一种制备发泡缓冲包装材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备发泡缓冲包装材料的方法，属于发泡材料制备技术领域。本发明专利技术的方法是将纤维、表面活性剂和水混合得浆料；将浆料搅拌至呈泡沫状，得泡沫纤维；对泡沫纤维进行真空抽滤，至肉眼观察不到水线；然后干燥至含水量10％以下即可。本发明专利技术的方法，以自然界中大量存在的植物为主要原料，原料来源广泛、可完全自然降解及再生；采用常温低压机械搅拌一步成型法，制备方法简单；所制备备的材料密度在0.1g/cm3以下、回弹性高于80%、断裂伸长率高于200%、抗张强度（指数）高于10 Nm/g，具备抗冲防震、吸音防潮、绝缘保温等优良特性。

Method for preparing foaming buffer packaging material

The invention relates to a method for preparing foamed cushion packaging material, which belongs to the technical field of foaming material preparation. The method of the invention is fiber, surfactant and water slurry; the slurry stirring to a foam, foam fiber; vacuum filtration on the foam fiber, visible to the eye to the waterline; then drying to a moisture content below 10%. The method of the invention, the existence of a large number of natural plants as the main raw material, wide source of raw materials, can be completely natural degradation and regeneration; low pressure mechanical stirring at room temperature by one-step molding method, the preparation method is simple; the density of the preparation material below 0.1g/cm3, resilience is higher than 80% and the elongation is higher than 200%, anti the tensile strength is higher than 10 Nm/g (index), with impact shock, sound-absorbing moisture-proof, insulation and other excellent properties.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备发泡缓冲包装材料的方法，属于发泡材料制备

