一種生物質(zhì)基海綿狀發(fā)泡填充物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本技術(shù)屬于生物降解材料的工藝技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種以植物油脂、植物纖維、植物粉、高分子聚合物等為主要原料生產(chǎn)的高發(fā)泡填充材料。
【背景技術(shù)】
[0002]在發(fā)泡緩沖包裝材料領(lǐng)域中，目前市場上使用最多的材料為:1)可發(fā)性聚苯乙烯(EPS)，俗稱“泡沫”，由原料經(jīng)過預(yù)發(fā)、熟化、模具成型、烘干和切割等制成；2)聚乙烯發(fā)泡棉(EPE)，又稱珍珠棉，它由低密度聚乙烯脂經(jīng)物理發(fā)泡產(chǎn)生無數(shù)的獨立氣泡構(gòu)成。
[0003]傳統(tǒng)發(fā)泡緩沖包裝材料需要消耗大量石油基能源材料，造成對石油基能源材料的依賴和浪費，且制備過程中需大量使用鄰苯二甲酸酯、四溴雙酚等有毒有害的添加劑。大量使用上述石油基的副產(chǎn)品一泡沫塑料，會給人類環(huán)境帶來了極大的危害，廢棄的塑料泡沫垃圾難以處理，焚燒后會產(chǎn)生一種“二惡英”氣體，嚴重污染大氣環(huán)境，損害人類健康。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種生物質(zhì)基海綿狀發(fā)泡填充物的制備方法，所述生物質(zhì)基海綿狀發(fā)泡填充物以植物油脂、植物纖維、植物粉、高分子聚合物等為主要原料，水為發(fā)泡劑，可有效減少石油和發(fā)泡助劑等有害物質(zhì)的添加量，制得的海綿狀發(fā)泡填充物具有成本低、生物可降解和環(huán)境友好的優(yōu)點，適合推廣應(yīng)用。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種生物質(zhì)基海綿狀發(fā)泡填充物，各組分所占質(zhì)量百分比為:植物油脂10-20%、植物纖維5-10%、植物粉末50-70%、高分子聚合物5-20%、增容增塑劑5-15%、發(fā)泡劑4-15%、功能性助劑1_5%。
[0006]上述方案中，所述發(fā)泡劑為水。
[0007]上述方案中，所述植物油脂為棉油、豆油、棕櫚油、桐油、甘油中的一種或幾種按任意比例混合。
[0008]上述方案中，所述植物纖維為劍麻、棉桿、玉米桿、高粱桿、蘆葦桿徑纖維中的一種或幾種按任意比例混合。
[0009]上述方案中，所述植物粉末為紅薯粉、木薯粉、馬鈴薯粉、地瓜干粉中的一種或幾種按任意比例混合。
[0010]上述方案中，所述高分子聚合物為聚乙烯醇、桃膠、馬來樹膠、松香膠中的一種或幾種按任意比例混合。
[0011]上述方案中，所述的增容增塑劑為馬來酸酐、乙二醇、檸檬酸酯、甘油、聚乙二醇、聚丙二醇、三乙酸甘油酯、硬脂酸、單硬脂酸甘油脂中的一種或幾種按任意比例混合。
[0012]上述方案中，所述功能性助劑為去味劑、防蟲劑、防腐劑、表面成膜助劑、降粘助劑中的一種或幾種按任意比例混合。
[0013]上述方案中，所述的去味劑為環(huán)糊精、L-抗壞血酸中的一種或二者按任意比例混入口 ο
[0014]上述方案中，所述的防蟲劑為芳樟油、殺蟲菊、甲殼質(zhì)中的一種或幾種按任意比例混合。
[0015]上述方案中，所述的防腐劑為苦瓜素、甲殼素、果膠中的一種或幾種按任意比例混合。上述方案中，所述的表面成膜助劑為聚乙烯醇、聚乙烯砒咯烷酮、聚乙烯砒咯烷酮/醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇縮丁醛中的一種或幾種按任意比例混合。
[0016]上述方案中，所述的降粘助劑為輕質(zhì)碳酸鈣、石蠟、鈦白粉、膨潤土、鈉基膨潤土中的一種或幾種按任意比例混合。
[0017]上述一種生物質(zhì)基海綿狀發(fā)泡填充物的制備方法，包括以下步驟:
[0018]I)原料選取
[0019]按各原料所占重量百分數(shù)進行稱取備用:植物油脂10-20%、植物纖維5-10%、植物粉末50-70%、高分子聚合物5-20%、增容增塑劑5-15%、發(fā)泡劑4_15%、功能性助劑1-5% ；
[0020]2)原料預(yù)處理
[0021]將植物纖維置于纖維微細粉體機中，粉碎粒徑至800目過篩備用；
[0022]3)植物油脂、植物纖維的增容增塑:
[0023]將預(yù)處理后的植物纖維、增容增塑劑、植物油脂依次置于帶加溫隔層的懸臂雙螺旋錐形混合機中進行共混；共混反應(yīng)溫度為80-95°C，時間為35-40分鐘，得油性膠糊狀共混體，備用；
[0024]4)制備植物油脂、植物纖維、植物粉末與高分子聚合物的共容料
