一种轻质高倍率生物降解复合发泡材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种轻质高倍率生物降解复合发泡材料及其制备方法。选用韧性优异的小麦淀粉、密度低的桉木纤维为主要原材料，通过生物、物理、化学等方法，设置合适的工艺步骤和参数，利用螺杆挤出设备，在合适的温度、压力、转速下挤出发泡成型，得到发泡倍率高、表观质量好、韧性优良、回弹性好的发泡制品。
【专利说明】
一种轻质高倍率生物降解复合发泡材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种低密度生态环保缓冲包装材料，尤其涉及一种小麦淀粉桉木纤维 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、隔音、保温等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以植物纤维为原材料的纸制品，但纸制品成本较高，密 度大，缓冲效果差。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，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植物纤维基发泡材料成型加工困难、表观质量 差、发泡倍率低、缓冲效果差、容易变脆等缺点，选用韧性优异的小麦淀粉、密度低的桉木纤 维为主要原材料，通过生物、物理、化学等方法，设置合适的工艺步骤和参数，利用螺杆挤出 设备，在合适的温度、压力、转速下挤出发泡成型，得到发泡倍率高、表观质量好、韧性优良、 回弹性好的发泡制品。
[0004] 本发明的复合发泡材料，由小麦淀粉、氨水、氯化钠、滑石粉、柠檬酸、桉木纤维、石 蜡、碳酸氢钠组成。
[0005] 各组分比例及制备步骤： (1) 取100份(质量份数）物理或化学制浆法所得桉木纤维(市场购买)，其含水率在 3~15% (优选8%)，将其置于高压容器中，无氧或低氧、90~150°C (优选120°C)，l~10MPa (优 选6MPa)处理60~180min (优选120min)，自然冷却后取出待用； (2) 取100份小麦淀粉、20~50份(优选35份)含氨3~10% (优选8%)的氨水、1~3份(优 选2份)氯化钠，在叶片混合爸中以20~50 r/min (优选40 r/min)混合]~3h (优选2h)，待 用； (3) 取步骤（1)处理后的桉木纤维10~40份(优选30份)、步骤（2)处理过的淀粉60~90 份(优选70份)、800~1200目（优选1000目）滑石粉3~10份(优选6份)、5~10份(优选8 份）柠檬酸、3~10份(优选5份）碳酸氢钠、3~10份(优选6份）石蜡，在高速混合机中共混 10~30min (优选 15min)，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100~150°C (优选 130°C)、机头压力 l~5MPa (优选 3MPa)、螺杆转速 50~90r/min (优选 70 r/min)。
[0006] 本发明充分利用小麦淀粉韧性好、桉木纤维密度小的特点，并以氨水、氯化钠、水 在一定温度和搅拌速度下部分糊化和酯化，然后在柠檬酸、钠离子、残余氨根离子等作用下 对淀粉进行交联并与处理后的桉木纤维接枝，滑石粉主要起增强作用，同时协同石蜡、水起 润滑作用，增加复合材料的加工流动性，碳酸氢钠、水、残余氨气作为复合发泡剂，有利于复 合材料的泡孔形成与长大，最后通过螺杆挤出，得到高发泡倍率、高韧性、高强度的环保发 泡制品。
【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)物理或化学制浆法所得桉木纤维(市场购买)，其含水率在3%， 将其置于高压容器中，无氧或低氧、90°C、lMPa处理60min，自然冷却后取出待用； (2) 取100份小麦淀粉、20份含氨3%的氨水、1份氯化钠，在叶片混合釜中以20 r/min 钟混合lh，待用； (3) 配一：取步骤（1)处理后的桉木纤维10份、步骤（2)处理过的淀粉90份、800目滑 石粉3份、5份柠檬酸、3份碳酸氢钠、3份石蜡，在高速混合机中共混lOmin (优选15min)， 待用； 配二：取步骤（1)处理后的桉木纤维30份、步骤（2)处理过的淀粉70份、1000滑石粉 6份、8份柠檬酸、5份碳酸氢钠、6份石蜡，在高速混合机中共混15min，待用； 配三：取步骤（1)处理后的桉木纤维40份、步骤（2)处理过的淀粉60份、1200目滑石 粉10份、10份柠檬酸、10份碳酸氢钠、10份石蜡，在高速混合机中共混30min，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130°C、机头压力 3MPa、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、伸长率、发泡率及吸水率对比 如下表
