| CN110204794A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-09-06 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种低成本高回弹性生物降解减震包装材料及制备方法 |
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