本发明涉及一种儿童玩具模型材料的制备方法，属于儿童玩具技术领域。
背景技术：
儿童玩具是专供儿童娱乐的产品，它伴随着儿童成长，可以极大地丰富儿童的生活，儿童在使用玩具游戏的过程中既可以获得快乐，又能促进感官和智力的发展。我国的儿童约占总人口的 30%左右，独生子女的政策，使我国儿童在家庭和社会上的地位是特殊的。据调查，儿童在家庭消费的总开支中约占40%。由此可见，儿童玩具的需求量是很大的，儿童玩具的安全问题现在越来越受到家长们的关注。由于儿童的自我保护意识较差，由儿童玩具所引发的安全事故时有发生。有专家统计，儿童游戏中所发生事故有50%是因为不慎而造成的，16%是由于玩具材质安全问题所至。
儿童玩具模型材料要尽量选用能保障产品安全性的无毒材料。儿童对铅、甲醛等有毒物质尤其敏感，他们对铅的吸收率是成年人的5倍。一些色彩斑斓的儿童产品虽然好看，但其表面喷漆中大多含有铅，会引起儿童铅中毒。还有一些产品为了显示其高档，在表面用重金属材料，这些金属材料中可能会含有砷、镉等活性金属，儿童长期使用会使体内这些元素含量超标，患上疾病。所以儿童玩具模型材料选用必须经过严格的检验，禁止采用含有毒元素超标的材料。另外，儿童玩具设计要尽量选择使人轻松、舒服、温暖感和光滑明亮的材料，避免选用有压抑感、头痛感、陌生感等不舒服感觉的材料，例如，橡胶材质常给人阴暗束缚之感，金银材质给人以坚硬冷漠之感，不宜作为儿童玩具所选的材料。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对儿童玩具模型选材安全的问题，本发明提供了一种儿童玩具模型材料的制备方法，本发明以玉米淀粉为原料，经糊化，过硫酸钾改性制得改性氧化淀粉，再以毛竹片为原料，经蒸汽爆破预处理，双氧水，氢氧化钠溶液除杂，制得毛竹纤维，通过与双氧水、硫酸钾溶液、甲酸钠等反应，制得表面改性毛竹纤维，最后将改性氧化淀粉，表面改性毛竹纤维，聚氯乙烯树脂，柠檬酸三丁酯，硬脂酸镁，丙三醇熔融共混，注入模具，压制成型，制得儿童玩具模型材料。本发明以无毒安全的原材料制备的儿童玩具模型材料质量轻、强度大、抗冲击强度好，具有较强的韧性，较高的光泽强度，满足儿童玩具模型选材安全条件。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）称取200~300g玉米淀粉，加入1.0~1.2L去离子水中，在32~40℃恒温水浴下，以300~400r/min搅拌加热糊化10~15min，得淀粉乳液，用质量分数为3%盐酸调节淀粉乳液pH为4.0~4.5，再加入3.0~3.2g过硫酸钾，加热至60~70℃，继续搅拌50~60min，并用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH为9.0~10.0随后加入4~5g硼砂，保持温度反应3~4h，继续升温至80~90℃，糊化30~40min，冷却至室温，得改性氧化淀粉，备用；
（2）称取3~5kg毛竹片，加入粉碎机中粉碎，过60目筛，将过筛后的毛竹粉加入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐内通入水蒸汽至罐内压力为1.7~2.0MPa，保持压力3~5min后打开蒸汽爆破罐阀门，减压至常压后过滤，取出毛竹粉，得预处理毛竹粉；
（3）将上述预处理毛竹粉浸泡在2~3L温度为80~90℃去离子水中40~50min后，转入1.0~1.2L质量分数为10%双氧水中，在70~75℃恒温水浴下，反应1~2h，随后真空抽滤，将滤饼浸泡在1~2L质量分数为2%氢氧化钠溶液中，在80~85℃恒温水浴下，浸提3~4h，得混合液，将混合液装入离心机中，以3000~5000r/min离心分离，收集沉淀，用质量分数为50%乙醇溶液洗涤沉淀至洗涤液呈中性，并将其转入105~110℃干燥箱中干燥至恒重，得毛竹纤维；
（4）量取100~120mL质量分数为40%双氧水，100~120mL质量分数为60%过硫酸钾溶液，100~120mL质量分数为10%甲酸钠，混合均匀后，加入200~300g上述毛竹纤维，在60~80℃下，以300~400r/min搅拌反应1~2h，随后抽滤，并用去离子水洗涤滤饼至洗涤液呈中性，将洗净后的滤饼置于干燥箱中，在105~110℃下干燥至恒重，得表面改性毛竹纤维；
（5）按重量份数计，称取20~30份步骤（1）制备的改性氧化淀粉，30~50份上述表面改性毛竹纤维，50~70份聚氯乙烯树脂，1~5份柠檬酸三丁酯，1~5份硬脂酸镁，5~8份丙三醇，装入转矩流变仪中，在180~260℃下熔融共混10~15min，随后注入110~130℃模具中，在10~15MPa压力下固化成型，脱模，得儿童玩具模型材料。
