一种玉米淀粉秸秆纤维复合发泡材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种玉米淀粉秸秆纤维复合发泡材料及其制备方法。选用玉米淀粉和秸秆纤维为主要原材料，充分利用玉米淀粉凝固性好、来源广泛、秸秆纤维价格便宜的优点，通过生物、物理、化学等方法，选用合适的配方、工艺步骤和参数，解决了秸秆纤维杂质多、玉米淀粉强度差、以及复合材料耐水性不好等缺点，通过螺杆挤出发泡方法，高效低能连续生产出一种低成本、高性能的生态复合发泡材料，可用于缓冲包装、隔音保温等领域，代替发泡塑料和橡胶。
【专利说明】
一种玉米淀粉秸秆纤维复合发泡材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种低成本生态环保缓冲包装材料，尤其涉及一种玉米淀粉秸杆纤维 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一植物纤维为主的纸制品，但纸制品成本较高、密度大、缓冲性能 差、力学性能差。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0) 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间形成氢键，同时淀粉结晶度高，难溶、 难熔，很难成型加工，并且其发泡材料性脆、回弹性差、防腐抗菌性能也较差。通常的淀粉与 植物纤维的复合材料具有长度低、耐水性差、成型加工困难、成本较高等缺点。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有缓冲发泡材料的缺陷，选用玉米淀粉和秸杆纤维为主 要原材料，充分利用玉米淀粉凝固性好、来源广泛、秸杆纤维价格便宜的优点，通过生物、物 理、化学等方法，选用合适的配方、工艺步骤和参数，解决了秸杆纤维杂质多、玉米淀粉强度 差、以及复合材料耐水性不好等缺点，通过螺杆挤出发泡方法，高效低能连续生产出一种低 成本、高性能的生态复合发泡材料，可用于缓冲包装、隔音保温等领域，代替发泡塑料和橡 胶。
[0004] 本发明的复合发泡材料，由玉米淀粉、秸杆纤维、酒曲（米制酒曲，市场购买)、亚硫 酸溶液、水、硫酸铝、硫酸钠、氯化钠、蔗糖、干酵母(市场购买)、碳酸氢钠、二氧化硅组成。
[0005] 各组分比例及制备步骤： (1) 取100份(质量份数)粒径为10~60目（优选30目）的秸杆纤维、5~10份(优选7份） 玉米淀粉、1〇~20份(优选15份）水、0. 5~1. 5份(优选1份）酒曲，搅拌均匀后，20~35°C (优 选28°C )遮光密封保存12~36h (优选24小时)，待用； (2) 取100份玉米粉、15~35份(优选30份)浓度为2~5%(优选3%)的亚硫酸溶液，放入 反应釜中，在 20~30°C (优选 25°C)下，30~50r/min (优选 40 r/min)搅拌 l~3h (优选 2h)， 自然冷却后密封待用； (3) 取步骤（1)处理后的秸杆纤维30~45份(优选35份)、步骤（2)处理过的淀粉55~70 份(优选65份)、800~1200目（优选1000目）二氧化硅3~8份(优选6份)、1~3份(优选2份） 硫酸铝、0. 5~1份(优选0. 8份）硫酸钠、0. 5~1份(优选0. 8份）氯化钠、2~4份(优选3份） 蔗糖、1~2份(优选1. 5份）干酵母、1~2份(优选1. 5份）碳酸氢钠，在高速混合机中共混 10~30min (优选15min)，密封待用； (4)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110~130°C (优选 120°C)、机头压力 3~5MPa (优选 4MPa)、螺杆转速 50~70r/min (优选 60 r/min)。
[0006] 本发明充分利用玉米淀粉和秸杆纤维的特点，首先利用生物技术对秸杆纤维和部 分玉米淀粉的混合物进行处理，同时，利用亚硫酸溶液对淀粉进行，提高淀粉的耐水性和粘 结强度，二氧化硅作为增强剂的同时，起一定的润滑、催化和吸附作用，硫酸铝、硫酸钠、氯 化钠以及蔗糖等作为复合交联剂，协同作用提高复合制品的强度、耐水性、防虫耐腐性能， 干酵母在与碳酸氢钠协同发泡的同时，对淀粉和纤维起部分的糖化作用，有利于提高制品 的强度。
