专利名称：以水为发泡剂的生物质材料发泡塑料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种可用于食品包装和工业产品包装的生物质材料 的发泡包装材料，具体地说，是一种以水为发泡剂的生物质材料发泡 塑料及其制备方法。
背景技术：
目前，源于石油的聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氮酯等泡沫塑料作为 缓冲包装材料被大量使用，这些泡沬材料具有质量轻、体积大的优点， 但是它难以腐烂降解，正日益成为全球性的公害。
以可再生资源生产发泡材料是解决能源和环境问题的有效途径。
如美国国民淀粉化学有限公司开发的Eco-form系列的loose fill,是以 高直链和变形淀粉为原料制备的，虽然材料的使用性能较好，并且能 够完全生物降解，但是价格较高，使用受限。中国专利CN1381519A 用松脂和淀粉以及一些助剂发泡成具有一定强度的发泡材料。但是一 般情况下，用纯淀粉生产的可生物降解缓冲包装材料具有较高的脆 性，使用性能易受环境影响，无法实现广泛应用。从生产工艺来看， 很多用淀粉生产的发泡材料都是用模压法或烘焙法生产，如中国专利 CN1361048A， CN1052187C通过模压法生产缓冲包装材料，无法实 现连续性工业化大生产。CN1563172A采用可热氧降解的聚丙烯与淀 粉共混作为主要原料，用挤出发泡的方法生产，但是需要从制剂注入 口单独加入物理或化学发泡剂，必须使用专用的挤出发泡机才能生 产，无法使用普通的螺杆挤出机生产。
发明内容
本发明的目的就是针对现有发泡包装材料的缺陷，提供一种以水 为发泡剂的生物质材料发泡塑料，它的使用性能优异、价格较低而且 材料中生物质的含量较高，并且生产工艺简单，可使用普通的螺杆挤 出设备挤出发泡。
本发明的另一 目的是提供一种以水为发泡剂的发泡塑料的制备方法。
本发明的技术方案是这样实现的它由以下组分的原料按重量份
数制备而成50 80份的可再生的生物质原料，5 25水，5 40份 的聚烯烃，3 10份的增塑剂，0 5份的热稳定剂，0.5 5份的增容 齐lj， 0 3份的成核剂，0 3份的润滑剂。
本发明较好的技术方案是它由以下组分的原料按重量份数制备 而成60份的可再生的生物质原料，20水、IO份的聚烯烃，5份的 增塑剂，2份的热稳定剂，l份的增容剂，l份的成核剂，l份的润滑 剂。
其中所述的生物质原料为，淀粉、纤维素、木质素中的多种或一 种或多种。纤维素优选竹粉、秸秆粉、草粉、棉杆粉、甘蔗渣；木质 素优选木粉。制备时，先将水作为发泡剂加入到生物质原料中，使其 需含水量为5 30%。
所述的聚烯烃为聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯中的一种或多种；所 述的增塑剂为甘油、乙二醇、山梨醇、木糖醇、麦芽糖醇、二甘醇、 聚乙二醇、或尿素中的一种或多种；所述的热稳定剂为硬脂酸钙、硬 脂酸锌、硬脂酸钡、二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二正辛基锡或钙锌 复合稳定剂中的一种或多种；所述的增容剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶 联剂、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、乙烯-丙烯酸共聚物EAA中的一 种或多种；所述的成核剂为苯甲酸钠、碳酸钙、滑石粉、白碳黑中的 一种或多种；所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、氧化聚乙 烯蜡、硬脂酸钙、聚丙烯蜡或液体石蜡中的一种或多种。
本发明的制备方法包括以下步骤
1) 将重量比分别为湿重50 80份的生物质原料，5 25水， 5 40份的聚烯烃，3 10份的增塑剂，0 5份的热稳定剂，0.5 5 份的增容剂，0 3份的成核剂，0 3份的润滑剂，按配比依次加入 到高速混合机中，在60 15(TC搅拌3 30min，混合均匀，降温出料。
2) 将上述混合均匀的物料加入到普通的螺杆挤出机中，在90 20(TC挤出发泡，控制螺杆前段的温度为90 12(TC，后段温度为140 200。C并尽快挤出，物料被挤出后由于受到的压力突然减至常
压，物料中的水气突然膨胀而导致物料发泡，冷却后即得发泡材料。 通过选用不同的模头，可制成片状、条状或其它形状的泡沫缓冲包装 材料。
本发明具有下列特点 1 )以可再生的生物质资源为主要原料，利用了农作物废弃资源， 节约了部分石化资源，所得产品价格低廉。
2) 以水为发泡剂，既经济又环保。
