一種高強(qiáng)度全生物降解復(fù)合發(fā)泡材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度全生物降解復(fù)合發(fā)泡材料及其制備方法。是以小麥淀粉和劍麻長纖維為主要原料，配合其他添加劑，利用生物、物理、化學(xué)等方法原理，采用合適的工藝步驟和參數(shù)，以螺桿擠出發(fā)泡的連續(xù)成型方式，得到一種淀粉長纖維基復(fù)合發(fā)泡材料，以實(shí)現(xiàn)提高發(fā)泡制品的拉伸強(qiáng)度、韌性、回彈性和抗壓能力，同時具有防水防腐抗菌的效果。
【專利說明】
一種高強(qiáng)度全生物降解復(fù)合發(fā)泡材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種超高拉伸強(qiáng)度環(huán)保緩沖包裝材料，尤其涉及一種小麥淀粉劍麻長 纖維復(fù)合發(fā)泡材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前大量使用的緩沖包裝材料仍是以不能降解的泡沫塑料為主，主要有EPS、EPP、 聚氨酯等泡沫塑料，由于其很難降解，因此，形成了嚴(yán)重的城市"白色污染"。現(xiàn)有可降解的 緩沖包裝材料主要還是紙制品，但紙制品成本較高、密度大、緩沖性能差、力學(xué)性能差。淀粉 是多糖類化合物，在自然環(huán)境下由微生物作用而分解，最終分解為無毒的〇) 2和Η 20,因此是 目前廣泛使用的一類可生物降解的天然高分子原料之一。其來源廣泛(玉米淀粉、馬鈴薯淀 粉、地瓜淀粉、土豆淀粉、小麥淀粉等)，且價格低廉等優(yōu)點(diǎn)。但是淀粉分子鏈含有大量羥基， 容易在分子鏈內(nèi)和分子鏈間形成氫鍵，同時淀粉結(jié)晶度高，難溶、難熔，很難成型加工，并且 其發(fā)泡材料性脆，回彈性差、防腐抗菌性能也較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有完全生物降解發(fā)泡材料成型加工困難、強(qiáng)度低、緩沖 效果差的缺點(diǎn)，充分利用小麥淀粉韌性好、劍麻長纖維強(qiáng)度優(yōu)異的特點(diǎn)，以小麥淀粉和劍麻 長纖維為主要原料，針對小麥淀粉和劍麻纖維的特點(diǎn)，配合其他添加劑，利用生物、物理、化 學(xué)等方法原理，采用合適的工藝步驟和參數(shù)，以螺桿擠出發(fā)泡的連續(xù)成型方式，得到一種淀 粉長纖維基復(fù)合發(fā)泡材料，以實(shí)現(xiàn)提高發(fā)泡制品的拉伸強(qiáng)度、韌性、回彈性和抗壓能力，同 時具有防水防腐抗菌的效果。
[0004] 本發(fā)明的復(fù)合發(fā)泡材料，由小麥淀粉、長度在10~20mm (優(yōu)選15mm)劍麻長纖維、乙 醇(工業(yè)純)、氯化鈉、氯化鎂、高錳酸鉀、麥芽糖(市場購買)、鈦白粉、氧化鋅、水、甘油、碳酸 氫鈉組成。
[0005] 各組分比例及制備步驟： (1) 取100份(質(zhì)量份數(shù)）劍麻纖維(市場購買)、10~30份(優(yōu)選20份）濃度為1~3% (優(yōu) 選2%)高錳酸鉀水溶液，共混30~60min (優(yōu)選45min)，然后在50~70°C (優(yōu)選60°C )烘干 l~3h (優(yōu)選2h)，然后將其置于高壓容器中，無氧或低氧、150~250°C (優(yōu)選200°C)、5~10MPa (優(yōu)選7MPa)處理l~3h (優(yōu)選2h)，自然冷卻后取出密封待用； (2) 取100份小麥淀粉、3~5份(優(yōu)選4份)乙醇、0. 5~1. 5份(優(yōu)選1份)氯化鈉、0. 5~1. 