专利名称：以天然聚多糖为基的发泡材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于包装材料领域，特别涉及用于仪器、仪表及电器等包装的可生物降解的填充型防震包装材料及其制备方法。
背景技术：
世界各国对资源的循环利用和可再生性非常关注，尤其对于一次性包装材料领域，已经使用可回收利用的材料或可以丢弃后自然降解成无害的小分子化合物的材料。采用可生物降解材料制备的一次性包装用发泡材料是目前研究的热点，国外专利US5,252,271(Biodegradable packaging foam and method ofpreparation，1993年)公开了采用淀粉或改性淀粉为原料，以二氧化碳为发泡剂制得可生物降解的包装用泡沫。国内外已经有一些厂家对防震包装材料进行了研究及开发应用，如公开号为CN1083773A所公开的使用两层纸板中间夹一层淀粉类发泡材料；公开号为CN1292395A和CN1127091A所公开的使淀粉发泡成颗粒状，填充在被包装的仪器和设备中；公开号为CN2213131A所公开的用瓦楞纸夹一层淀粉发泡材料，然后粘结成板材，再切成不同形状的包装制品。以上几种方法研制的产品在使用过程中都不防水，还要经过其他工序。
目前广泛用于防震包装的发泡材料是聚苯乙烯(即EPS)，但聚苯乙烯的难以降解性造成的“白色污染”已经严重危害了自然环境，所以，人们迫切需要一种能够替代聚苯乙烯包装材料的具有良好生物降解性能的生物降解材料，并且该包装材料要具备原料来源丰富，成本低的特点。
发明内容
本发明的目的之一是提供可生物降解的发泡材料，并且该包装材料的制品使用后废弃在自然界后很容易分解为二氧化碳和水，符合环保要求，用以替代目前用于防震包装的发泡聚苯乙烯(即EPS)，彻底解决因聚苯乙烯的难以降解性造成的“白色污染”问题。
本发明的另一目的是提供以天然聚多糖为基的可生物降解的发泡包装材料的制备方法。
本发明的以天然聚多糖为基的发泡材料，按重量计，其组成及含量为天然聚多糖60～85％聚酯或其他聚合物 5～30％增塑剂2～5％发泡剂0.5～1.0％水4.0～10.0％所述天然聚多糖为原淀粉、纤维素、半纤维素、液化淀粉、开环淀粉、改性淀粉、聚酯接枝淀粉或它们的任意混合物等。所述的原淀粉可以是玉米淀粉、土豆淀粉或木薯淀粉等。
所述聚酯或其他聚合物为聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚-羟基丁酸酯(PHB)、聚乳酸(PLA)、聚羟基乙酸酯(PHAE)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯基乙烯醇(EVA)或它们的任意混合物等。
所述增塑剂为水、甘油、单硬脂酸甘油酯或山梨醇等。
所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、水或乙醇等。
本发明的以天然聚多糖为基的发泡材料，将天然聚多糖、聚酯或其他聚合物(可生物降解)、增塑剂、发泡剂、水，经高速搅拌混合，在螺杆挤出机中反应发泡造粒，得到可生物降解的发泡材料，作为松散填充包装材料。其中，按重量计，可生物降解的发泡材料含有60～85％的天然聚多糖、5～30％的聚酯或其他聚合物、2～5％的复合增塑剂、0.5～1.0％的发泡剂、4.0～10.0％的水。
天然聚多糖与聚酯或其他聚合物是在螺杆挤出机中混合均匀后，发泡剂在挤出机头释放，直接发泡造粒，这样改变天然聚多糖的堆积密度，减轻单位体积的重量，而且改善了天然聚多糖的力学性能和加工性能。挤出发泡工艺制备了回弹性好的松散填充泡沫材料，表观密度为0.03g.cm-3～0.06g.cm-3，回弹率60％～70％，湿含量3％～5％，该材料具有较好的防水、防湿性能。
本发明的发泡包装材料是具有良好生物降解性能的生物降解材料，该材料能降解为二氧化碳和水，原料来源丰富，成本低。在利用本发明的防震包装材料制备防震包装制品时，是采用挤出发泡工艺，直接用于被包装物的防震包装。从初步的力学性能测试和成本核算，以及对其防水、抗湿性能的评价，本发明制备的天然聚多糖基发泡材料用于小家电、通讯产品的防震包装，具有较好的应用前景。
具体实施例方式
实施例1.