3) 不需要专门的发泡挤出机，不需要通过特殊方式将发泡剂加
入到材料中，只要普通的螺杆挤出机即可挤出发泡。
4) 所得发泡材料的发泡倍率在5 50倍之间，发泡产品密度在 0.01 0.1g/cm3之间。
具体实施例方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述 实施例1:
将70kg的玉米淀粉先加入20kg的水，然后加入20kg的聚乙烯， 5kg的甘油，2kg的硬脂酸转，lkg硅垸偶联剂，lkg的苯甲酸钠，lkg 的乙撑双硬脂酰胺到高速混合机中，在60 14(TC搅拌3 30min，混 合均匀，降温出料。将上述物料加入到双螺杆挤出机中，在90 200 "C挤出发泡。控制螺杆前段温度在9(TC，螺杆的后段温度逐渐升至 140°C，并尽快挤出发泡，不使物料在高温区停留时间过长。 实施例2:
将60kg的玉米淀粉先加入20kg的水，然后加入30kg的聚丙烯， 5kg的乙二醇，2kg的硬脂酸钙，lkg硅垸偶联剂，lkg的碳酸钙，lkg 的乙撑双硬脂酰胺到高速混合机中，在60 140。C搅拌3 30min，混 合均匀，降温出料。将上述物料加入到双螺杆挤出机中，在90 200 'C挤出发泡。控制螺杆前段温度在12(TC，螺杆的后段温度逐渐升至 200°C，并尽快挤出发泡，不使物料在高温区停留时间过长。 实施例3:将70kg的玉米淀粉先加入20kg的水，然后加入20kg的聚苯乙 烯，5kg的山梨醇，2kg的硬脂酸锌，lkg铝酸酯偶联剂，lkg的苯甲 酸钠，lkg的聚乙烯蜡到高速混合机中，在60 14(TC搅拌3 30min， 混合均匀，降温出料。将上述物料加入到双螺杆挤出机中，在90 20(TC挤出发泡。控制螺杆前段温度在IO(TC,螺杆的后段温度逐渐 升至16(TC，并尽快挤出发泡，不使物料在高温区停留时间过长。 实施例4:
将60kg的玉米淀粉先加入20kg的水，然后加入30kg的聚乙烯， 5kg的麦芽糖醇，2kg的硬脂酸钡，lkg的乙烯-丙烯酸共聚物，lkg 的碳酸钙，lkg的聚乙烯蜡加入到高速混合机中，在60 14(TC搅拌 3 30min，混合均匀，降温出料。将上述物料加入到双螺杆挤出机中， 在90 200。C挤出发泡。控制螺杆前段温度在ll(TC，螺杆的后段温 度逐渐升至18(TC，并尽快挤出，不使物料在高温区停留时间过长。 实施例5:
将湿重70kg的竹粉先加入15kg的水，然后加入20kg的聚丙烯， 5kg的二甘醇，2kg的硬脂酸锌，lkg的铝酸酯偶联剂，lkg的滑石粉， lkg的聚丙烯蜡到高速混合机中，在60 14(TC搅拌3 30min，混合 均匀，降温出料。将上述物料加入到双螺杆挤出机中，在90 20(TC 挤出发泡。控制螺杆前段温度在IO(TC，螺杆的后段温度逐渐升至190 °C，并尽快挤出发泡，不使物料在高温区停留时间过长。 实施例6:
将湿重70kg的棉杆粉先加入15kg的水，然后加入20kg的聚苯 乙烯，5kg的聚乙二醇，2kg的硬脂酸钡，lkg的乙烯-丙烯酸共聚物， lkg的滑石粉，lkg的聚丙烯蜡到高速混合机中，在60 14(TC搅拌3 30min，混合均匀，降温出料。将上述物料加入到双螺杆挤出机中， 在90 200。C挤出发泡。控制螺杆前段温度在9(TC，螺杆的后段温度 逐渐升至160°C，并尽快挤出发泡，不使物料在高温区停留时间过长。 实施例7:
将湿重60kg的棉杆粉先加入10kg的水，然后加入30kg的聚乙烯，5kg的甘油，2kg的二月桂酸二丁基锡，lkg的乙烯-醋酸乙烯共
聚物，lkg的白碳黑，lkg的液体石蜡到高速混合机中，在60 140 。C搅拌3 30min，混合均匀，降温出料。将上述物料加入到双螺杆 挤出机中，在90 20(TC挤出发泡。控制螺杆前段温度在9(TC，螺杆 的后段温度逐渐升至14(TC，并尽快挤出发泡，不使物料在高温区停 留时间过长。 实施例8:
将湿重80kg的木粉先加入24kg的水，然后加入20kg的聚丙烯， 5kg的木糖醇，2kg的二月桂酸二正辛基锡，lkg的乙烯-醋酸乙烯共 聚物，lkg的白碳黑，lkg的液体石蜡到高速混合机中，在60 140 "搅拌3 30min，混合均匀，降温出料。将上述物料加入到双螺杆 挤出机中，在卯 20(TC挤出发泡。控制螺杆前段温度在12(TC，螺 杆的后段温度逐渐升至20(TC，并尽快挤出发泡，不使物料在高温区 停留时间过长。 实施例9:
将湿重50kg的木粉先加入24kg的水，然后加入20kg的聚乙烯， 5kg的尿素，2kg的钙锌复合稳定剂，lkg的硅垸偶联剂，lkg的滑石 粉，lkg的液体石蜡，按配比加入到高速混合机中，在60 14(TC搅 拌3 30min，混合均匀，降温出料。将上述物料加入到双螺杆挤出 机中，在90 20(TC挤出发泡。控制螺杆前段温度在IO(TC，螺杆的 后段温度逐渐升至20CTC，并尽快挤出，不使物料在高温区停留时间 过长。 实施例10:
