一种马铃薯淀粉竹长纤维复合发泡材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种马铃薯淀粉竹长纤维复合发泡材料及其制备方法。由马铃薯淀粉、长度在0.1~20mm的竹纤维、氧化钙、聚乙烯醇、白蔗糖、氢氧化钠、碳酸氢铵、碳酸氢钠、氢氧化铝、大豆油、石蜡组成。通过螺杆挤出机挤出发泡成型得到的产品。本发明产品具有高强度、防水耐腐性能好、容易成型加工、且可生物降解、无毒环保的优点。
【专利说明】
一种马铃薯淀粉竹长纤维复合发泡材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种生态环保缓冲包装材料，尤其涉及一种马铃薯淀粉竹长纤维复合 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主要是以不能降解的泡沫塑料为主，如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、耐水性差、力学强度差。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 子链内和分子链间形成氢键，因此难溶、难熔，成型加工困难，并且其发泡材料容易变脆，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成型加工困难、耐水防腐能力差、以 及力学强度偏弱等缺点，以长竹纤维为骨架，以淀粉和其他添加剂为粘合剂，通过螺杆挤 出方式，高效率连续生产出一类高回弹性能、可生物降解、防水防腐效果较好的复合发泡材 料。
[0004] 本发明的复合发泡材料，由马铃薯淀粉、长度在0. l~20mm (优选5mm左右）的竹纤 维(可市购)、氧化钙、聚乙烯醇、白蔗糖、氢氧化钠、碳酸氢铵、碳酸氢钠、氢氧化铝、大豆油、 石蜡组成。
[0005] 各组分比例及制备步骤： (1) 取100份(质量份数）马铃薯淀粉与5~20份(优选10份）1~5% (优选2%)的氢氧化 钠水溶液在高混机中共混5~30min (优选lOmin)，然后静置2~24h (优选5h)，待用； (2) 取100份长竹纤维与5~30份(优选15份）5~35% (优选15%)的氧化钙水溶液搅拌 均匀，然后20~50°C (优选30°C)保温静置12~72h (优选36h)，待用； (3) 取100份聚乙烯醇与5~15份(优选10份）水，在70~100°C (优选90°C)温度下在 高混机内混合2min以上(优选2min)，50~70°C (优选60°C )温度下保温待用； (4) 取步骤（1)处理后的淀粉40~90份(优选50份)、步骤（2)处理过的长竹纤维5~50 份(优选20份)、步骤（3 )处理过的聚乙烯醇5~50份(优选30份)、白蔗糖1~6份(优选3份)、 碳酸氢铵1~5份(优选2份)、碳酸氢钠1~6份(优选3份)、氢氧化铝2~15份(优选8份)、 大豆油1~15份(优选10份)、石錯]-6份(优选3份)，在高速混合机中共混5~15min (优选 lOmin)，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110~180°C (优选 140°C)、机头压力为 5~20MPa (优选 lOMPa)、螺杆转速为 80~110r/min (优选 90 r/min)。
[0006] 本发明充分利用了马铃薯淀粉来源广泛、粘合强度好、长竹纤维的力学性能好的 优点，结合生态环保的偶联剂、交联剂、发泡剂、润滑剂等协同作用，采用合理的工艺步骤， 利用高效、连续、快速的挤出成型方式，得到了性能优异、价格低廉的、生态环保的发泡材 料。可广泛用于包装、建筑、隔音、保温等领域。本发明中，对淀粉进行处理后残余的氢氧化 钠、对纤维进行处理后残余的氧化钙溶液、结合后面加入的氢氧化铝和白蔗糖，主要起协同 交联作用，提高复合材料的耐水防腐性和力学强度，加工过程中加入的水、碳酸氢铵、和碳 酸氢钠主要作为复合发泡剂，同时也对淀粉、纤维和聚乙烯醇起酯化、接枝等作用，大豆油 和石蜡主要作为复合润滑剂，同时对制品表面有一定的疏水和光滑美观的作用。
【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）马铃薯淀粉与5份浓度为1%的氢氧化钠水溶液在高混机中 共混5min，然后静置2h待用； (2) 取100份长竹纤维(长度约为6mm左右）与5份浓度为5%的氧化钙水溶液搅拌均 勾，然后20 C保温静置12h，待用； (3) 取100份聚乙烯醇与5份水，在70°C温度下在高混机内混合2min以上，50°C温度 下保温待用； (4) 配一：取步骤（1)处理后的淀粉90Kg、步骤（2)处理过的长竹纤维5Kg、步骤（3)处 理过的聚乙烯醇5Kg、白蔗糖lKg、碳酸氢铵lKg、碳酸氢钠 2Kg、氢氧化铝4Kg、大豆油5Kg、 石錯2Kg，在高速混合机中共混lOmin，待用； 配二：取步骤（1)处理后的淀粉50Kg、步骤（2)处理过的长竹纤维20Kg、步骤（3)处理 过的聚乙烯醇30Kg、白蔗糖3Kg、碳酸氢铵2Kg、碳酸氢钠 3Kg、氢氧化铝8Kg、大豆油10Kg、 石錯3Kg，在高速混合机中共混lOmin，待用； 