一種生物質復合抗菌發泡材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種環保發泡材料的制備方法，尤其涉及一種具有質量輕的，且具有 較好強度與韌性的、且具有一定防水、防霉變、抗菌性的淀粉基復合發泡材料的制備方法。
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【背景技術】
[0003] 塑料材料雖然擁有較優異的性能和廣泛的適用性，但其來源于石油產品且無法降 解，在資源危機和環境污染越發嚴重的今天，尋找性能優良且可再生的替代材料則成為目 前材料領域研究的重中之重。在緩沖包裝領域，聚苯乙烯發泡材料（EPS)因其優良的成型能 力，發泡倍數和緩沖性能占據了緩沖包裝材料的大部分份額。而聚乙烯發泡材料（EPE)雖 然其緩沖性一般，但成本低廉，也被廣泛應用于對緩沖性要求低的包裝領域。但隨著人們環 保意識的增強，由塑料的非降解性所帶來的"白色污染"已經成為日益嚴峻的問題，因發泡 塑料如聚苯乙烯不易腐爛分解，燃燒時會散發有害氣體、造成環境污染且用于聚苯乙烯發 泡劑的氟氯碳化物（CFC8)會破壞大氣臭氧層，危害生物，在歐洲及美國部分地區，已明令 禁止使用EPS。找到一種制備工藝簡單，性能優良，環境友好的發泡塑料替代材料及其可工 業化的發泡成型的方法則成為材料科學領域的一大課題。
[0004] 在國內外，一些研究者在此領域進行了探索研究，在目前的可降解材料中，淀粉因 其便宜的價格和廣泛的來源已被深入研究并通過改性與復合制備了多種生活與工業用品， 如淀粉基膜、淀粉餐具等。而淀粉也被廣泛應用于發泡材料中，如CN1357562公開的一種 用于生產可完全降解植物淀粉發泡包裝材料的組合物采用全植物淀粉發泡而成，密度小。 CN101481506公布了一種植物纖維、淀粉發泡全降解材料防水制品，同樣采用植物淀粉、纖 維和防水劑共混擠出發泡得到具有較小密度的發泡產品。但淀粉有其天然的缺陷，它的力 學性能差，性能不穩定，只能運用于對力學性能要求低的領域。為了提高整體的強度，在淀 粉中加入其他具有較高強度的可降解材料如聚乳酸，CN101386703B公布了一種聚乳酸/熱 塑性淀粉發泡體及其生產方法，采用聚乳酸、熱塑性淀粉、脂肪族-芳香族聚酯、聚乳酸增 韌劑、成核劑為主要原料，采用發泡前驅體和發泡劑共同發泡擠出成型。CN1919926B公布了 一種聚乳酸-淀粉發泡材料及其制備方法，即先將聚乳酸和淀粉分別熔融后，再混合發泡， 形成耐水性、發泡率高的泡沫制品。然后這些方法在工藝實現及材料的性能方面仍存在較 大缺陷，如全降解發泡材料發泡倍率不足，在高發泡倍率后成型能力差，緩沖性差，強度無 法保證、且成型困難等。
[0005] 針對高端包裝市場，需要保證包裝品在內在不同受力環境下不收損害，且可保持 較長時間。如可材料廉價而環保的淀粉實現具有優異緩沖性，且具有一定防水抗菌性的發 泡材料，無疑將具有巨大的市場潛力。
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【發明內容】
[0007] 本發明的目的是為了克服淀粉發泡材料的發泡倍率高后緩沖性差，強度低的缺 陷，提供一種具有優異強度和緩沖特性的輕質的淀粉基發泡材料的制備方法。
[0008] 本發明的目的是通過以下技術方案實現的： 一種生物質復合抗菌發泡材料，該材料由羥丙基淀粉、淀粉接枝甲基丙烯酸縮水甘油 酯、淀粉接枝聚己內酯、聚己內酯、殼聚糖、防水劑及抗氧劑復合而成。通過超臨界〇)2為 發泡劑擠出發泡加工而成。材料中各組分的按質量份數比如下： 羥丙基淀粉為1〇〇份，淀粉接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯為6-12份，淀粉接枝聚己內酯 為4-8份，聚己內酯為35-55份、殼聚糖為3-6份、防水劑為3-5份、抗氧劑為2-4份。
