本发明专利技术属于发泡材料领域，尤其涉及一种淀粉基复合泡沫材料及其制备和应用。本发明专利技术提供的制备方法包括以下步骤：a)将淀粉、环保型离子液体、水、生物酶和淀粉改性剂混合反应，然后与植物纤维和增韧剂混合后继续反应，除去液相，得到固料；b)将所述固料、抗氧化剂、阻燃剂、耐热剂、成核剂和发泡剂混合，发泡成型，干燥，得到淀粉基复合泡沫材料。本发明专利技术提供的制备方法可以显著提高对淀粉的塑化效果，形成高取代度的热塑性淀粉，改善淀粉与增强体、增韧体及其他助剂的相容性，最终明显提高淀粉的发泡倍率，增加回弹性，获得具有良好综合力学性能的淀粉基材料；此外，本发明专利技术提供的制备方法可以减少有毒化学品的使用，环保性更佳。环保性更佳。
【技术实现步骤摘要】
一种淀粉基复合泡沫材料及其制备和应用
[0001]本专利技术属于发泡材料领域，尤其涉及一种淀粉基复合泡沫材料及其制备和应用。
技术介绍
[0002]近年来，随着石油资源日益短缺和环境污染日益严重，传统的石油基塑料已不再适宜，新型生物降解材料因此应运而生。目前主流的生物降解材料有聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯等，但是其价格昂贵，这限制生物降解材料的应用推广。
[0003]相比之下，淀粉价格低廉且来源丰富，可用传统塑料加工工艺处理加工，具有广泛的应用前景。但是淀粉也有易老化、易脆化、亲水等缺点，为了平衡可应用性与生物降解性，各国工作者们将目光聚焦于淀粉的塑化和功能化改性研究中。良好的塑性不仅可以改善淀粉的加工流动性，还可提高淀粉制品的性能。淀粉制品的研究难点在于淀粉的塑化以及与各种功能化助剂的相容性问题。
[0004]水是最简单的增塑剂，但是由于水的高挥发性，使得制备的热塑性淀粉对相对湿度的要求很高。而甘油等传统的增塑剂塑化程度有限，且塑化制品在贮藏过程中容易重结晶，从而导致脆化和硬化。相比之下，离子液体在回生过程中比甘油更有效地维持均匀塑化状态，但传统的咪唑类离子液体具有一定的环境污染性，且难以去除干净，因此需寻找可替代的新型环保型离子液体。另外研究发现，单一的离子液体塑化效果仍然有限。
[0005]此外，为了使淀粉能满足工业应用需求，需要对淀粉的理化及功能性改性，其中最常应用的是淀粉酯化、醚化、交联化、氧化改性等。其中，提高改性效率及改性取代度是决定改性淀粉性能的重中之重。同时，还要兼顾改性淀粉与增强体、增韧体及其他助剂的相容性问题，尤其是要避免使用有毒害助剂的使用。目前的各种生产方案，都存在或多或少的问题，因此需要开发新的淀粉改性技术及加工方案。
技术实现思路
[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种淀粉基复合泡沫材料及其制备和应用，本专利技术提供的制备方法可以显著提高对淀粉的塑化效果，形成高取代度的热塑性淀粉，改善淀粉与增强体、增韧体及其他助剂的相容性，最终明显提高淀粉的发泡倍率，增加回弹性，获得具有良好综合力学性能的淀粉基材料；此外，本专利技术提供的制备方法可以减少有毒化学品的使用，环保性更佳。
[0007]本专利技术提供了一种淀粉基复合泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]a)将淀粉、环保型离子液体、水、生物酶和淀粉改性剂混合反应，然后与植物纤维和增韧剂混合后继续反应，除去液相，得到固料；
[0009]所述环保型离子液体为胆碱羧酸离子液体、胆碱乙酸离子液体、胆碱二草酸离子液体、胆碱精氨酸离子液体、胆碱脯氨酸离子液体、胆碱磷酸离子液体、胆碱醋酸离子液体、胆碱丙氨酸离子液体、胆碱甘氨酸离子液体和胆碱丁酸离子液体中的一种或多种；
[0010]b)将所述固料、抗氧化剂、阻燃剂、耐热剂、成核剂和发泡剂混合，发泡成型，干燥，
得到淀粉基复合泡沫材料。
[0011]优选的，所述淀粉为玉米淀粉、大米淀粉、绿豆淀粉、豌豆淀粉、红薯淀粉、土豆淀粉、栗米淀粉和南瓜淀粉中的一种或多种；
[0012]所述生物酶为假丝酵母脂肪酶、固定化脂肪酶、猪胰脂肪酶、辣根过氧化物酶和α
‑
淀粉酶中的一种或多种；
[0013]所述淀粉改性剂为棕榈酸、乙酸正丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、硬脂酸、丁二酸酐、月硅酸、松香酸、十二烷基苯磺酸钠和ε
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己内酯中的一种或多种；
[0014]所述植物纤维为椰子纤维、棉纤维、芦苇纤维、秸秆纤维、苎麻纤维、亚麻纤维、黄麻纤维、桉木纤维、竹纤维、草纤维和香蕉树纤维中的一种或多种；
[0015]所述增韧剂为聚乙烯醇、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸丁二脂和聚丙撑碳酸酯中的一种或多种。
[0016]优选的，所述抗氧化剂为抗氧化剂DLTDP、抗氧化剂626、抗氧化剂1010、抗氧化剂1075、抗氧化剂2246和茶多酚中的一种或多种；
[0017]所述阻燃剂为氯化石蜡、三氧化锑、氢氧化铝和氢氧化镁中的一种或多种；
[0018]所述耐热剂为陶瓷粉；
[0019]所述成核剂为二氧化硅、滑石粉、钛白粉、碳酸钙、氧化锌和蒙脱土中的一种或多种；
[0020]所述发泡剂为水。
