一种全降解缓冲包装材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种全降解缓冲包装材料，由以下重量份的原料制成：淀粉50-60份，植物纤维20-30份，填料5-10份，淀粉塑化剂A10-15份，淀粉塑化剂B5-10份，胶黏剂1-5份，脱模剂0.1-1份，发泡剂0.1-1份，水100-120份；其中，所述植物纤维为稻草纤维、秸秆纤维或蔗渣纤维；所述填料为滑石粉；所述淀粉塑化剂A为甘油或甲酰胺；所述淀粉塑化剂B为尿素或乙二醇；所述胶黏剂为聚乙烯醇；所述脱模剂为硬脂酸。本发明还公开了该缓冲包装材料的制备方法，采用发泡热压成型法制备而成。本发明制备的全降解缓冲包装材料具有原料可再生、生产过程无污染、生产成本低等优点。
【专利说明】一种全降解缓冲包装材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种全降解缓冲包装材料及其制备方法，属于新型绿色环保应用材料领域。
【背景技术】
[0002]目前，市场上现有的缓冲包装材料主要包括发泡聚苯乙烯(EPS)、发泡聚乙烯(EPE)、瓦楞纸板、蜂窝纸板等，上述缓冲包装材料虽然具有重量轻、易加工、保护性能好等优点；但其废弃物存在高污染、不降解、环保性能差等诸多不足，因此迫切需求一种与之性能相近，而又绿色环保的缓冲包装材料。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种全降解缓冲包装材料，该包装材料以淀粉和植物纤维为主要原料，滑石粉为辅料，配合添加剂，采用发泡热压成型法制备而成，具有原料可再生、生产过程无污染、生产成本低等优点。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0005]一种全降解缓冲包装材料，由以下重量份的原料制成:
[0006]淀粉50-60份，植物纤维20-30份，填料5_10份，淀粉塑化剂A10-15份，淀粉塑化剂B5-10份，胶黏剂1-5份，脱模剂0.1-1份，发泡剂0.1-1份，水100-140份。
[0007]所述植物纤维为稻草纤维或秸杆纤维或蔗渣纤维；
[0008]所述填料为滑石粉；
[0009]所述淀粉塑化剂A为甘油或甲酰胺；
[0010]所述淀粉塑化剂B为尿素或乙二醇；
[0011]所述胶黏剂为聚乙烯醇(PVA)；
[0012]所述脱模剂为硬脂酸；
[0013]所述发泡剂为发泡剂AC或碳酸氢钠或碳酸氢铵。
[0014]一种全降解缓冲包装材料的制备方法，包括以下步骤:
[0015](I)按重量份称取原料，植物纤维经粉碎处理，制成长度为2_4cm的纤维段，长径比为40-60，再将淀粉和处理后的植物纤维混合均匀，加入淀粉塑化剂A、淀粉塑化剂B和水，水的加入量与纤维和淀粉混合物的质量比为(I~1.5):1，搅拌均匀；
[0016](2)再加入填料、胶黏剂、脱模剂、发泡剂和水，70-90°C搅拌均匀，制得均相体浆料；
[0017](3)将步骤(2)制得的均相体浆料加入至模具内，设定上模温度175_185°C，下模温度190-200°C，及压力2-5Mpa，合模后保压20_40s，保压干燥30_60s ；
[0018](4)脱模，取出制品，即得成品。
[0019]优选地，步骤(1)中，水的加入温度为80°C ；
[0020]优选的，步骤(3)中，上模温度设定为180°C，下模温度设定为195°C，压力3Mpa，合模后保压30s,保压干燥45s。
[0021]本发明的有益效果在于:
[0022](I)通过发泡热压成型工艺解决了普通发泡技术生产维全降解产品性能欠佳问题，且制品具有质轻、韧性、强度好、原料丰富可持续、可完全降解的优良特性；
[0023](2)原料成本低廉，秸杆报废为宝，制作加工工艺简单、原辅材料来源充足且可持续，降解可靠，从原料的采集、产品的生产制造、使用和报废，全生命周期绿色无污染；
[0024](3)配伍制得的均相体浆料，具有流变性，适于大规模工业化生产。
【具体实施方式】
[0025]结合实施例对本发明作进一步的说明，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。
[0026]实施例1:
[0027](I)称取淀粉50千克,稻草30千克,滑石粉5千克,甘油15千克,尿素5千克,聚乙烯醇5千克，硬脂酸0.1千克，发泡剂ACl千克，水100千克；将稻草经干燥、粉碎处理，制成长度为2cm的稻草纤 维段，长径比50左右，再将淀粉和处理后的稻草纤维混合均匀，加入甘油、尿素和80千克80°C热水，搅拌均匀；
