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

本发明专利技术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。本发明专利技术产品具有高强度、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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。
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。本专利技术的复合发泡材料，由马铃薯淀粉、长度在0.1~20mm（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。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10min），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℃（优选30℃）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℃（优选90℃）温度下在高混机内混合2min以上（优选2min），50~70℃（优选60℃）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）、石蜡1~6份（优选3份），在高速混合机中共混5~15min（优选10min），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℃（优选140℃）、机头压力为5~20MPa（优选10MPa）、螺杆转速为80~110r/min（优选90 r/min）。本专利技术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。本专利技术中，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）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匀，然后20℃保温静置12h，待用；（3）取100份聚乙烯醇与5份水，在70℃温度下在高混机内混合2min以上，50℃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1Kg、碳酸氢铵1Kg、碳酸氢钠2Kg、氢氧化铝4Kg、大豆油5Kg、石蜡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、石蜡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、石蜡6Kg，在高速混合机中共混10min，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℃、机头压力为10MPa，螺杆转速为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10min，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℃保温静置36h，待用；（3）取100份聚乙烯醇与10份水，在90℃温度下在高混机内混合2min以上，60℃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1Kg、碳酸氢铵1Kg、碳酸氢钠2Kg、氢氧化铝4Kg、大豆油5Kg、石蜡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、石蜡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、石蜡6Kg，在高速混合机中共混10min，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℃、机头压力为10MPa、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℃保温静置72h，待用；（3）取100份聚乙烯醇与15份水，在90℃温度下在高混机内混合2min以上，60℃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1Kg，碳酸氢铵1Kg，碳酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
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0.1~20mm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。

【技术特征摘要】
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0.1~20mm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。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℃保温静置12~72h，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