技术介绍
进入21世纪以来，随着世界经济的快速发展及人民消费水平的提高，包装已成为人们生活和贸易活动中必不可少的重要组成部分。其中，基于聚苯乙烯（EPS）的泡沫缓冲包装材料，因其质轻、防震、机械性能好，且具备良好的加工性能和装饰性能，被广泛应用于电子产品、家用电器、机械产品和仪器仪表等领域，受到国内外普遍关注。然而，一方面由于大多数缓冲包装材料的原料来源于不可再生的石油资源，造成能源危机的进一步加剧。另一方面在生产及废弃物处理过程中均对环境产生严重污染，如生产过程中使用的氟氯烃等严重破坏大气臭氧层；在燃烧或填埋的过程中，会释放出包括二氧化硫在内的多种有毒害物质，造成空气、土壤和水体污染，导致生态环境恶化。为促进人与自然的和谐相处，一些较发达国家都制定法律明令禁止使用泡沫塑料进行进口工业产品的包装，以改善当前日益严峻的环境与资源问题。因此，寻求开发一种新型环保包装材料替代泡沫塑料产品具有十分重要的意义。针对目前这种现状，利用可再生的农业废弃生物质资源为原料，研发具有可降解性能的生物质包装材料与制品，不仅原料来源可观、取材方便，使废弃的生物质资源得到重新利用，提高资源利用率，进一步缓解资源短缺的压力，而且该类材料可避免“白色污染”对环境所造成的破坏，从而有效改善生态环境，同时可满足国内外包装市场的需求，具有深远的经济意义和社会意义，已成为近年来各国的研究热点。CN1147978公开了“一种用植物制造的发泡材料”，该发泡材料利用植物纤维、果实和多种无毒助剂为原料，经蒸煮、磨浆、漂泊等工序处理后用超声波发泡成形。CN101481506公开了一种以植物纤维、淀粉发泡全降解材料防水制品，采用植物纤维、淀粉和防水剂共混挤出发泡得到密集较小的发泡产品。CN105542233披露了一种以纤维素粘胶溶液为原料，利用稳压调节器进行加热固化成型制备发泡材料的方法。CN103627023公开了一种以纤维素溶液、表面活性剂为原料，经机械搅拌、烘箱烘培、去离子水浸泡、洗涤、干燥等功效制备发泡材料的方法。然而，这几种方法或添加较多助剂（发泡剂、胶粘剂、润滑剂或填料等），或制备工艺较为复杂且发泡过程伴随高温高压，需要耗费大量能源，抑或需要先将纤维素制成溶液，生产成本较高、发泡倍率不足，而在高发泡倍率后又存在成型能力差、缓冲性差、强度无法保证、且成型困难等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种密度在0.1g/cm3以下、回弹性高于80%、断裂伸长率高于200%、抗张强度（指数）高于10Nm/g的发泡缓冲包装材料的制备方法。技术方案：一种制备发泡缓冲包装材料的方法，包括如下步骤：将纤维、表面活性剂和水混合得浆料；将浆料搅拌至呈泡沫状，得泡沫纤维；对泡沫纤维进行真空抽滤，至肉眼观察不到水线；然后干燥至含水量10％以下即可；真空抽滤时的真空度为0.01-0.1Mpa；浆料中纤维的含量不低于0.1％，表面活性剂相对于纤维的用量不低于1％；所述百分数为质量百分数。实验研究发现：第一、如果采用自然脱水的方式对泡沫纤维进行脱水，所需脱水时间长，在脱水过程中气泡会破裂，尤其是下层气泡的破裂数量远远高于上层气泡的破裂数量；一方面会导致泡沫纤维坍塌，无法形成发泡材料；另一方面，会导致所形成的发泡材料的上下密度不一致，且发泡材料的整体密度偏大，无法达到发泡材料的性能要求。采用真空抽滤的脱水方式对泡沫纤维进行脱水，能快速脱水；但是，必须严格控制真空度及抽滤时间；如果真空度过高、抽滤时间过长，会导致气泡大量破裂，无法获得发泡材料；如果真空度过低、抽滤时间过短，难以成型，在转移至干燥设备过程中，会坍塌，无法获得发泡材料；因此，本专利技术严格限定的真空度及抽滤程度。优选的，真空度为0.03～0.06Mpa；在此条件下，抽滤更容易控制。第二、如果浆料中纤维的含量过低，虽然能形成泡沫纤维，但是由于作为支撑结构的纤维含量少，所形成的泡沫纤维不稳定，在将其从容器中取出的过程中，泡沫纤维塌陷，无法成型，而无法获得发泡材料；因此，本专利技术严格限定了纤维含量的下限。如果浆料中纤维的含量过高，则会使得搅拌难度提高，浆料难以完全泡沫化，而且使得干燥难度变大、显著提高干燥成本；因此，优选的，纤维的含量不高于5％；更优选的，纤维的含量为0.5-3％。第三、如果表面活性剂的用量过低，则无法将浆料彻底泡沫化；无论如何搅拌，总是存在流动的浆料，无法形成稳定的泡沫纤维，无法将其从容器中取出，而无法获得发泡材料；因此，本专利技术严格限定了表面活性剂的下限。如果表面活性剂的用量过高，则显著提高生产成本；因此，优选的，表面活性剂的含量不高于20％；更优选的，表面活性剂的含量为5-10%。第四，纤维长度决定产品的强度、回弹性、均匀度、孔隙度、孔径等性能，纤维过长会导致产品的强度、回弹性、均匀度下降，纤维过短会导致产品孔隙度下降；因此，优选的，纤维的长度为20-50μm。上述方法，还包括以下步骤，在对泡沫纤维进行真空抽滤之前，将泡沫纤维加入到模具中。上述方法，搅拌可由任何一种搅拌设备提供，为了快速获得泡沫纤维，优选的，搅拌速度在500～2000r/min之间，更为优选的是1000～1500r/min。上述方法，所述泡沫纤维的体积可以根据目的产物的表观密度确定，优选的，泡沫纤维的体积是浆料体积的1.05-1.8倍；更优选的，泡沫纤维的体积是浆料体积的1.2-1.4倍。上述方法，为了降低成本，同时获得绿色、可循环、无污染、可降解的产品；优选的，所述纤维为植物纤维；所述植物纤维来源于稻草、麦秆、玉米秆、高粱秆、棉杆、芦苇、龙须草、亚麻叶和椰子壳中的至少一种。上述方法，所述表面活性剂为具备发泡性能的任意表面活性剂；可以是十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱、十二烷基乙氧基磺基甜菜碱、十四烷基磺基甜菜碱、十四烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱、十六烷基磺基甜菜碱、十八烷基乙氧基磺基甜菜碱、十八烷基二甲基磺丙基甜菜碱、十六烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱、癸烷基二甲基羟丙基磺基甜菜碱、十六烷酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱、十八酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱、月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、椰子油磷酸酯甜菜碱、十二烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱、十四烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱、十六烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱、十八烷基羟丙基磷酸酯甜菜碱、吐温20、吐温40、吐温80、吐温85以及纸浆废液中的至少一种。上述方法，干燥处理可由包括常温干燥、烘箱干燥、真空干燥和冷冻干燥在内的任何一种干燥方式提供。上备方法，可以将泡沫纤维置于模具之后进行真空抽滤；所述模具形状为所需制备的包装容器形状；可以是方型、圆型、管型、杯型和薄片型等各种形状。本专利技术制备的发泡缓冲包装材料，密度在0.1g/cm3以下、回弹性高于80%、断裂伸长率高于200%、抗张强度（指数）高于10Nm/g。本专利技术以自然界中大量存在的植物为主要原料，采用常温低压机械搅拌一步成型法，制备一种新型绿色发泡缓冲包装材料。该产品原料来源广泛、可完全自然降解及再生，且具备抗冲防震、吸音防潮、绝缘保温等优良特性。该技术不仅可以实现生物质材料在包装领域对石油原料的有效替代，而且在一定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备发泡缓冲包装材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：将纤维、表面活性剂和水混合得浆料；将浆料搅拌至呈泡沫状，得泡沫纤维；对泡沫纤维进行真空抽滤，至肉眼观察不到水线；然后干燥至含水量10％以下即可；真空抽滤时的真空度为0.01‑0.1Mpa；浆料中纤维的含量不低于0.1％，表面活性剂相对于纤维的用量不低于1％；所述百分数为质量百分数。

【技术特征摘要】
1.一种制备发泡缓冲包装材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：将纤维、表面活性剂和水混合得浆料；将浆料搅拌至呈泡沫状，得泡沫纤维；对泡沫纤维进行真空抽滤，至肉眼观察不到水线；然后干燥至含水量10％以下即可；真空抽滤时的真空度为0.01-0.1Mpa；浆料中纤维的含量不低于0.1％，表面活性剂相对于纤维的用量不低于1％；所述百分数为质量百分数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，真空度为0.03～0.06Mpa。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，纤维的含量不高于5％，表面活性剂的含量不高于20％。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，纤维的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国栋，宋兆萍，刘温霞，王慧丽，于得海，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37