[0028](2)再加入滑石粉、聚乙烯醇、硬脂酸、发泡剂AC和20千克水，80°C搅拌均匀，制得均相体浆料；
[0029](3)将步骤(2)制得的均相体浆料加入至模具内，设定上模温度180°C，下模温度195°C，及压力3Mpa，合模后保压30s，保压干燥45s ；
[0030](4)脱模，取出制品，即得成品。
[0031]实施例2:
[0032](I)称取淀粉60千克，玉米秸杆20千克，滑石粉10千克，甲酰胺10千克，尿素10千克，聚乙烯醇I千克，硬脂酸I千克，碳酸氢钠0.1千克，水120千克；将玉米秸杆经干燥、粉碎处理，切成长度为4cm的玉米秸杆纤维段，长径比60左右，再将淀粉和处理后的玉米秸杆纤维混合均匀，加入甲酰胺、尿素和100千克80°C热水，搅拌均匀；
[0033](2)再加入滑石粉、聚乙烯醇、硬脂酸、碳酸氢钠和20千克水，80°C搅拌均匀，制得均相体浆料；
[0034](3)将步骤⑵制得的均相体浆料加入至模具内，设定上模温度185°C，下模温度2000C，及压力2Mpa，合模后保压40s，保压干燥60s ；
[0035](4)脱模，取出制品，即得成品。
[0036]实施例3:
[0037](I)称取淀粉55千克，小麦稻杆25千克,滑石粉8千克,甘油12千克，乙二醇7千克,聚乙烯醇3千克，硬脂酸0.5千克，碳酸氢铵0.5千克，水140千克；将小麦秸杆经干燥、粉碎处理，制成成长度为3cm的小麦秸杆纤维段，长径比40左右，再将淀粉和处理后的小麦秸杆纤维混合均匀，加入甘油、乙二醇和120千克80°C热水，搅拌均匀；
[0038](2)再加入滑石粉、聚乙烯醇、硬脂酸、碳酸氢铵和水，80°C搅拌均匀，制得均相体浆料；
[0039](3)将步骤(2)制得的均相体浆料加入至模具内，设定上模温度175°C，下模温度190°C，及压力3Mpa，合模后保压30s，保压干燥30s ；
[0040](4)脱模，取出制品，即得成品。
[0041]实施例4:
[0042](I)称取淀粉50千克，蔗渣25千克，滑石粉8千克，甲酰胺15千克，乙二醇8千克，聚乙烯醇3千克，硬脂酸0.5千克，发泡剂AC0.5千克，水120千克；将蔗渣经干燥、粉碎处理，切成长度为3cm的蔗渣纤维段，长径比40左右，再将淀粉和处理后的蔗渣纤维混合均匀，加入甲酰胺、乙二醇和90千克80°C热水，搅拌均匀；
[0043](2)再加入滑石粉、聚乙烯醇、硬脂酸、发泡剂AC和水，80°C搅拌均匀，制得均相体浆料；
[0044](3)将步骤(2)制得的均相体浆料加入至模具内，设定上模温度180°C，下模温度195°C，及压力3Mpa，合模后保压30s，保压干燥45s ；[0045](4)脱模，取出制品，即得成品。
[0046]实施例5:
[0047]降解性能实验:
[0048](I)实验材料:本发明实施例1、2、3、4制备的缓冲包装材料，将其制成20mm X 40mm X 2mm>30mmX 40mm X 2mm>40mmX 40mm X 2mm等尺寸的实验样片；将发泡聚苯乙
烯采用相同的处理，作为比较。
[0049](2)实验设备:恒温恒湿培养箱(28~30°C，相对湿度不低于85 %)，型号:LRH-150-S，生产厂家:广东省医疗器械厂；电动低压喷泵(流量:31/min，空气压力:0.4kg/cm2);电热鼓风干燥箱102型(龙口先科仪器公司)。
[0050](3)实验菌种:黑曲霉(AS3.3928) ;土曲霉(AS3.3935);球毛壳(AS3.4254);绿色木霉(AS3.3928);出牙短梗霉(AS3.3984);绳状青霉(AS3.3875)。以上菌种保存在查氏培养基上，4°C存放，6个月转种I次，使用时，分别接种于马铃薯蔗糖培养基斜面，28~30°C培养7~14天，制备混合孢子悬液。
[0051](4)培养基:查氏培养基；马铃薯蔗糖培养基；基础无碳源培养液；基础无碳源培养基。
[0052](5)实验方法:
[0053]①实验样片的预处理:将制成的各组样片侵入75%乙醇中，消毒30min取出，室温下自然干燥过夜后，移入干燥器0.5h，称重量至恒重，记录初始质量。
[0054]②倒板:将基础无碳源琼脂培养基加热溶化倒进平皿，每平皿培养基深度8~IOmm ；
[0055]③接种:在生物安全柜内将第3组的各样片分别置于无菌平皿内，再用美术喷枪分别将0.2ml霉菌悬液喷于各样片表面；
[0056]④加实验样片:将染菌的各样片静置Imin后以无菌程序将其置于预先制备好的平皿培养基表面，同时做不染菌对照组和零对照组。每组3皿，每皿2片。要避免样片之间、样片与平皿之间接触；
