一种木薯淀粉高耐水复合发泡材料及其制备方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术的复合发泡材料，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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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CO2和H2O，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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术的复合发泡材料，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。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℃（优选50℃）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℃（优选35℃）、30~50 r/min（优选40 r/min）搅拌1~3h（优选2h），待用；（2）取100份聚乙烯醇、10~20份（优选15份）水，60~90℃（优选80℃）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℃（优选160℃）、机头压力5~10MPa（优选7MPa）、螺杆转速50~90r/min（优选70 r/min）。本专利技术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。 具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步说明。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℃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℃、30 r/min搅拌1h，待用；（2）取100份聚乙烯醇、10份水，60℃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℃、机头压力7MPa、螺杆转速70 r/min。 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℃在反应釜中40r/min搅拌45min，然后加入5份六偏磷酸钠、4份磷酸二氢铝、3份干酵母，35℃、40r/min搅拌2h，待用；（2）取100份聚乙烯醇、15份水，80℃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℃、机头压力5MPa、螺杆转速50 r/min。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℃在反应釜中50r/min搅拌60min，然后加入6份六偏磷酸钠、5份磷酸二氢铝、4份干酵母，40℃、50r/min搅拌3h，待用；（2）取100份聚乙烯醇、20份水，90℃搅拌10min，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℃、机头压力9MPa、螺杆转速90r/min。 制备的新材料与热塑性淀粉发泡材料的拉伸强度、压缩强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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℃在反应釜中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℃，30~50转/分钟搅拌1~3小时，待用；...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾广胜，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43