实施例2 : (1) 取100份(质量份数)物理或化学制浆法所得桉木纤维(市场购买)，其含水率在8%， 将其置于高压容器中，无氧或低氧、120°C、6MPa处理120min，自然冷却后取出待用； (2) 取100份小麦淀粉、35份含氨8%的氨水、2份氯化钠，在叶片混合釜中以40 r/min 钟混合2h，待用； (3) 配一：取步骤（1)处理后的桉木纤维10份、步骤（2)处理过的淀粉90份、800目滑 石粉3份、5份柠檬酸、3份碳酸氢钠、3份石蜡，在高速混合机中共混lOmin (优选15min)， 待用； 配二：取步骤（1)处理后的桉木纤维30份、步骤（2)处理过的淀粉70份、1000滑石粉 6份、8份柠檬酸、5份碳酸氢钠、6份石蜡、在高速混合机中共混15min，待用； 配三：取步骤（1)处理后的桉木纤维40份、步骤（2)处理过的淀粉60份、1200目滑石 粉10份、10份柠檬酸、10份碳酸氢钠、10份石蜡，在高速混合机中共混30min，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130°C、机头压力 3MPa、螺杆转速 70 r/min。
[0010] 制备的新材料与热塑性淀粉发泡材料的拉伸强度、伸长率、发泡率及吸水率对比 如下表
实施例3 : (1) 取100份(质量份数)物理或化学制浆法所得桉木纤维(市场购买)，其含水率在15%， 将其置于高压容器中，无氧或低氧、150°C、10MPa处理180min，自然冷却后取出待用； (2) 取100份小麦淀粉，50份含氨10%的氨水，3份氯化钠，在叶片混合釜中以50 r/min 混合3h，待用； (3) 配一：取步骤（1)处理后的桉木纤维10份、步骤（2)处理过的淀粉90份、800目滑 石粉3份、5份柠檬酸、3份碳酸氢钠、3份石蜡，在高速混合机中共混lOmin (优选15min)， 待用； 配二：取步骤（1)处理后的桉木纤维30份、步骤（2)处理过的淀粉70份、1000滑石粉 6份、8份柠檬酸、5份碳酸氢钠、6份石蜡，在高速混合机中共混15min，待用； 配三：取步骤（1)处理后的桉木纤维40份、步骤（2)处理过的淀粉60份、1200滑石粉 10份、10份柠檬酸、10份碳酸氢钠、10份石蜡，在高速混合机中共混30min，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130°C、机头压力 3MPa、螺杆转速 70 r/min。
[0011] 制备的新材料与热塑性淀粉发泡材料的拉伸强度、伸长率、发泡率及吸水率对比 如下表
【主权项】
1. 一种轻质高倍率生物降解复合发泡材料及其制备方法，其特征在于：由小麦淀粉、 氨水、氯化钠、滑石粉、柠檬酸、桉木纤维、石蜡、碳酸氢钠组成。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）物理或化学制浆法所得桉木纤维(市场购买)，其含水率在 3~15%，将其置于高压容器中，无氧或低氧、90~150°C、l~10MPa处理60~180min，自然冷却后 取出待用； (2) 取100份小麦淀粉、20~50份含氨3~10%的氨水、1~3份氯化钠，在叶片混合釜中以 20~50 r/min 混合 l~3h，待用； (3 )取步骤（1)处理后的桉木纤维10~40份、步骤（2 )处理过的淀粉60~90份、800~1200 目滑石粉3~10份、5~10份柠檬酸、3~10份碳酸氢钠、3~10份石蜡，在高速混合机中共混 10~30min，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100~150°C、机头压力 l~5MPa、螺杆转速 50~90r/min。
【文档编号】C08L97/02GK105985536SQ201510163769
【公开日】2016年10月5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