将20kg的玉米淀粉、20kg的木粉、20kg的棉杆粉混合均匀后先 加入20kg的水，然后加入聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯各10kg，再加 入2kg的乙二醇、2kg山梨醇、lkg木糖醇，lkg的硬脂酸钙、0.5kg 硬脂酸钡、0.5kg二月桂酸二丁基锡，0.5kg硅烷偶联剂、0.5kg乙烯-醋酸乙烯共聚物，0.5kg的碳酸钙、0.5kg苯甲酸钠，0.5kg的乙撑双 硬脂酰胺、0.5kg聚丙烯蜡到高速混合机中，在60 14(TC搅拌3 30min，混合均匀，降温出料。将上述物料加入到双螺杆挤出机中， 在90 20(TC挤出发泡。控制螺杆前段温度在12(TC，螺杆的后段温 度逐渐升至20(TC，并尽快挤出发泡，不使物料在高温区停留时间过长。
权利要求
1、一种以水为发泡剂的生物质材料发泡塑料，它由以下组分的原料按重量份数制备而成50～80份的可再生的生物质原料，5～25水，5～40份的聚烯烃，3～10份的增塑剂，0～5份的热稳定剂，0.5～5份的增容剂，0～3份的成核剂，0～3份的润滑剂。
2、 根据权利要求1所述的一种以水为发泡剂的生物质材料发泡 塑料，它由以下组分的原料按重量份数制备而成60份的可再生的 生物质原料，20水、IO份的聚烯烃，5份的增塑剂，2份的热稳定剂， l份的增容剂，l份的成核剂，l份的润滑剂。
3、 根据权利要求1或2所述的一种以水为发泡剂的生物质材料 发泡塑料，其中所述的可再生的生物质原料为淀粉、纤维素、木质素 中的一种或多种。
4、 根据权利要求1或2所述的一种以水为发泡剂的生物质材料 发泡塑料，其中所述的聚烯烃为聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯中的一种 或多禾中。
5、 根据权利要求1或2所述的一种以水为发泡剂的生物质材料 发泡塑料，其中所述的增塑剂为甘油、乙二醇、山梨醇、木糖醇、麦 芽糖醇、二甘醇、聚乙二醇或尿素中的一种或多种。
6、 根据权利要求1或2所述的一种以水为发泡剂的生物质材料 发泡塑料，其中所述的热稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钡、 二月桂酸二丁基锡或二月桂酸二正辛基锡中的一种或多种。
7、 根据权利要求1或2所述的一种以水为发泡剂的生物质材料 发泡塑料，其中所述的增容剂为硅垸偶联剂、铝酸酯偶联剂、乙烯-醋酸乙烯共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或多种。
8、 根据权利要求1或2所述的一种以水为发泡剂的生物质材料 发泡塑料，其中所述的成核剂为苯甲酸钠、碳酸钙、滑石粉、白碳黑 中的一种或多种。
9、 根据权利要求1或2所述的一种以水为发泡剂的生物质材料 发泡塑料，其中所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、氧化聚蜡、硬脂酸钙、聚丙烯蜡或液体石蜡中的一种或多种。
10、 一种以水为发泡剂的生物质材料发泡塑料的制备方法，它包 括以下步骤1) 将重量比为50 80份的可再生的生物质原料，5 30水、5 40份的聚烯烃，3 10份的增塑剂，0 5份的热稳定剂，0.5 5份 的增容剂，0 3份的成核剂，0 3份的润滑剂按配比依次加入到高 速混合机中，在60 150。C搅拌3 30min，混合均匀，降温出料；2) 将上述混合均匀的物料加入到普通的螺杆挤出机中，在90 20(TC挤出发泡，控制螺杆前段处于较低的温度，后段温度较高并尽 快挤出，物料被挤出后由于受到的压力突然减至常压，物料中的水气 突然膨胀而导致物料发泡，冷却后即得本发明材料。
全文摘要
本发明涉及一种以水为发泡剂的生物质材料发泡塑料的制备方法。一种以水为发泡剂的生物质材料发泡塑料的制备方法。本发明既经济又环保，并且不需要专门的发泡挤出机、也不需要通过特殊方式将发泡剂预先加入到材料中，只要普通的螺杆挤出机即可挤出发泡。所得发泡产品的发泡倍率在5～50倍之间，发泡产品的密度在0.01～0.1g/cm<sup>3</sup>之间，可用于食品包装和工业产品包装等领域。
文档编号C08L25/06GK101519503SQ20091006139
公开日2009年9月2日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者超 任, 张先炳, 张立斌, 汤运章 申请人:武汉华丽生物材料有限公司