一种改性玉米秸秆阻燃可降解发泡材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种由改性玉米秸秆制备的发泡材料。由改性后的玉米秸秆制备的发泡材料可自然降解，通过对玉米秸秆进行酯化接枝改性解决了目前玉米秸秆生产的发泡材料易燃的问题，并且具有良好的抗压性能和高回弹率。该改性玉米秸秆发泡材料综合应用性能好，可在缓冲防震、防火隔热包装材料方面推广应用，同时对农业废弃物秸秆的综合利用具有现实意义。

A kind of flame retardant and degradable foam material of modified corn straw and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种改性玉米秸秆阻燃可降解发泡材料及其制备方法
本专利技术属于发泡材料
，具体涉及一种改性玉米秸秆及其制备的发泡材料及其制备方法。
技术介绍
合成发泡塑料因其密度小、质轻、易成型、抗冲击等优异性能，在包装、运输、建筑等众多行业广泛使用。但合成发泡材料化学性能稳定，使用废弃后在自然条件下非常难降解，造成严重的“白色污染”，也造成石油、天然气等不可再生资源及能源的消耗。回收降解，需要耗费大量成本，因此寻求环保绿色包装材料成为各国研究的关注点。由于秸秆富含氮、磷、钾等元素，以及纤维素、半纤维素和木质素等有机物质，它又是一种具有多用途且可再生的生物资源。我国是一个农业大国，近年来随着我国农业生产的发展，粮食产量大幅提高，秸秆数量也随之增多，加之省柴节煤技术的推广，使得农村中有大量富余秸秆。数据表明每年我国产生的各种秸秆废弃物约合计有7亿吨。就目前秸秆材料的实际应用看，全世界作物秸秆大部分直接还田或作为生活能源而被烧掉，有少部分用作房屋建筑材料或蔬菜生产覆盖材料等，还有部分作为草食家畜的饲料和手工艺业的原料，而真正形成工业化规模生产的秸秆资源化利用技术还不多。这不仅造成资源的极大浪费，其燃烧过程中产生的废气还同时给大气环境造成严重污染。因此如何加快秸秆材料的综合利用，实现秸秆的资源化、产业化，促进资源节约、环境保护和农民增收，是当今我国农业领域中的重要课题之一。近年来利用农作物秸杆开发研究植物纤维类缓冲包装材料是包装材料的又一研究方向。但在其生产、使用过程中，由于其不可降解和易燃性导致了一系列环境问题，同时。农业废弃物玉米秸秆是一种总量大、来源广、易降解、环保可再生的资源，因此，利用秸秆为原料开发泡沫材料是重要的发展方向。目前对玉米秸秆的利用主要是将玉米秸秆进行简单的处理或直接使用玉米秸秆粉碎后与淀粉等粘合剂、发泡剂和助剂混炼发泡，产品强度低、易燃、力学性能及应用性能不够理想。因此，对玉米秸秆的发泡材料的深度开发，提高玉米秸秆发泡材料的各项性能是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提出一种改性玉米秸秆及其制备的发泡材料。该发泡材料是一种廉价、难燃、无毒无害、可自然降解的植物纤维发泡材料，具有较好抗压性能、回弹性和阻燃性。在缓冲防震、防火隔热包装材料方面有着广泛的应用前景。同时以农业废弃物为原料，来源广泛，实现了秸秆的综合利用，代替现有发泡材料，具有可观的经济效益，环保节能。本专利技术还提供了一种能够制备阻燃性能良好的发泡材料的改性玉米秸秆，由玉米秸秆酯化和接枝改性制备而成。该酯化-接枝改性玉米秸秆本身具有阻燃性，能够实现减少阻燃剂的使用或不添加阻燃剂，进而提高材料的强度、弹性、色泽等方面的性能，拓宽材料的应用范围。减少阻燃剂或不添加阻燃剂，能够提高材料的强度、弹性、色泽等方面的性能，拓宽材料的应用范围。本专利技术的另一目的是提供一种该改性玉米秸秆发泡材料的制备方法，包括以下几个步骤：步骤一、对玉米秸秆进行酯化和接枝改性，得到酯化-接枝改性玉米秸秆；本专利技术中，酯化-接枝改性玉米秸秆的制备包括以下几个步骤：步骤1、对玉米秸秆进行预处理；步骤2、对预处理过的玉米秸秆进行酯化，得到酯化玉米秸秆；步骤3、对酯化玉米秸秆进行接枝改性，得到酯化-接枝改性玉米秸秆。步骤二、以酯化-接枝改性玉米秸秆为原料，制备发泡浆料；步骤三、将发泡浆料倒入模具中，模压发泡，得到玉米秸秆发泡材料。通过以上方法制备的改性玉米发泡材料具有优异的抗压性和回弹性，能够自然降解，对比现有技术制备的秸秆发泡材料具有良好阻燃性。而且原料不但易得，还能解决国内大批量秸秆的有效利用问题，具有环保和经济双重收益。该改性玉米秸秆发泡材料具备以下技术效果：(1)自然的玉米秸秆反应活性差，通过预处理玉米秸秆，可以得到玉米秸秆中的活性成分，并可以部分去除玉米秸秆中较难反应的木质素。(2)经过本专利技术中得到的酯化-接枝改性玉米秸秆富含阻燃元素和活性基团，是一种绿色环保、制备成本低的植物纤维单体，可替代合成树脂类单体，直接交联聚合反应制备阻燃材料。(3)利用改性后的玉米秸秆制备的发泡材料保持了玉米秸秆发泡材料的可自然降解性，并且通过改性接枝解决了目前玉米秸秆生产的发泡材料易燃的问题，拓展了材料的应用领域。(4)改性过程中引入了活性基团，实现了交联共聚，进而提高了材料的抗压强度。(5)通过使用增塑剂改善了玉米秸秆发泡材料的塑性、抗压性能和回弹率，进而改善了材料的缓冲性能。(6)采用无机发泡剂和有机发泡剂混合发泡，进一步降低了成本。(7)得到的改性玉米秸秆发泡材料综合应用性能好，可在缓冲防震、防火隔热包装材料方面推广应用，同时对农业废弃物秸秆的综合利用具有现实意义。附图说明图1示出本专利技术中一种改性玉米秸秆阻燃可降解发泡材料的制备流程图；图2示出本专利技术中一种玉米秸秆粉末和预处理玉米秸秆的红外光谱图；图3示出本专利技术中一种酯化玉米秸秆的红外光谱图；图4示出本专利技术中一种酯化-接枝玉米改性秸秆的红外光谱图；图5示出本专利技术中一种玉米秸秆和预处理玉米秸秆的X-射线衍射谱图；图6示出本专利技术中一种酯化玉米秸秆的X-射线衍射谱图；图7示出本专利技术中一种酯化-接枝改性玉米秸秆的X-射线衍射谱图；图8示出本专利技术实施例1中玉米秸秆、实施例1中预处理玉米秸秆、实施例2制备的酯化玉米秸秆、实施例2制备的酯化-接枝改性玉米秸秆的热重图；图9a示出本专利技术实施例1中玉米秸秆的SEM图；图9b示出本专利技术实施例1中得到的预处理玉米秸秆的SEM图；图9c示出本专利技术实施例2制备的酯化玉米秸秆的SEM图；图9d示出本专利技术实施例2制备的酯化-接枝改性玉米秸秆的SEM图；图9e示出本专利技术中实施例3制备的改性玉米秸秆阻燃可降解发泡材料的SEM图；图10示出本专利技术中实施例3制备的改性玉米秸秆阻燃可降解发泡材料的降解效果图；图11示出本专利技术中改性玉米秸秆用量对改性玉米秸秆阻燃可降解发泡材料的抗压能力及回弹率的影响变化图；图12示出本专利技术中交联剂丙烯酰胺的用量对改性玉米秸秆阻燃可降解发泡材料的抗压能力及回弹率的影响变化图；图13示出本专利技术中有机发泡剂及引发剂偶氮二异丁腈的用量对改性玉米秸秆阻燃可降解发泡材料的抗压能力及回弹率的影响变化图；图14示出本专利技术中溶剂兼无机发泡剂水的用量对改性玉米秸秆阻燃可降解发泡材料的抗压能力及回弹率的影响变化图。具体实施方式下面通过具体实施方式对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。为了提高现有玉米秸秆发泡材料的各项性能，突破现有玉米秸秆发泡材料使用的局限性，本专利技术提供了一种综合性能良好的改性玉米秸秆发泡材料以及该发泡材料的制备方法。具体制备过程包括以下几个步骤。步骤一、对玉米秸秆进行酯化和接枝改性，得到酯化-接枝改性玉米秸秆。本专利技术中，提供的一种能够制备阻燃性能良本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种玉米秸秆发泡材料，其特征在于，由酯化和接枝改性玉米秸秆发泡制备。/n