5 份(優(yōu)選1份）氯化鎂、1~5份(優(yōu)選3份）麥芽糖、15~35份(優(yōu)選30份）水，放入反應(yīng)釜中， 在30~60°C (優(yōu)選50°C)下、20~60 r/min (優(yōu)選40 r/min)攪拌l~3h (優(yōu)選2h)，自然冷卻 后密封待用； (3) 取步驟（1)處理后的劍麻纖維30~45份(優(yōu)選35份)、步驟（2)處理過的淀粉55~70 份(優(yōu)選65份)、800~1200目（優(yōu)選1000目）鈦白粉3~10份(優(yōu)選6份)、2000~3000目（優(yōu)選 2500目）氧化鋅5~8份(優(yōu)選6份)、3~10份(優(yōu)選5份）碳酸氫鈉、3~7份(優(yōu)選5份）甘油、 5~10份(優(yōu)選6份）7K，在高速混合機(jī)中共混l〇~3〇min (優(yōu)選15min)，密封待用； (4)將混合好的物料，通過螺桿擠出機(jī)擠出發(fā)泡，控制機(jī)頭溫度為140~180°C (優(yōu)選 160°C)、機(jī)頭壓力 20~50MPa (優(yōu)選 30MPa)、螺桿轉(zhuǎn)速 70~90r/min (優(yōu)選 80 r/min)。
[0006] 本發(fā)明充分利用小麥淀粉韌性好、粘合強(qiáng)度高、劍麻長纖維強(qiáng)度非常高的特點(diǎn)，以 乙醇、麥芽糖、氯化鈉、氯化鎂等作為糊化和交聯(lián)劑，使用特定工藝對淀粉進(jìn)行改性，然后與 特殊處理過的劍麻纖維混合，鈦白粉作為增強(qiáng)劑、潤滑劑、以及進(jìn)一步的交聯(lián)引發(fā)劑，氧化 鋅主要作為抗菌劑，甘油和水主要作為潤滑劑，有利于制品成型加工，同時與鈦白粉協(xié)同作 用，改進(jìn)制品表觀質(zhì)量，碳酸氫鈉和水作為復(fù)合發(fā)泡劑，有利于復(fù)合材料的泡孔形成與長 大，最后通過螺桿擠出，得到高強(qiáng)度、防腐抗菌的環(huán)保發(fā)泡制品。
【具體實(shí)施方式】
[0007] 以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0008] 實(shí)施例1 : (1) 取100份(質(zhì)量份數(shù)）劍麻纖維(市場購買)、10份濃度為1%高錳酸鉀水溶液，共混 30min，然后在50°C烘干lh，然后將其置于高壓容器中，無氧或低氧、150°C、5MPa處理lh，自 然冷卻后取出密封待用； (2) 取100份小麥淀粉、3份乙醇、0. 5份氯化鈉、0. 5份氯化鎂、1份麥芽糖、15份水、放 入反應(yīng)釜中，在30°C下、20 r/min攪拌lh，自然冷卻后密封待用； (3) 配一：取步驟（1)處理后的劍麻纖維30份、步驟（2)處理過的淀粉70份、800目鈦 白粉3份、2000目氧化鋅5份、3份碳酸氫鈉、3份甘油、5份水，在高速混合機(jī)中共混lOmin， 密封待用； 配二：取步驟（1)處理后的劍麻纖維35份、步驟（2)處理過的淀粉65份、1000目鈦白 粉6份、2500目氧化鋅6份、5份碳酸氫鈉、5份甘油、6份水，在高速混合機(jī)中共混15min，密 封待用； 配三：取步驟（1)處理后的劍麻纖維45份、步驟（2)處理過的淀粉55份、1200目鈦白粉 10份、3000目氧化鋅8份、10份碳酸氫鈉、7份甘油、10份水，在高速混合機(jī)中共混30min， 密封待用； (4) 將混合好的物料，通過螺桿擠出機(jī)擠出發(fā)泡，控制機(jī)頭溫度為160°C、機(jī)頭壓力 30MPa、螺桿轉(zhuǎn)速 80 r/min。
[0009] 制備的新材料與熱塑性淀粉發(fā)泡材料的拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度及抗菌率的對比如下
實(shí)施例2 : (1)取100份(質(zhì)量份數(shù)）劍麻纖維(市場購買)、20份濃度為2%高錳酸鉀水溶液，共混 45min，然后在60°C烘干2h，然后將其置于高壓容器中，無氧或低氧、200°C、7MPa處理2h，自 然冷卻后取出密封待用； (2) 取100份小麥淀粉、4份乙醇、1份氯化鈉、1份氯化鎂、3份麥芽糖、30份水，放入反 應(yīng)釜中，在50°C下，40 r/min攪拌2h，自然冷卻后密封待用； (3) 配一：取步驟（1)處理后的劍麻纖維30份、步驟（2)處理過的淀粉70份、800目鈦 白粉3份、2000目氧化鋅5份、3份碳酸氫鈉、3份甘油、5份水、在高速混合機(jī)中共混10分 鐘、密封待用； 配二：取步驟（1)處理后的劍麻纖維35份、步驟（2)處理過的淀粉65份、1000目鈦白 粉6份、2500目氧化鋅6份、5份碳酸氫鈉、5份甘油、6份水，在高速混合機(jī)中共混15min，密 封待用； 配三：取步驟（1)處理后的劍麻纖維45份、步驟（2)處理過的淀粉55份、1200目鈦白粉 10份、3000目氧化鋅8份、10份碳酸氫鈉、7份甘油、10份水，在高速混合機(jī)中共混30min， 密封待用； (4) 將混合好的物料，通過螺桿擠出機(jī)擠出發(fā)泡，控制機(jī)頭溫度為160°C、機(jī)頭壓力 30MPa、螺桿轉(zhuǎn)速 80 r/min。