[0009] 進一步，所述羥丙基淀粉為直鏈比例超過65%的淀粉經羥丙基化后的產物。羥丙 基化的方法較多，如典型的可采用乙醇為溶液采用環氧丙烷反應，也可采用中國專利申請 號公布的一種改性淀粉及其制備方法和應用（2012101318578)公布的方法處理淀粉后采 用環氧丙烷羥丙基化。
[0010] 進一步，所述羥丙基淀粉的羥丙基取代度(取代度定義為每個淀粉葡萄糖單元上 的的羥基被取代的平均數）介于0. 4-1之間。控制取代度可平衡淀粉的強度和加工性。
[0011] 進一步，所述淀粉接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝率介于45%_65%之間。淀粉接 枝甲基丙烯酸縮水甘油酯的制備方式多樣，如可采用木薯淀粉為原料，以過硫酸鉀為引發 劑，乳液聚合制備淀粉接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯。優選的，選擇直鏈度高的(大于50%)的 淀粉作為反應原料。
[0012] 進一步，所述淀粉接枝聚己內酯可采用以淀粉和ε-己內酯采用陰離子開環聚合 得到。也可采用Choi,Ε.J公開的方法制備（Choi,Ε.J.et,al,Macromolecules, 1999, 32: 7404). 所述淀粉接枝聚己內酯中淀粉的取代度介于〇. 5-0. 9之間。
[0013] 進一步，所述殼聚糖的脫乙酰度大于95%。
[0014] 進一步，所述防水劑為丙烯酸酯類防水劑。
[0015] 進一步，所述抗氧劑為抗氧劑264，BHT，168,1010中的一種或幾種任意比例混合。 [0016]其加工方法為： (1) :將所有原料于40°c下干燥兩天至充分干燥，先將羥丙基淀粉、淀粉接枝聚己內 酯、總聚己內酯質量的40-60%的聚己內酯于50°C下高速共混10-15分鐘，后于120-140°C 下熔融混煉共混均勻后切粒，得到預混料A，備用； (2) :將預混料A、剩余聚己內酯，淀粉接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、殼聚糖、防水劑及 抗氧劑于50°C下高速共混10-15分鐘，共混均勻后投入雙螺桿擠出發泡設備中，并通入超 臨界〇)2作為發泡劑擠出發泡； 其特征還在于： 擠出發泡過程中，發泡溫度介于120-150°C之間，超臨界C02的通入量為羥丙基淀粉質 量的6%-9%，雙螺桿擠出發泡設備機頭壓力介于7-12Mpa之間。
[0017] 進一步，所述雙螺桿擠出發泡設備為普通雙螺桿擠出機與熔體栗連接而成。
[0018] 進一步，所述超臨界C02在雙螺桿擠出機擠出均化段進料。
[0019] 本發明的有益效果在于：以羥丙基淀粉為主體，并選擇直鏈度大的淀粉，較普通淀 粉可更好保證其加工性能和發泡后的強度，選擇聚己內酯作為增強體可大幅提高發泡體的 強度和韌性，同時，聚己內酯較聚乳酸擁有更低的熔點和彈性，淀粉接枝聚己內酯和淀粉接 枝甲基丙烯酸縮水甘油酯作為雙相容劑可極大的提高體系內各組分的相容性。同時，殼聚 糖具有和淀粉類似的結構，且具有良好的抗菌性，丙烯酸酯類共聚物防水劑則可有效防潮， 超臨界co2發泡則有利于較大的發泡倍數和泡孔的均勻。
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【具體實施方式】
[0021] 應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0022] 具體