【技术特征摘要】
1.一种玉米秸秆发泡材料，其特征在于，由酯化和接枝改性玉米秸秆发泡制备。


2.一种玉米秸秆发泡材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
步骤一、对玉米秸秆进行酯化和接枝改性，得到酯化-接枝改性玉米秸秆；
步骤二、以酯化-接枝改性玉米秸秆为原料，制备发泡浆料；
步骤三、将发泡浆料倒入模具中，模压发泡，得到玉米秸秆发泡材料。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤一包括以下步骤：
步骤1、对玉米秸秆进行预处理；
步骤2、对预处理过的玉米秸秆进行酯化，得到酯化玉米秸秆；
步骤3、对酯化玉米秸秆进行接枝改性，得到酯化-接枝改性玉米秸秆。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤二中，
将酯化-接枝改性玉米秸秆与溶剂、交联剂、发泡剂、引发剂混合，搅拌均匀。


5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，步骤二中，首先将交联剂加入到溶剂中，磁力搅拌至交联剂完全溶解；进一步地，加入发泡剂、引发剂，搅拌均匀；更进一步地，加入酯化-接枝改性玉米秸秆和增塑剂，搅拌均匀至糊状。


6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，步骤二中，
所述溶剂为水，醇类溶剂，如乙醇、甲醇、丙醇，或者酚类溶剂，如苯酚、邻甲酚，优选水或乙醇，更优选为水，
所述交联剂为酰胺类，如丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺，二元羧酸类，如丁二酸酐、丁二酰氯，或者二元醛类，如乙二醛、丙二醛、丁二醛，优选酰胺类和二元醛类，更优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏琼，王彦斌，梁双，王鸿灵，庞少峰，孙初锋，吴尚，魏亚军，贺丰洋，孙希阳，袁苗苗，
申请(专利权)人：西北民族大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62