【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）粒径为10的秸杆纤维、5份玉米淀粉、10份水、0. 5份酒曲， 搅拌均匀后，20°C遮光密封保存12小时，待用； (2) 取100份玉米粉、15份浓度为2%的亚硫酸溶液，放入反应釜中，在20°C下，30r/ min搅拌lh，自然冷却后密封待用； (3) 配一：取步骤（1)处理后的秸杆纤维30份、步骤（2)处理过的淀粉70份、800目二 氧化硅3份、1份硫酸铝、0. 5份硫酸钠、0. 5份氯化钠、2份蔗糖、1份干酵母、1份碳酸氢钠， 在高速混合机中共混lOmin，密封待用； 配二：取步骤（1)处理后的秸杆纤维35份、步骤（2)处理过的淀粉65份、1000目二氧 化硅6份、2份硫酸铝、0. 8份硫酸钠、0. 8份氯化钠、3份蔗糖、1. 5份干酵母、1. 5份碳酸氢 钠，在高速混合机中共混15min，密封待用； 配三：取步骤（1)处理后的秸杆纤维45份、步骤（2)处理过的淀粉55份、1200目二氧 化硅8份、3份硫酸铝、1份硫酸钠、1份氯化钠、4份蔗糖、2份干酵母，2份碳酸氢钠，在高速 混合机中共混30min，密封待用； (4) 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120°C、机头压力 4MPa、螺杆转速 60 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)粒径为30目的秸杆纤维、7份玉米淀粉，15)水、1份酒曲，搅 拌均匀后，28°C遮光密封保存24h，待用； (2) 取100份玉米粉、30份浓度为3%的亚硫酸溶液，放入反应釜中，在25°C下，40r/ min搅拌2小时，自然冷却后密封待用； (3) 配一：取步骤（1)处理后的秸杆纤维30份、步骤（2)处理过的淀粉70份、800目二 氧化硅3份、1份硫酸铝、0. 5份硫酸钠、0. 5份氯化钠、2份蔗糖、1份干酵母，1份碳酸氢钠， 在高速混合机中共混lOmin，密封待用； 配二：取步骤（1)处理后的秸杆纤维35份、步骤（2)处理过的淀粉65份、1000目二氧 化硅6份、2份硫酸铝、0. 8份硫酸钠、0. 8份氯化钠、3份蔗糖、1. 5份干酵母、1. 5份碳酸氢 钠，在高速混合机中共混15min，密封待用； 配三：取步骤（1)处理后的秸杆纤维45份、步骤（2)处理过的淀粉55份、1200目二氧 化硅8份、3份硫酸铝、1份硫酸钠、1份氯化钠、4份蔗糖、2份干酵母、2份碳酸氢钠，在高速 混合机中共混30min，密封待用； (4) 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120°C、机头压力 4MPa、螺杆转速 60 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）粒径为60目的秸杆纤维、10份玉米淀粉、20份水、1.5份酒 曲，搅拌均匀后，35°C遮光密封保存36h，待用； (2) 取100份玉米粉、35份浓度为5%的亚硫酸溶液、放入反应釜中，在30°C下，50r/ min搅拌3h，自然冷却后密封待用； (3) 配一：取步骤（1)处理后的秸杆纤维30份、步骤（2)处理过的淀粉70份、800目二 氧化硅3份、1份硫酸铝、0. 5份硫酸钠、0. 5份氯化钠、2份蔗糖、1份干酵母、1份碳酸氢钠， 在高速混合机中共混lOmin，密封待用； 配二：取步骤（1)处理后的秸杆纤维35份、步骤（2)处理过的淀粉65份、1000目二氧 化硅6份、2份硫酸铝、0. 8份硫酸钠、0. 8份氯化钠、3份蔗糖、1. 5份干酵母、1. 5份碳酸氢 钠，在高速混合机中共混15min，密封待用； 配三：取步骤（1)处理后的秸杆纤维45份、步骤（2)处理过的淀粉55份、1200目二氧 化硅8份、3份硫酸铝、1份硫酸钠、1份氯化钠、4份蔗糖、2份干酵母、2份碳酸氢钠，在高速 混合机中共混30min，密封待用； (4) 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120°C、机头压力 4MPa、螺杆转速 60 r/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. 一种玉米淀粉秸杆纤维复合发泡材料及其制备方法，其特征在于，由玉米淀粉、秸杆 纤维、酒曲、亚硫酸溶液、水、硫酸铝、硫酸钠、氯化钠、蔗糖、干酵母、碳酸氢钠、二氧化硅组 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，包括以下步骤： (1)取100份(质量份数）粒径为10~60目的秸杆纤维、5~10份玉米淀粉、10~20份水、 0. 5~1. 5份酒曲、搅拌均匀后、20~35°C遮光密封保存12~36小时，待用； (2)取100份玉米粉、15~35份浓度为2~5%的亚硫酸溶液，放入反应釜中，在20~30°C 下，30~50r/min搅拌l~3h，自然冷却后密封待用； (3) 取步骤（1)处理后的秸杆纤维30~45份、步骤（2)处理过的淀粉55~70份、800~1200 目二氧化硅3~8份、1~3份硫酸铝、0. 5~1份硫酸钠、0. 5~1份氯化钠、2~4份蔗糖、1~2份干 酵母、1~2份碳酸氢钠，在高速混合机中共混10~30min，密封待用； (4) 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110~130°C、机头压力 3~5MPa、螺杆转速 50~70r/min。
【文档编号】C08K3/36GK105885444SQ201510163679
【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