本发明专利技术公开了一种玉米淀粉针叶木纤维复合发泡材料及其制备方法。是由热塑性玉米淀粉、50~100目的针叶木纤维、可降解树脂、交联剂、复合发泡剂、增容剂混合后经螺杆挤出机熔融共混挤出发泡得到的产品。所述热塑性玉米淀粉是由玉米淀粉和复合增塑剂按照玉米淀粉：复合增塑剂=100：20~40混合，通过单螺杆挤出机挤出得到的产品。本发明专利技术采用增塑剂甘油/尿素将玉米淀粉改性成热塑性淀粉；又添加可降解树脂，提高发泡材料熔体强度，保证材料的压缩强度和提高材料耐水性；针木叶纤维经过一定浓度的氢氧化钠溶液预处理，除去部分半纤维素和木质素等杂质，其纤维本身具有很好的机械强度，可以增强材料力学性能。该产品价廉、耐水性和压缩强度良好，且可完全生物降解、无毒环保。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种缓冲包装材料，尤其涉及一种玉米淀粉针叶木纤维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，不耐水，回弹性差。目前已有植物纤维淀粉完全降解材料的研究，植物纤维来源丰富，如花生壳、废纸粉、麦秆、木屑、竹纤维、针叶木、秸秆等。植物纤维的加入可提供一定的机械强度，提高了热塑性淀粉的吸湿性，并且有利于提高材料生物降解性能。但其耐水性也有限，长期在潮湿空气中容易吸湿，从而使其机械强度下降，影响包装的质量和效果。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。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，并且耐水性差，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完全生物降解发泡材料的缺点, 提供一种玉米淀粉针叶木纤维复合发泡材料，以实现提高耐水性，提高压缩强度， 最终符合缓冲包装材料的要求，实现“代纸代塑”的目标。本专利技术的玉米淀粉针叶木纤维复合发泡材料，由热塑性玉米淀粉、50~100目（优选80目）的针叶木纤维、可降解树脂、交联剂、复合发泡剂、增容剂混合后经螺杆挤出机熔融共混挤出发泡得到的产品。其中热塑性玉米淀粉为40~60份（优选50份）；50~100目的针叶木纤维5~15份（优选10份）；可降解树脂20~40份（优选30份）；交联剂4~10份（优选6份）；增容剂4~10份（优选6份）。所述热塑性玉米淀粉是由玉米淀粉和增塑剂按照玉米淀粉：混合增塑剂=100:20~40（优选100:30）混合，通过螺杆挤出机挤出得到的产品。所述的复合增塑剂是甘油和尿素的混合物，其甘油：尿素=2:1~4（优选2:3）。所述针叶木纤维（首选松木）是将针叶木经过粉碎，过50~100目筛，然后浸泡在温度30℃~40℃（优选35℃）的质量百分比为5%~12%（优选7%）的氢氧化钠的水溶液中10~30min（优选20min），其中，针叶木纤维与氢氧化钠水溶液质量比为1:0.5~1.5（优选1:1），再放置在50℃~70℃（优选60℃）的恒温烘箱中经过24h~48h（优选36h）干燥所得的产品。所述可降解树脂为聚乳酸（PLA）与水的混合物，PLA：水=1:0.03~0.12（优选1:0.1）。所述交联剂为氢氧化钙。所述复合发泡剂为偶氮二甲酰胺、氧化锌和水，三者的质量比为2:1~3:0.5~1（优选2:2:0.5），质量总和占其他物料之和的1~5%（优选3%）。所述增容剂为乙烯-乙烯醋酸酯共聚物（EVA）。其制备方法包括以下步骤：（1）将玉米淀粉与复合增塑剂按照玉米淀粉：复合增塑剂按100:20~40比例混合，通过单螺杆挤出机挤出得到热塑性淀粉，待用；（2）将针叶木在植物粉碎机中粉碎，过50~100目筛，然后浸泡在温度30~40℃的质量百分比为5~12%的氢氧化钠的水溶液中10~30min，其中，针叶木纤维与氢氧化钠水溶液质量比为1:0.5~1.5，再放置在50~70℃的恒温烘箱中经过24~48h干燥所得的产品；（3）备料：按照热塑性玉米淀粉为40~60份；50~100目的针叶木纤维5~15份；可降解树脂20~40份；交联剂4~10份；增容剂4~10份备料；（4）将热塑性淀粉40~60份、处理好的针叶木纤维5~15份、可降解树脂20~40份、增容剂4~10份，在高速混合机中混合8~15min（优选10min），再加入交联剂4~10份，复合发泡剂占其他物料之和的1~5%在高速混合机中10~15min（优选10min）；（5）通过双螺杆挤出机挤出发泡，控制机头温度为120~150℃（优选130℃），机头压力0.5~50MPa（优选10MPa），螺杆转速100~120r/min（优选110 r/min）。