配三：取步骤（1)处理后的淀粉40Kg、步骤（2)处理过的长竹纤维35Kg、步骤（3)处理 过的聚乙烯醇25Kg、白蔗糖4Kg、碳酸氢铵4Kg、碳酸氢钠 5Kg、氢氧化铝15Kg、大豆油15Kg、 石錯6Kg，在高速混合机中共混lOmin，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120°C、机头压力为 lOMPa，螺杆转速为90r/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）马铃薯淀粉与10份浓度为2%的氢氧化钠水溶液在高混机中 共混lOmin，然后静置5h，待用； (2) 取100份长竹纤维(长度为5mm左右）与15份浓度为15%的氧化钙水溶液搅拌均 匀，然后30°C保温静置36h，待用； (3) 取100份聚乙烯醇与10份水，在90°C温度下在高混机内混合2min以上，60°C温度 下保温待用； (4) 配一：取步骤（1)处理后的淀粉90Kg、步骤（2)处理过的长竹纤维5Kg、步骤（3)处 理过的聚乙烯醇5Kg、白蔗糖lKg、碳酸氢铵lKg、碳酸氢钠2Kg、氢氧化铝4Kg、大豆油5Kg、 石錯2Kg，在高速混合机中共混lOmin，待用； 配二：取步骤（1)处理后的淀粉50Kg、步骤（2)处理过的长竹纤维20Kg、步骤（3)处理 过的聚乙烯醇30Kg、白蔗糖3Kg、碳酸氢铵2Kg、碳酸氢钠3Kg、氢氧化铝8Kg、大豆油10Kg、 石錯3Kg，在高速混合机中共混lOmin，待用； 配三：取步骤（1)处理后的淀粉40Kg、步骤（2)处理过的长竹纤维35Kg、步骤（3)处理 过的聚乙烯醇25Kg、白蔗糖4Kg、碳酸氢铵4Kg、碳酸氢钠5Kg、氢氧化铝15Kg、大豆油15Kg、 石錯6Kg，在高速混合机中共混lOmin，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120°C、机头压力为 lOMPa、螺杆转速 90r/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）马铃薯淀粉与20份浓度为5%的氢氧化钠水溶液在高混机中 共混20min，然后静置24h，待用； (2) 取100份长竹纤维(长度为5mm左右）与20份浓度为35%的氧化钙水溶液搅拌均 匀，然后30°C保温静置72h，待用； (3) 取100份聚乙烯醇与15份水，在90°C温度下在高混机内混合2min以上，60°C温度 下保温待用； (4) 配一：取步骤（1)处理后的淀粉90Kg，步骤（2)处理过的长竹纤维5Kg，步骤（3)处 理过的聚乙烯醇5Kg，白蔗糖lKg，碳酸氢铵lKg，碳酸氢钠2Kg，氢氧化铝4Kg，大豆油5Kg， 石錯2Kg，在高速混合机中共混10min，待用； 配二：取步骤（1)处理后的淀粉50Kg、步骤（2)处理过的长竹纤维20Kg、步骤（3)处理 过的聚乙烯醇30Kg、白蔗糖3Kg、碳酸氢铵2Kg、碳酸氢钠3Kg、氢氧化铝8Kg、大豆油10Kg、 石錯3Kg、在高速混合机中共混10min，待用； 配三：取步骤（1)处理后的淀粉40Kg、步骤（2)处理过的长竹纤维35Kg、步骤（3)处理 过的聚乙烯醇25Kg、白蔗糖4Kg、碳酸氢铵4Kg、碳酸氢钠5Kg、氢氧化铝15Kg、大豆油15Kg、 石錯6Kg，在高速混合机中共混lOmin，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120°C、机头压力为 lOMPa、螺杆转速为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. 一种马铃薯淀粉竹长纤维复合发泡材料及其制备方法，其特征在于：由马铃薯淀 粉、长度在0. l~20mm的竹纤维、氧化钙、聚乙烯醇、白蔗糖、氢氧化钠、碳酸氢铵、碳酸氢钠、 氢氧化铝、大豆油、石蜡组成。2. 权利要求1所述复合发泡材料及其制备方法，其特征在于各组分比例及制备步骤： (1)取100份(质量份数)马铃薯淀粉与5~20份浓度为1~5%的氢氧化钠水溶液在高混 机中共混5~30min，然后静置2~24h，待用； (2 )取100份长竹纤维与5~30份浓度为5~35%的氧化钙水溶液搅拌均匀，然后20~50°C 保温静置12~72h，待用； (3) 取100份聚乙烯醇与5~15份水，在70~100°C温度下在高混机内混合2min以上， 50~70°C温度下保温待用； (4) 取步骤（1)处理后的淀粉40~90份、步骤（2)处理过的长竹纤维5~50份、步骤（3)处 理过的聚乙烯醇5~50份、白蔗糖1~6份、碳酸氢铵1~5份、碳酸氢钠1~6份、氢氧化铝2~15 份、大豆油1~15份、石錯1~6份，在高速混合机中共混5~15min，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110~180°C、机头压力 为 5~20MPa、螺杆转速为 80~110r/min。
【文档编号】C08L3/02GK105885445SQ201510163707
【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