[0021]优选的，以所述淀粉的用量为100重量份计，所述环保型离子液体与水的合计用量为300～500重量份，所述环保型离子液体与水的质量比为1:(1～3)；所述生物酶的用量为5～8重量份；所述淀粉改性剂的用量为15～20重量份；所述植物纤维的用量为5～20重量份；所述增韧剂的用量为5～30重量份；所述抗氧化剂的用量为1～3重量份；所述阻燃剂的用量为0.1～2重量份；所述耐热剂的用量为0.1～2重量份；所述成核剂的用量为2～10重量份；所述发泡剂的用量为5～15重量份。
[0022]优选的，所述混合反应的温度为55～65℃；所述混合反应的时间为2～4h；所述继续反应的温度为55～65℃；所述继续反应的时间为1～2h。
[0023]优选的，所述发泡成型的温度为145～165℃；所述发泡成型的压力为3～5MPa；所述发泡成型的时间为16～20min。
[0024]优选的，步骤b)所述混合的过程中还添加防水剂；防水剂为丙烯酸酯共聚物、十六酸、有机硅防水剂、分散松香胶和石蜡中的一种或多种。
[0025]优选的，所述发泡成型在预涂有脱模剂的模具中进行；所述脱模剂为硅油、硬脂酸锌、硬脂酸镁和液体石蜡的一种或多种。
[0026]本专利技术提供了一种淀粉基复合泡沫材料，按照上述技术方案所述的制备方法制备得到。
[0027]本专利技术提供了一种淀粉基复合泡沫板材，其材料为上述技术方案所述的淀粉基复合泡沫材料。
[0028]与现有技术相比，本专利技术提供了一种淀粉基复合泡沫材料及其制备和应用。本专利技术提供的制备方法包括以下步骤：a)将淀粉、环保型离子液体、水、生物酶和淀粉改性剂混合反应，然后与植物纤维和增韧剂混合后继续反应，除去液相，得到固料；所述环保型离子
液体为胆碱羧酸离子液体、胆碱乙酸离子液体、胆碱二草酸离子液体、胆碱精氨酸离子液体、胆碱脯氨酸离子液体、胆碱磷酸离子液体、胆碱醋酸离子液体、胆碱丙氨酸离子液体、胆碱甘氨酸离子液体和胆碱丁酸离子液体中的一种或多种；b)将所述固料、抗氧化剂、阻燃剂、耐热剂、成核剂和发泡剂混合，发泡成型，干燥，得到淀粉基复合泡沫材料。本专利技术提供的制备方法利用环保型离子液体与水的混合物对淀粉进行增塑改性，显著提高对淀粉的塑化效果，通过添加生物酶高效催化改性淀粉，形成高取代度的热塑性淀粉；同时，由环保型离子液体、水、生物酶组成的塑性改性体系还可同步改性植物纤维以及促进与增韧剂的反应，改善相容性；此外，相较于咪唑类等传统离子液体，环保型离子液体安全无污染，环保性更佳。本专利技术通过对淀粉基复合泡沫材料的制备方法进行优化改进，能够显著改善淀粉的发泡倍率，增加回弹性，最终提高淀粉基材料的综合力学性能。
具体实施方式
[0029]下面对本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种淀粉基复合泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：a)将淀粉、环保型离子液体、水、生物酶和淀粉改性剂混合反应，然后与植物纤维和增韧剂混合后继续反应，除去液相，得到固料；所述环保型离子液体为胆碱羧酸离子液体、胆碱乙酸离子液体、胆碱二草酸离子液体、胆碱精氨酸离子液体、胆碱脯氨酸离子液体、胆碱磷酸离子液体、胆碱醋酸离子液体、胆碱丙氨酸离子液体、胆碱甘氨酸离子液体和胆碱丁酸离子液体中的一种或多种；b)将所述固料、抗氧化剂、阻燃剂、耐热剂、成核剂和发泡剂混合，发泡成型，干燥，得到淀粉基复合泡沫材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉、大米淀粉、绿豆淀粉、豌豆淀粉、红薯淀粉、土豆淀粉、栗米淀粉和南瓜淀粉中的一种或多种；所述生物酶为假丝酵母脂肪酶、固定化脂肪酶、猪胰脂肪酶、辣根过氧化物酶和α
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淀粉酶中的一种或多种；所述淀粉改性剂为棕榈酸、乙酸正丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、硬脂酸、丁二酸酐、月硅酸、松香酸、十二烷基苯磺酸钠和ε
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己内酯中的一种或多种；所述植物纤维为椰子纤维、棉纤维、芦苇纤维、秸秆纤维、苎麻纤维、亚麻纤维、黄麻纤维、桉木纤维、竹纤维、草纤维和香蕉树纤维中的一种或多种；所述增韧剂为聚乙烯醇、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚丁二酸丁二脂和聚丙撑碳酸酯中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述抗氧化剂为抗氧化剂DLTDP、抗氧化剂626、抗氧化剂1010、抗氧化剂1075、抗氧化剂2246和茶多酚中的一种或多种；所述阻燃剂为氯化石蜡、三氧化锑、氢氧化铝和氢氧化镁中的一种或多种；所述耐热剂为陶瓷粉；所述成核...
【专利技术属性】
技术研发人员：史和昌，于梦蝶，韩常玉，程宏达，于彦存，张也，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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