[0025]將植物粉末、高分子聚合物置于具有高、中、低三檔的溫控反應(yīng)混合機中，開啟混合機調(diào)節(jié)為低速檔，在此速度檔位中緩慢加入步驟3)所得油性膠糊狀共混體，混合溫度控制在70_80°C，混合時間為5-8分鐘；待油性膠糊狀共混體添加完畢后，調(diào)節(jié)混合機轉(zhuǎn)速為高速檔，并控制材料溫度上升至90-120°C，此階段混合時間為8-10分鐘；此時調(diào)節(jié)混合機轉(zhuǎn)速為中速檔，混合溫度控制在95-100°C，此階段混合時間為5-10分鐘；最后將混合機速度調(diào)節(jié)到低速檔，混合溫度降至70°C以下，逐步加入功能性助劑，此階段混合時間為5-15分鐘，得表面略帶油性的砂粒狀共容料，備用；
[0026]上述具有高、中、低三檔的溫控反應(yīng)混合機，其高速檔的速度為2400轉(zhuǎn)/分鐘，中速檔的速度為900轉(zhuǎn)/分鐘，低速檔的速度為120轉(zhuǎn)/分鐘；
[0027]5)添加發(fā)泡劑，制作母料
[0028]將水(發(fā)泡劑)以及步驟4)所得砂粒狀共容料置于普通粉料混合機中，攪拌均勻，所得混合料即為所述生物質(zhì)基海綿狀發(fā)泡填充物的母料；
[0029]6)擠出膨化
[0030]將所得母料通過自動定量喂料裝置均勻地加入到長徑比為(15-60):1的單(雙)螺桿膨化擠出機中，在螺桿擠出過程中，控制相應(yīng)的工藝條件，進行連續(xù)化地輸送、混煉、壓縮、擠出膨化，配以不同結(jié)構(gòu)及口型的擠出模具和附屬分切或收集裝置，分別制得粒狀、帶狀、繩狀、片狀、板狀或其他的型材形狀；
[0031]擠出膨化工藝條件為:進料口溫度15_50°C，糊化混合區(qū)溫度80_140°C，模頭溫度140-2000C，螺桿轉(zhuǎn)速400-1200轉(zhuǎn)/分鐘，飛刀頻率10-50HZ。
[0032]本發(fā)明的有益效果為:
[0033]I)本發(fā)明大量采用的是自然界生物可再生資源材料，在材料選擇方面能有效減少石油的消耗量，節(jié)約不可再生的石油能源。
[0034]2)本發(fā)明在材料制備工藝過程中，不添加有毒有害溶劑，尤其以水作為發(fā)泡助劑代替了傳統(tǒng)石油基材料中有害的醇溶劑添加劑，環(huán)境友好。
[0035]3)使用本發(fā)明材料所生產(chǎn)的產(chǎn)品，除具有生物可降解性外，還具有良好的透氣性和吸濕性。特別是用作包裝襯墊進行減振時，能對需透氣的產(chǎn)品起到對被包裝物防霧化、防霉、防菌和干燥保護；應(yīng)用于制備兒童玩具類等彈性、柔性產(chǎn)品時，進行身體觸摸或嘴舔口咬產(chǎn)品時，無毒無害，安全環(huán)保。
【附圖說明】
[0036]圖1為實施例1所述生物質(zhì)基海綿狀發(fā)泡填充物的制備工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0037]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0038]以下實施例中，如無具體說明，采用的試劑均為市售化學試劑。
[0039]實施例1
[0040]一種生物質(zhì)基海綿狀發(fā)泡填充物，其制備工藝流程見圖1，具體步驟如下:
[0041]I)原料選取:取植物油脂13份(棉油8份、棕櫚油5份)、劍麻6份、木薯粉55份、增容增塑劑10份(聚乙二醇8份、馬來酸酐2份)、聚乙烯醇6份、水(發(fā)泡劑)7份、功能性助劑3份(環(huán)糊精0.25份、芳樟油0.25份、苦瓜素0.5份、聚乙烯砒咯烷酮I份、鈦白粉I份)，備用。
[0042]2)原料預(yù)處理:將劍麻置于纖維微細粉碎機中，粉碎粒徑至800目過篩備用。
[0043]3)植物油脂、植物纖維的增容增塑:將預(yù)處理后的劍麻纖維、聚乙二醇、馬來酸酐、棉油、棕櫚油依次置于帶加溫隔層的“懸臂雙螺旋錐形混合機”中進行共混，共混反應(yīng)溫度為90°C，時間為40分鐘，得油性膠糊狀共混體，備用。
[0044]4)將木薯粉、聚乙烯醇置于具有高、中、低三檔的恒溫復(fù)合混合機中，開啟混合機調(diào)節(jié)為低速檔，在此速度檔位中緩慢加入步驟3)所得的油性膠糊狀共混體，混合溫度控制在70°C，混合時間為6分鐘；待油性膠糊狀共混體添加完畢后，調(diào)節(jié)混合機轉(zhuǎn)速為高速檔，并控制材料溫度上升至110°C，此階段混合時間為8分鐘；此時調(diào)節(jié)混合機轉(zhuǎn)速為中速檔，混合溫度控制在95°C，此階段混合時間為10分鐘；最后將混合機速度調(diào)節(jié)到低速檔，混合溫度降至70°C以下，逐步加入環(huán)糊精、芳樟油、苦瓜素、聚乙烯砒咯烷酮、鈦白粉，此階段混合時間為10分鐘，得表面略帶油性的砂粒狀共容料，備用。
[0045]上述具有高、中、低三檔的恒溫復(fù)合混合機，其高速檔的速度為2400轉(zhuǎn)/分鐘，中速檔的速度為900轉(zhuǎn)/分鐘，低速檔的速度為120轉(zhuǎn)/分鐘。