一种疏水性淀粉基发泡材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种疏水性淀粉基发泡材料的制备方法，本发明专利技术先在淀粉中加入纳米SiO2制备发泡材料，再使用六甲基二硅氮烷溶液进行熏蒸，最后再涂覆nano

【技术实现步骤摘要】
一种疏水性淀粉基发泡材料的制备方法


[0001]本专利技术属于淀粉发泡材料改性
，更具体地，涉及一种疏水性淀粉基发泡材料的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，用淀粉代替传统工业树脂制备泡沫制品是研究热点，淀粉泡沫制品不仅可以抑制泡沫塑料废弃物带来的环境问题，也可以在一定程度上减少石油基原料的消耗，具备可持续发展意义。目前此类产品在市面上存在一些应用，但无法做到大规模推广，主要原因在于淀粉基发泡材料的生产应用中还存在诸如力学性能差、耐水性差等缺陷。
[0003]淀粉为亲水性高分子材料，分子结构中大量分布亲水性基团羟基(
‑
OH)，使其具有较强的吸水性，当它被制成发泡制品时，整体结构膨化，比表面积增大，吸水能力更强，极大的限制了淀粉发泡制品在人们日常生活之中的应用。为了弱化这一缺陷，往往需要对淀粉制品进行耐水性处理，以降低对水的敏感性。在目前的研究中，主要常用的方法有接枝和涂层两种方式，所述的涂层方式即在淀粉基材料表面涂覆上疏水层。如CN202110544821.1一种防水型淀粉发泡材料的制备方法其公开利用淀粉、甘油、NaHCO3、纳米CaCO3进行共混，模压成型制备发泡体，再将发泡体置于密闭容器内进行水蒸汽熏蒸，最后喷涂SiO2乙醇溶液至水蒸汽处理后的发泡体表面，将纳米SiO2加入乙醇溶液中搅拌10min；将配置好的溶液喷压均匀至发泡体；之后将发泡体放置于室温干燥条件下6h，即得疏水层。该专利采用水蒸汽法改善材料疏水效果，通过喷涂法均匀迅速地将纳米SiO2/乙醇溶液覆盖在泡沫表面，以制得性能优良的防水型淀粉基发泡材料。但是，该专利的疏水层为单一的纳米SiO2层，其疏水性改善有限，SiO2的表面活性较高，与淀粉基体的粘结强度较低，在发泡制品受到挤压或者摩擦时，其表面的疏水层容易剥落，从而减弱淀粉发泡材料的疏水能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术为克服现有淀粉发泡材料的采用SiO2疏水层的防水性能欠佳，且SiO2疏水层与淀粉表面的粘结性不强，容易剥落的问题，提供了一种疏水性淀粉基发泡材料的制备方法。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0006]一种疏水性淀粉基发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤包括：
[0007]S1.将原料淀粉、发泡剂和含有纳米二氧化硅的甘油混合均匀，然后制备得到淀粉发泡材料；
[0008]S2.将淀粉发泡材料置于密闭空间，放入六甲基二硅氮烷(HMDS)溶液进行熏蒸，得到改性淀粉发泡材料；
[0009]S3.再在改性淀粉发泡材料的表面涂覆纳米二氧化硅溶液，干燥后得到疏水性淀粉基发泡材料。
[0010]进一步地，S1中所述的原料还包括粘结剂和发泡助剂，所述粘结剂优选为聚乙烯
醇，所述发泡助剂优选为氧化锌。
[0011]进一步地，S1中纳米二氧化硅的添加量为淀粉质量的1～5％。优选地，纳米二氧化硅的添加量为淀粉质量的3％。
[0012]进一步地，S1中发泡剂的添加量为淀粉质量的4～8％。
[0013]优选地，S1中原料的成分组成为淀粉100phr、甘油20phr、纳米二氧化硅4phr、粘结剂5phr、发泡剂6phr、发泡助剂2phr。
[0014]进一步地，S2中所述的熏蒸时间为10～40min。
[0015]进一步地，S3中所述纳米二氧化硅溶液为纳米二氧化硅乙醇溶液，纳米二氧化硅的含量为2～8wt％。优选地，所述纳米二氧化硅的含量为5～7wt％。
[0016]所述疏水性淀粉基发泡材料的制备方法制备的疏水性淀粉基发泡材料用于电子、食品、医药、农副缓冲包装材料。