[0010] 制備的新材料與熱塑性淀粉發(fā)泡材料的拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度及抗菌率的對比如下
實(shí)施例3 : (1) 取100份(質(zhì)量份數(shù)）劍麻纖維(市場購買)、30份濃度為3%高錳酸鉀水溶液，共混 60min，然后在70°C烘干3h，然后將其置于高壓容器中，無氧或低氧、250°C、lOMPa處理3h， 自然冷卻后取出密封待用； (2) 取100份小麥淀粉、5份乙醇、1. 5份氯化鈉、1. 5份氯化鎂、5份麥芽糖、35份水，放 入反應(yīng)釜中，在60°C下、60 r/min攪拌3h，自然冷卻后密封待用； (3) 配一：取步驟（1)處理后的劍麻纖維30份、步驟（2)處理過的淀粉70份、800目鈦 白粉3份、2000目氧化鋅5份、3份碳酸氫鈉、3份甘油、5份水，在高速混合機(jī)中共混lOmin， 密封待用； 配二：取步驟（1)處理后的劍麻纖維35份、步驟（2)處理過的淀粉65份、1000目鈦白 粉6份、2500目氧化鋅6份、5份碳酸氫鈉、5份甘油、6份水，在高速混合機(jī)中共混15min，密 封待用； 配三：取步驟（1)處理后的劍麻纖維45份、步驟（2)處理過的淀粉55份、1200目鈦白粉 10份、3000目氧化鋅8份、10份碳酸氫鈉、7份甘油、10份水，在高速混合機(jī)中共混30min， 密封待用； (4) 將混合好的物料，通過螺桿擠出機(jī)擠出發(fā)泡，控制機(jī)頭溫度為160°C、機(jī)頭壓力 30MPa、螺桿轉(zhuǎn)速 80 r/min。
[0011] 制備的新材料與熱塑性淀粉發(fā)泡材料的拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度及抗菌率的對比如下
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高強(qiáng)度全生物降解復(fù)合發(fā)泡材料及其制備方法，其特征在于：由小麥淀粉、長 度在10~20mm劍麻長纖維、乙醇、氯化鈉、氯化鎂、高錳酸鉀、麥芽糖、鈦白粉、氧化鋅、水、甘 油、碳酸氫鈉組成。2. 權(quán)利要求1所述復(fù)合發(fā)泡材料及其制備方法，其特征在于，包括以下組分及步驟： (1) 取100份(質(zhì)量份數(shù)）劍麻纖維，10~30份濃度為1~3%高錳酸鉀水溶液，共混 30~60min，然后在50~70°C烘干l~3h，然后將其置于高壓容器中，無氧或低氧、150~250°C、 5~10MPa處理l~3h，自然冷卻后取出密封待用； (2) 取100份小麥淀粉、3~5份乙醇、0. 5~1. 5份氯化鈉、0. 5~1. 5份氯化鎂、1~5份麥芽 糖、15~35份水，放入反應(yīng)釜中，在30~60°C下，20~60 r/min攪拌l~3h，自然冷卻后密封待 用； (3) 取步驟（1)處理后的劍麻纖維30~45份、步驟（2)處理過的淀粉55~70份、800~1200 目鈦白粉3~10份、2000~3000目氧化鋅5~8份、3~10份碳酸氫鈉、3~7份甘油、5~10份水，在 高速混合機(jī)中共混10~30min，密封待用； (4) 將混合好的物料，通過螺桿擠出機(jī)擠出發(fā)泡，控制機(jī)頭溫度為140~180°C、機(jī)頭壓力 20~50MPa、螺桿轉(zhuǎn)速 70~90r/min。
【文檔編號】B29C47/92GK105885105SQ201510163777
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年4月9日
【發(fā)明人】曾廣勝
【申請人】湖南工業(yè)大學(xué)