将淀粉醋酸酯(取代度DS＝1.2)75克，纤维素(短切2～5mm)5克，聚乳酸10克，甘油单甘脂3克，偶氮二甲酰胺0.8克，和水6.0克，经高速搅拌混合，在螺杆挤出机中挤出发泡造粒，包装即可。挤出机各段温度为90℃，120℃，160℃，180℃，170℃，140℃。
实施例2.
将羟丙基淀粉(取代度DS＝0.3)50克，玉米淀粉20克，聚乙烯基乙烯醇(EVA)15克，甘油5克，偶氮二甲酰胺1.0克，和水10.0克，经高速混合搅拌，在螺杆挤出机中挤出发泡造粒，包装即可。挤出机各段温度为90℃，120℃，150℃，170℃，160℃，140℃。
实施例3.
将淀粉醋酸酯(取代度DS＝1.2)70克，聚-羟基丁酸酯(PHB)15克，甘油单甘脂5克，偶氮二甲酰胺1.0克，和水10.0克，经高速混合搅拌，在螺杆挤出机中挤出发泡造粒，包装即可。挤出机各段温度为90℃，120℃，150℃，170℃，160℃，140℃。
实施例4.
将玉米淀粉30克，羟丙基淀粉(取代度DS＝0.3)40克，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)20克，甘油单甘脂3克，偶氮二甲酰胺0.8克，和水10.0克，经高速混合搅拌，在螺杆挤出机中挤出发泡造粒，包装即可。挤出机各段温度为90℃，120℃，150℃，160℃，150℃，120℃。
实施例5.
将玉米淀粉40克，淀粉醋酸酯(取代度DS＝1.2)40克，聚乙烯基乙烯醇(EVA)10克，甘油5克，偶氮二甲酰胺1.0克，和水5.0克，经高速搅拌混合，在螺杆挤出机中挤出发泡造粒，包装即可。挤出机各段温度为90℃，120℃，150℃，170℃，160℃，140℃。
权利要求
1.以天然聚多糖为基的发泡材料，按重量计，其组成及含量为天然聚多糖 60～85％聚酯或其他聚合物 5～30％增塑剂 2～5％发泡剂 0.5～1.0％水 4.0～10.0％
2.根据权利要求1的以天然聚多糖为基的发泡材料，其特征在于所述天然聚多糖为原淀粉、纤维素、半纤维素、液化淀粉、开环淀粉、改性淀粉、聚酯接枝淀粉或它们的任意混合物。
3.根据权利要求1的以天然聚多糖为基的发泡材料，其特征在于所述聚酯或其他聚合物为聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚-羟基丁酸酯、聚乳酸、聚羟基乙酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯基乙烯醇或它们的任意混合物。
4.根据权利要求1的以天然聚多糖为基的发泡材料，其特征在于所述增塑剂为水、甘油、单硬脂酸甘油酯或山梨醇。
5.根据权利要求1的以天然聚多糖为基的发泡材料，其特征在于所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、水或乙醇。
6.以天然聚多糖为基的发泡材料的制备方法，将天然聚多糖、聚酯或其他聚合物、增塑剂、发泡剂、水，经高速搅拌混合，在螺杆挤出机中反应发泡造粒，得到可生物降解的发泡材料，其中，按重量计含有60～85％的天然聚多糖、5～30％的聚酯或其他聚合物、2～5％的复合增塑剂、0.5～1.0％的发泡剂、4.0～10.0％的水。
全文摘要
本发明公开了以天然聚多糖为基的发泡材料，按重量计，其组成及含量为天然聚多糖为60～85％，聚酯或其他聚合物为5～30％，增塑剂为2～5％，发泡剂为0.5～1.0％，水为4.0～10.0％。本发明还公开了以天然聚多糖为基的发泡材料的制备方法。该材料具有较好的防水、防湿性能，原料来源丰富，成本低。
文档编号C08J9/04GK1796445SQ200410101798
公开日2006年7月5日 申请日期2004年12月28日 优先权日2004年12月28日
发明者王才, 潘则林, 赵萍 申请人:中国科学院化学研究所