[0057]⑤培养:将接种好的第3组及不接种的第2组平皿用胶带封好，置霉菌培养箱中。保持培养箱30°C，相对湿度>90%，培养28天。培养箱每周换气I次。零对照平皿在实验室自然放置。每周取出I片试样称重并做好记录；[0058]⑥质量损失率测定:取出样片，用75%的酒精消毒，然后用85°C的蒸馏水清洗后，在干燥器中干燥直到恒重，称量并记录此时各样品的质量，计算质量损失率；
[0059]质量损失率是评价样品生物降解性能的重要指标之一，它等于试样生物降解试验后平均质量损失除以原始试样的平均质量的百分率，计算公式如下:
[0060]D= (m0-mt) /m0X 100%
[0061]式中Hici为试样原始质量；mt为试样降解后的质量。
[0062]样品降解后质量损失率越大，其生物降解性越好,本发明实施例1、2、3、4制备的缓冲包装材料的质量损失率的结果见表1.[0063]表1质量损失率测定结果
【权利要求】
1.一种全降解缓冲包装材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成: 淀粉50-60份，植物纤维20-30份，填料5-10份，淀粉塑化剂A10-15份，淀粉塑化剂B5-10份，胶黏剂1-5份，脱模剂0.1-1份，发泡剂0.1-1份，水100-120份； 所述植物纤维为稻草纤维或秸杆纤维或蔗渣纤维； 所述填料为滑石粉； 所述淀粉塑化剂A为甘油或甲酰胺； 所述淀粉塑化剂B为尿素或乙二醇； 所述胶黏剂为聚乙烯醇； 所述脱模剂为硬脂酸； 所述发泡剂为水及发泡剂AC或碳酸氢钠或碳酸氢铵。
2.如权利要求1所述的一种全降解缓冲包装材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成:淀粉50份，植物 纤维30份，滑石粉5份，甘油15份，尿素5份，聚乙烯醇5份，硬脂酸0.1份，发泡剂ACl份，水100份。
3.如权利要求1所述的一种全降解缓冲包装材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成:淀粉60份，植物纤维20份，滑石粉10份，甲酰胺10份，尿素10份，聚乙烯醇1份，硬脂酸1份，碳酸氢钠0.1份，水120份。
4.如权利要求1所述的一种全降解缓冲包装材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成:淀粉55份，植物纤维25份，滑石粉8份，甘油12份，乙二醇7份，聚乙烯醇3份，硬脂酸0.5份，碳酸氢铵0.5份，水140份。
5.如权利要求1所述的一种全降解缓冲包装材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成:淀粉50份，植物纤维25份，滑石粉8份，甲酰胺15份，乙二醇8份，聚乙烯醇3份，硬脂酸0.5份，发泡剂AC0.5份，水120份。
6.权利要求1至5任一项所述的一种全降解缓冲包装材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)按重量份称取原料，将植物纤维经粉碎处理，再将淀粉和处理后的植物纤维混合均匀，加入淀粉塑化剂A、淀粉塑化剂B和水，水的加入量与植物纤维和淀粉混合物的质量比(I~1.5):1，搅拌均匀； (2)再加入填料、胶黏剂、脱模剂、发泡剂和水，70-90°C搅拌均匀，制得均相体浆料； (3)将步骤(2)制得的均相体浆料加入至模具内，设定上模温度175-185°C，下模温度190-200°C，及压力2-5Mpa，合模后保压20_40s，保压干燥30_60s ； (4)脱模，取出制品，即得成品。
7.如权利要求6所述的一种全降解缓冲包装材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，植物纤维经粉碎处理后，制成长度为2-4cm的纤维段，长径比为40-60。
8.如权利要求6所述的一种全降解缓冲包装材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，水的加入温度为80°C。
9.如权利要求6所述的一种全降解缓冲包装材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，上模温度设定为180°C，下模温度设定为195°C，压力3Mpa，合模后保压30s，保压干燥45s。
【文档编号】C08J9/08GK103923354SQ201410193063
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2014年5月8日
【发明者】李方义, 王成钊, 刘鹏, 管凯凯, 李刚, 郭安福 申请人:山东大学