经检测本发明制备的儿童玩具模型材料，密度为1.3~1.5g/cm3，强度为钢材制品的5~6倍，抗冲击强度为5.5~6.5kJ·m-2，具有较强的韧性，较高的光泽强度，且无毒，不易燃，安全性能好。
本发明的有益技术效果是：
（1）本发明制备的儿童玩具模型材料质量轻、强度大、抗冲击强度好，具有较强的韧性，较高的光泽强度，满足儿童玩具模型选材安全条件；
（2）本发明制备的儿童玩具模型材料无毒，不易燃，安全性能好，且制备步骤简单，原料来源广。
具体实施方式
称取200~300g玉米淀粉，加入1.0~1.2L去离子水中，在32~40℃恒温水浴下，以300~400r/min搅拌加热糊化10~15min，得淀粉乳液，用质量分数为3%盐酸调节淀粉乳液pH为4.0~4.5，再加入3.0~3.2g过硫酸钾，加热至60~70℃，继续搅拌50~60min，并用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH为9.0~10.0随后加入4~5g硼砂，保持温度反应3~4h，继续升温至80~90℃，糊化30~40min，冷却至室温，得改性氧化淀粉，备用；称取3~5kg毛竹片，加入粉碎机中粉碎，过60目筛，将过筛后的毛竹粉加入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐内通入水蒸汽至罐内压力为1.7~2.0MPa，保持压力3~5min后打开蒸汽爆破罐阀门，减压至常压后过滤，取出毛竹粉，得预处理毛竹粉；将上述预处理毛竹粉浸泡在2~3L温度为80~90℃去离子水中40~50min后，转入1.0~1.2L质量分数为10%双氧水中，在70~75℃恒温水浴下，反应1~2h，随后真空抽滤，将滤饼浸泡在1~2L质量分数为2%氢氧化钠溶液中，在80~85℃恒温水浴下，浸提3~4h，得混合液，将混合液装入离心机中，以3000~5000r/min离心分离，收集沉淀，用质量分数为50%乙醇溶液洗涤沉淀至洗涤液呈中性，并将其转入105~110℃干燥箱中干燥至恒重，得毛竹纤维；量取100~120mL质量分数为40%双氧水，100~120mL质量分数为60%过硫酸钾溶液，100~120mL质量分数为10%甲酸钠，混合均匀后，加入200~300g上述毛竹纤维，在60~80℃下，以300~400r/min搅拌反应1~2h，随后抽滤，并用去离子水洗涤滤饼至洗涤液呈中性，将洗净后的滤饼置于干燥箱中，在105~110℃下干燥至恒重，得表面改性毛竹纤维；按重量份数计，称取20~30份上述改性氧化淀粉，30~50份上述表面改性毛竹纤维，50~70份聚氯乙烯树脂，1~5份柠檬酸三丁酯，1~5份硬脂酸镁，5~8份丙三醇，装入转矩流变仪中，在180~260℃下熔融共混10~15min，随后注入110~130℃模具中，在10~15MPa压力下固化成型，脱模，得儿童玩具模型材料。
实例1
称取200g玉米淀粉，加入1.0L去离子水中，在32℃恒温水浴下，以300r/min搅拌加热糊化10min，得淀粉乳液，用质量分数为3%盐酸调节淀粉乳液pH为4.5，再加入3.0g过硫酸钾，加热至60℃，继续搅拌50min，并用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH为9.0随后加入4g硼砂，保持温度反应3h，继续升温至80℃，糊化30min，冷却至室温，得改性氧化淀粉，备用；称取3kg毛竹片，加入粉碎机中粉碎，过60目筛，将过筛后的毛竹粉加入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐内通入水蒸汽至罐内压力为1.7MPa，保持压力3min后打开蒸汽爆破罐阀门，减压至常压后过滤，取出毛竹粉，得预处理毛竹粉；将上述预处理毛竹粉浸泡在2L温度为80℃去离子水中40min后，转入1.0L质量分数为10%双氧水中，在70℃恒温水浴下，反应1h，随后真空抽滤，将滤饼浸泡在1L质量分数为2%氢氧化钠溶液中，在80℃恒温水浴下，浸提3h，得混合液，将混合液装入离心机中，以3000r/min离心分离，收集沉淀，用质量分数为50%乙醇溶液洗涤沉淀至洗涤液呈中性，并将其转入105℃干燥箱中干燥至恒重，得毛竹纤维；量取100mL质量分数为40%双氧水，100mL质量分数为60%过硫酸钾溶液，100mL质量分数为10%甲酸钠，混合均匀后，加入200g上述毛竹纤维，在60℃下，以300r/min搅拌反应1h，随后抽滤，并用去离子水洗涤滤饼至洗涤液呈中性，将洗净后的滤饼置于干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，得表面改性毛竹纤维；按重量份数计，称取20份上述改性氧化淀粉，30份上述表面改性毛竹纤维，50份聚氯乙烯树脂，1份柠檬酸三丁酯，1份硬脂酸镁，5份丙三醇，装入转矩流变仪中，在180℃下熔融共混10min，随后注入110℃模具中，在10MPa压力下固化成型，脱模，得儿童玩具模型材料。