本专利技术充分利用了植物纤维和淀粉的可生物降解、对环境友好、资源丰富、价格低廉等优点，在材料性能上起到有效的协调作用和互补作用。特别是针叶木纤维具有强度高、杂质少的优点，有利于提高复合发泡材料的抗压性。将玉米淀粉与复合增塑剂（甘油和尿素）通过双螺杆挤出机挤出得到热塑性淀粉，由于尿素和甘油都是小分子，可以与淀粉中的羟基形成氢键，从而使尿素和甘油起到增塑玉米淀粉的作用，赋予淀粉热塑加工性。又添加可降解树脂，熔融流动性好，机械强度高，因此可以作为粘合剂和增强剂，有效改善植物纤维与淀粉之间的均匀混合，提高发泡材料的耐水性以及压缩强度。增容剂EVA可以降低改善物料间的相互摩擦力，提高物料间的界面相互作用力，一方面有利于保证材料的力学性能，另一方面可以提高生产效率。氢氧化钙作为交联剂，少量加入可以提高材料的耐水性、尺寸稳定性。该产品价廉、耐水性和压缩强度良好，且可完全生物降解、无毒环保。 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）将玉米淀粉10 Kg，与增塑剂（甘油1 Kg、尿素1 Kg）混合，通过单螺杆挤出机挤出得到热塑性淀粉12 Kg，待用；（2）将针叶木在植物粉碎机中粉碎，经过50目筛，得针叶木纤维，然后浸泡在30℃的质量百分比为5%的氢氧化钠的水溶液中30min，其中，废纸浆纤维与氢氧化钠水溶液质量比为1：0.5，再放置在50℃的恒温烘箱中经过48h干燥，得处理好的针叶木纤维；（3）将热塑性淀粉12 Kg、处理好的针叶木纤维2 Kg、可降解树脂聚乳酸3.8 Kg、水0.2 Kg、增容剂EVA 1Kg，在高速混合机中混合15min。再加入交联剂氢氧化钙1 Kg、偶氮二甲酰胺0.1 Kg、氧化锌0.1 Kg、水0.05 Kg，在高速混合机中混合10min。最后在机头温度120℃、机头压力2MPa、螺杆转速100r/min的双螺杆挤出机挤出发泡。制备的新材料与热塑性淀粉发泡材料的拉伸强度、压缩强度及吸水率对比如下表实施例2：（1）将玉米淀粉5 Kg、与增塑剂（甘油0.5 Kg、尿素0.5 Kg）混合，通过单螺杆挤出机挤出得到热塑性淀粉6 Kg，待用；（2）将针叶木在植物粉碎机中粉碎，经过70目筛，得针叶木纤维，然后浸泡在30℃的质量百分比为5%的氢氧化钠的水溶液中30min，其中，废纸浆纤维与氢氧化钠水溶液质量比为1:0.5，再放置在50℃的恒温烘箱中经过48h干燥所得处理好的针叶木纤维，待用；（3）将热塑性淀粉6 Kg、处理好的针叶木纤维0.5 Kg、可降解树脂聚乳酸1.9 Kg、水0.1 Kg、增容剂EVA 0.5 Kg，在高速混合机中混合15min。再加入交联剂氢氧化钙1 Kg、偶氮二甲酰胺0.1 Kg、氧化锌0.1 Kg、水0.05 Kg，在高速混合机中混合10min。最后在机头温度120℃、机头压力3MPa、螺杆转速100r/min的双螺杆挤出机挤出发泡。制备的新材料与热塑性淀粉发泡材料的拉伸强度、压缩强度及吸水率对比如下表实施例3：（1）将玉米淀粉3.8 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种玉米淀粉针叶木纤维复合发泡材料及其制备方法，其特征在于：由热塑性玉米淀粉、50~100目的针叶木纤维、可降解树脂、交联剂、复合发泡剂、增容剂混合后经双螺杆挤出机熔融共混挤出发泡得到的产品。
【技术特征摘要】
1.一种玉米淀粉针叶木纤维复合发泡材料及其制备方法，其特征在于：由热塑性玉米淀粉、50~100目的针叶木纤维、可降解树脂、交联剂、复合发泡剂、增容剂混合后经双螺杆挤出机熔融共混挤出发泡得到的产品。2.根据权利要求书1所述的复合发泡材料，其特征在于：所述复合增塑剂是甘油和尿素的混合物，其甘油：尿素=2:1~4，可降解树脂为聚乳酸（PLA）与水的混合物；PLA：水=1:0.03~0.12；交联剂为氢氧化钙；复合发泡剂为偶氮二甲酰胺、氧化锌和水，三者的质量比为2:1~3:0.5~1，其质量总和占其他物料之和的1~5%；增容剂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）。3.根据权利要求书1所述的复合发泡材料及其制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将玉米淀粉与复合增塑剂按照玉米淀粉：复合增塑剂=100:20~40比例混合，通过单螺杆挤出机挤出得到热塑性淀粉，待用；（2）将...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾广胜，陈一，钟衡，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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