一种木薯淀粉高耐水复合发泡材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种木薯淀粉高耐水复合发泡材料及其制备方法。充分利用木薯淀粉粘稠度高、粘结强度好、容易配方改性、成本能低廉的特点，通过糊化、酯化、交联、接枝等方法，设定合适的工艺步骤和参数，使用螺杆挤出的方式，得到一种具有较高强度、可生物降解、高耐水的复合发泡材料。本发明的复合发泡材料，由木薯淀粉、氯化钠、六偏磷酸钠、磷酸二氢铝、铝矾土、聚乙烯醇、硬脂酸、月桂醇硫酸钠、硅烷偶联剂、甘油、水、干酵母组成。
【专利说明】
一种木薯淀粉高耐水复合发泡材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种缓冲包装材料，尤其涉及一种木薯淀粉高耐水复合发泡材料及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前大量使用的缓冲包装材料仍是以不能降解的泡沫塑料为主，主要有EPS、EPP、 聚氨酯等泡沫塑料，由于其很难降解，因此，形成了严重的城市"白色污染"。现有可降解的 缓冲包装材料主要还是纸制品，但纸制品成本较高。淀粉是多糖类化合物，在自然环境下由 微生物作用而分解，最终分解为无毒的〇) 2和Η 20,因此是目前广泛使用的一类可生物降解 的天然高分子原料之一。其来源广泛(玉米淀粉、马铃薯淀粉、地瓜淀粉、土豆淀粉、小麦淀 粉等)，且价格低廉等优点。但是淀粉分子链含有大量羟基，容易在分子链内和分子链外形 成氢键，因此难溶，难熔，并且其发泡材料易回生，容易变脆，回弹性差，耐水性也较差，一遇 水或长期在潮湿空气中，容易吸收水分，其稳定性下降。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有淀粉基发泡材料耐水性差的缺点，充分利用木薯淀粉 粘稠度高、粘结强度好、容易配方改性、成本能低廉的特点，通过糊化、酯化、交联、接枝等方 法，设定合适的工艺步骤和参数，使用螺杆挤出的方式，得到一种具有较高强度、可生物降 解、高耐水的复合发泡材料。
[0004] 本发明的复合发泡材料，由木薯淀粉、氯化钠、六偏磷酸钠、磷酸二氢铝、铝矾土、 聚乙烯醇、硬脂酸、月桂醇硫酸钠、硅烷偶联剂、甘油、水、干酵母组成。
[0005] 各组分比例及制备步骤： (1) 取100份(质量份数)木薯淀粉、40~60份(优选50份)浓度为3~10% (优选5%)的氯 化钠水溶液，40~60°C (优选50°C )在反应釜中30~50r/min (优选40r/min)搅拌30~60min (优选45min)，然后加入3~6份(优选5份）六偏磷酸钠、3~5份(优选4份）磷酸二氢铝、2~4 份(优选3份）干酵母，30~40°C (优选35°C)、30~50 r/min (优选40 r/min)搅拌]~3h (优 选2h)，待用； (2) 取100份聚乙烯醇、10~20份(优选15份）水，60~90°C (优选80°C)搅拌5~10min (优选7 min)，保温待用； (3) 取100份粒径为1000~3000目（优选2000目）铝矾土 20~40份(优选30份)、3~8份 (优选6份）硅烷偶联剂，室温下搅拌均匀，待用； (4) 取步骤（1)所得淀粉60~80份(优选70份)、步骤（2)所得聚乙烯醇5~10份(优选 7份)、步骤（3)所得铝矾土 10~35份(优选23份)、硬脂酸3~5份(优选4份)、月桂醇硫酸钠 3~7份(优选5份)、甘油3~5份(优选4份)，在高速混合机中共混15~30 min(优选20 min)， 待用； (5) 将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出发泡，控制机头温度为150~170°C (优选 160°C)、机头压力 5~10MPa (优选 7MPa)、螺杆转速 50~90r/min (优选 70 r/min)。
[0006] 本发明首先对木薯淀粉进行糊化、糖化、交联，然后与聚乙烯醇、铝矾土等协同作 用，得到一种高防水、高强度、可降解的环保发泡材料。其中氯化钠、六偏磷酸钠、磷酸二氢 铝、干酵母、和月桂醇硫酸钠主要起糊化、糖化和交联等作用，铝矾土同时起增强和后期的 再交联作用，聚乙烯醇起增强和粘结作用，硬脂酸、硅烷偶联剂主要起界面耦合和接枝作 用、甘油和水主要起润滑作用，同时，月桂醇硫酸钠、干酵母、水作为复合发泡剂，起发泡作 用。
【具体实施方式】
[0007] 以下结合实施例对本发明作进一步说明。