经检测本发明制备的儿童玩具模型材料，密度为1.3g/cm3，强度为钢材制品的5倍，抗冲击强度为5.5kJ·m-2，具有较强的韧性，较高的光泽强度，且无毒，不易燃，安全性能好。
实例2
称取250g玉米淀粉，加入1.1L去离子水中，在35℃恒温水浴下，以350r/min搅拌加热糊化12min，得淀粉乳液，用质量分数为3%盐酸调节淀粉乳液pH为4.2，再加入3.1g过硫酸钾，加热至65℃，继续搅拌55min，并用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH为9.5随后加入4.5g硼砂，保持温度反应3.5h，继续升温至85℃，糊化35min，冷却至室温，得改性氧化淀粉，备用；称取3.5kg毛竹片，加入粉碎机中粉碎，过60目筛，将过筛后的毛竹粉加入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐内通入水蒸汽至罐内压力为1.8MPa，保持压力4min后打开蒸汽爆破罐阀门，减压至常压后过滤，取出毛竹粉，得预处理毛竹粉；将上述预处理毛竹粉浸泡在2.5L温度为85℃去离子水中45min后，转入1.1L质量分数为10%双氧水中，在72℃恒温水浴下，反应1.5h，随后真空抽滤，将滤饼浸泡在1.5L质量分数为2%氢氧化钠溶液中，在82℃恒温水浴下，浸提3.5h，得混合液，将混合液装入离心机中，以4000r/min离心分离，收集沉淀，用质量分数为50%乙醇溶液洗涤沉淀至洗涤液呈中性，并将其转入108℃干燥箱中干燥至恒重，得毛竹纤维；量取110mL质量分数为40%双氧水，110mL质量分数为60%过硫酸钾溶液，110mL质量分数为10%甲酸钠，混合均匀后，加入250g上述毛竹纤维，在70℃下，以350r/min搅拌反应1.5h，随后抽滤，并用去离子水洗涤滤饼至洗涤液呈中性，将洗净后的滤饼置于干燥箱中，在108℃下干燥至恒重，得表面改性毛竹纤维；按重量份数计，称取25份上述改性氧化淀粉，40份上述表面改性毛竹纤维，60份聚氯乙烯树脂，3份柠檬酸三丁酯，3份硬脂酸镁，6份丙三醇，装入转矩流变仪中，在220℃下熔融共混12min，随后注入120℃模具中，在12MPa压力下固化成型，脱模，得儿童玩具模型材料。
经检测本发明制备的儿童玩具模型材料，密度为1.4g/cm3，强度为钢材制品的5.5倍，抗冲击强度为5.9kJ·m-2，具有较强的韧性，较高的光泽强度，且无毒，不易燃，安全性能好。
实例3
称取300g玉米淀粉，加入1.2L去离子水中，在40℃恒温水浴下，以400r/min搅拌加热糊化15min，得淀粉乳液，用质量分数为3%盐酸调节淀粉乳液pH为4.5，再加入3.2g过硫酸钾，加热至70℃，继续搅拌60min，并用质量分数为10%氢氧化钠溶液调节pH为10.0随后加入5g硼砂，保持温度反应4h，继续升温至90℃，糊化40min，冷却至室温，得改性氧化淀粉，备用；称取5kg毛竹片，加入粉碎机中粉碎，过60目筛，将过筛后的毛竹粉加入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐内通入水蒸汽至罐内压力为2.0MPa，保持压力5min后打开蒸汽爆破罐阀门，减压至常压后过滤，取出毛竹粉，得预处理毛竹粉；将上述预处理毛竹粉浸泡在3L温度为90℃去离子水中50min后，转入1.2L质量分数为10%双氧水中，在75℃恒温水浴下，反应2h，随后真空抽滤，将滤饼浸泡在2L质量分数为2%氢氧化钠溶液中，在85℃恒温水浴下，浸提4h，得混合液，将混合液装入离心机中，以5000r/min离心分离，收集沉淀，用质量分数为50%乙醇溶液洗涤沉淀至洗涤液呈中性，并将其转入110℃干燥箱中干燥至恒重，得毛竹纤维；量取120mL质量分数为40%双氧水，120mL质量分数为60%过硫酸钾溶液，120mL质量分数为10%甲酸钠，混合均匀后，加入300g上述毛竹纤维，在80℃下，以400r/min搅拌反应2h，随后抽滤，并用去离子水洗涤滤饼至洗涤液呈中性，将洗净后的滤饼置于干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，得表面改性毛竹纤维；按重量份数计，称取30份上述改性氧化淀粉，50份上述表面改性毛竹纤维，70份聚氯乙烯树脂，5份柠檬酸三丁酯，5份硬脂酸镁，8份丙三醇，装入转矩流变仪中，在260℃下熔融共混15min，随后注入130℃模具中，在15MPa压力下固化成型，脱模，得儿童玩具模型材料。
经检测本发明制备的儿童玩具模型材料，密度为1.5g/cm3，强度为钢材制品的6倍，抗冲击强度为6.5kJ·m-2，具有较强的韧性，较高的光泽强度，且无毒，不易燃，安全性能好。