[0017]与现有技术相比，有益效果是：
[0018]本专利技术在淀粉基发泡材料中加入纳米SiO2，不仅可以增强淀粉发泡材料的强度，而且在采用六甲基二硅氮烷溶液熏蒸过程中，六甲基二硅氮烷在与淀粉表面的大量羟基相遇时生成“Si
‑
O
‑
C”结构时，同时与表面具有大量未成键羟基的nano
‑
SiO2生成更加稳定的“Si
‑
O
‑
Si”结构，最终将三个甲基的硅烷接枝到淀粉材料的表侧，可有效阻隔与水的接触，外侧的硅烷三甲基结构增加了淀粉发泡材料表侧的微观粗糙度，能够呈现出较好的疏水性。本专利技术在HMDS熏蒸后的发泡材料上在涂覆一层nano
‑
SiO2层附着于材料表侧，尽大程度地与熏蒸附着表面的HMDS发生反应生成稳定的“Si
‑
O
‑
Si”阻水结构，提高了表层nano
‑
SiO2与发泡材料的的结合强度，更为重要的是颗粒状的nano
‑
SiO2大幅增加了材料表侧的粗糙度，迅速提升材料表面的疏水性能力。
附图说明
[0019]图1为实施例3中淀粉发泡材料未进行HMDS熏蒸处理和进行HMDS熏蒸处理的外表侧的FTIR图。
[0020]图2为实施例4中不同nano
‑
SiO2含量的配制液对表面形貌的影响图。
[0021]图3为实施例4中不同nano
‑
SiO2含量下发泡材料表侧的XRD图。
[0022]图4为喷涂nano
‑
SiO2溶液的疏水机制图。
具体实施方式
[0023]下面结合实施例进一步解释和阐明，但具体实施例并不对本专利技术有任何形式的限定。若未特别指明，实施例中所用的方法和设备为本领域常规方法和设备，所用原料均为常规市售原料。
[0024]玉米淀粉(直链含量60％)，河北燕华淀粉有限公司；甘油(分析纯)，汇鸿化学试剂有限公司；PVA(088
‑
20)，中国石油化工集团；Nano
‑
SiO2(Grade HL
‑
200)，吉必盛科技有限公司；AC发泡剂(H700)，常州同和化工有限公司。
[0025]实施例1
[0026]本实施例提供一种疏水性淀粉基发泡材料的制备方法，制备步骤包括：
[0027]S1.将100phr的玉米淀粉在40℃的干燥箱中干燥30min，通过超声波处理将5phr的
nano
‑
SiO2均匀的分散到20phr的甘油中，然后将含有nano
‑
SiO2的甘油、粉末状PVA、6phr的偶氮二甲酰胺(AC)和2phr的ZnO在高速混合机中与淀粉共混30min，取出置于室温环境下24h。
[0028]S2.将混合的原料120℃双辊开炼机多次开炼，制得热塑性淀粉TPS，再将热塑性淀粉TPS放入模压机中部模具内预热30min，设置模压温度165℃，压制时间20min，开模后制得淀粉发泡材料。
[0029]S3.将淀粉发泡材料和HMDS溶液放入密闭的熏蒸容器中，在60℃下熏蒸一段时间，得到改性淀粉发泡材料。
[0030]S4.用喷枪将含有nano
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种疏水性淀粉基发泡材料的制备方法，其特征在于，步骤包括：S1.将原料淀粉、发泡剂和含有纳米二氧化硅的甘油混合均匀，然后制备得到淀粉发泡材料；S2.将淀粉发泡材料置于密闭空间，放入六甲基二硅氮烷溶液进行熏蒸，得到改性淀粉发泡材料；S3.再在改性淀粉发泡材料的表面涂覆纳米二氧化硅溶液，干燥后得到疏水性淀粉基发泡材料。2.根据权利要求1所述疏水性淀粉基发泡材料的制备方法，其特征在于，S1中所述的原料中还包括粘结剂和发泡助剂。3.根据权利要求1所述疏水性淀粉基发泡材料的制备方法，其特征在于，S1中纳米二氧化硅的添加量为淀粉质量的1～5％。4.根据权利要求3所述疏水性淀粉基发泡材料的制备方法，其特征在于，S1中纳米二氧化硅的添加量为淀粉质量的3％。5.根据权利要求1所述疏水性淀粉基发泡材料的制备方法，其特征在于，S1中发泡剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙刚，高凌燕，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：