[0008] 实施例1 : (1) 取100份(质量份数）木薯淀粉、40份浓度为3%的氯化钠水溶液，40°C在反应釜中 30 r/min搅拌30min，然后加入3份六偏磷酸钠、3份磷酸二氢铝、2份干酵母，30°C、30 r/ min搅拌lh，待用； (2) 取100份聚乙烯醇、10份水，60°C搅拌5min，保温待用； (3) 取100份粒径为1000目铝矾土 20份，3份硅烷偶联剂，室温下搅拌均匀，待用； (4) 配一：取步骤（1)所得淀粉60份、步骤（2)所得聚乙烯醇5份、步骤（3)所得铝矾 土 35份、硬脂酸3份、月桂醇硫酸钠3份、甘油3份，在高速混合机中共混15min，待用； 配二：取步骤（1)所得淀粉70份、步骤（2 )所得聚乙烯醇7份、步骤（3 )所得铝矾土 23 份、硬脂酸4份、月桂醇硫酸钠5份、甘油4份，在高速混合机中共混20min，待用； 配三：取步骤（1)所得淀粉80份、步骤（2)所得聚乙烯醇10份、步骤（3)所得铝矾土 10份、硬脂酸5份、月桂醇硫酸钠7份、甘油5份，在高速混合机中共混30min，待用； (5) 将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出发泡，控制机头温度为160°C、机头压力 7MPa、螺杆转速 70 r/min。
[0009] 制备的新材料与热塑性淀粉发泡材料的拉伸强度、压缩强度及吸水率的对比如下 表
实施例2 : (1) 取100份(质量份数）木薯淀粉、50份浓度为5%的氯化钠水溶液，50°C在反应釜中 40r/min搅拌45min，然后加入5份六偏磷酸钠、4份磷酸二氢错、3份干酵母，35°C、40r/min 搅拌2h，待用； (2) 取100份聚乙烯醇、15份水，80°C搅拌7 min，保温待用； (3) 取100份粒径为2000目铝矾土 30份、6份硅烷偶联剂，室温下搅拌均匀，待用； (4) 配一：取步骤（1)所得淀粉60份、步骤（2)所得聚乙烯醇5份、步骤（3)所得铝矾 土 35份、硬脂酸3份、月桂醇硫酸钠3份、甘油3份，在高速混合机中共混15min，待用； 配二：取步骤（1)所得淀粉70份、步骤（2 )所得聚乙烯醇7份、步骤（3 )所得铝矾土 23 份、硬脂酸4份、月桂醇硫酸钠5份、甘油4份，在高速混合机中共混20 min，待用； 配三：取步骤（1)所得淀粉80份、步骤（2)所得聚乙烯醇10份、步骤（3)所得铝矾土 10份、硬脂酸5份、月桂醇硫酸钠7份、甘油5份，在高速混合机中共混30 min，待用； (5)将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出发泡，控制机头温度为150°C、机头压力 5MPa、螺杆转速 50 r/min。
[0010] 制备的新材料与热塑性淀粉发泡材料的拉伸强度、压缩强度及吸水率的对比如下 表
实施例3 : (1) 取100份(质量份数)木薯淀粉、60份浓度为10%的氯化钠水溶液，60°C在反应釜中 50r/min搅拌60min，然后加入6份六偏磷酸钠、5份磷酸二氢错、4份干酵母，40°C、50r/min 搅拌3h，待用； (2) 取100份聚乙烯醇、20份水，90°C搅拌lOmin，保温待用； (3) 取100份粒径为3000目铝矾土 40份、8份硅烷偶联剂，室温下搅拌均匀，待用； (4) 配一：取步骤（1)所得淀粉60份、步骤（2)所得聚乙烯醇5份、步骤（3)所得铝矾 土 35份、硬脂酸3份、月桂醇硫酸钠3份、甘油3份，在高速混合机中共混15min，待用； 配二：取步骤（1)所得淀粉70份、步骤（2 )所得聚乙烯醇7份、步骤（3 )所得铝矾土 23 份、硬脂酸4份、月桂醇硫酸钠5份、甘油4份，在高速混合机中共混20min，待用； 配三：取步骤（1)所得淀粉80份、步骤（2)所得聚乙烯醇10份、步骤（3)所得铝矾土 10份、硬脂酸5份、月桂醇硫酸钠7份、甘油5份，在高速混合机中共混30min，待用； (5) 将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出发泡，控制机头温度为170°C、机头压力 9MPa、螺杆转速 90r/min。
[0011] 制备的新材料与热塑性淀粉发泡材料的拉伸强度、压缩强度及吸水率的对比如 下表
【主权项】
1. 一种木薯淀粉高耐水复合发泡材料及其制备方法，其特征在于，由木薯淀粉、氯化 钠、六偏磷酸钠、磷酸二氢铝、铝矾土、聚乙烯醇、硬脂酸、月桂醇硫酸钠、硅烷偶联剂、甘油、 水、干酵母组成。2. 权利要求1所述复合发泡材料及其制备方法，其特征在于，包括以下组分及步骤： (1) 取100份(质量份数）木薯淀粉，40~60份浓度为3~10%的氯化钠水溶液，40~60°C 在反应爸中30~50转/分钟搅拌30~60分钟，然后加入3~6份六偏磷酸钠，3~5份磷酸二氢 铝，2~4份干酵母，30~40°C，30~50转/分钟搅拌1~3小时，待用； (2) 取100份聚乙烯醇，10~20份水，60~90°C搅拌5~10分钟，保温待用； (3) 取100份粒径为1000~3000目铝矾土 20~40份，3~8份硅烷偶联剂，室温下搅拌均 匀，待用； (4 )取步骤（1)所得淀粉60~80份，步骤（2 )所得聚乙烯醇5~10份，步骤（3 )所得铝矾 土 10~35份，硬脂酸3~5份、月桂醇硫酸钠3~7份、甘油3~5份，在高速混合机中共混15~30 分钟，待用； (5)将混合好的物料，通过螺杆挤出机挤出发泡，控制机头温度为150~170°C，机头压力 5~10MPa，螺杆转速 50~90r/min。
【文档编号】C08J9/04GK105885107SQ201510163817
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年4月9日
【发明人】曾广胜
【申请人】湖南工业大学