一種木薯淀粉高耐水復合發泡材料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種木薯淀粉高耐水復合發泡材料及其制備方法。充分利用木薯淀粉粘稠度高、粘結強度好、容易配方改性、成本能低廉的特點，通過糊化、酯化、交聯、接枝等方法，設定合適的工藝步驟和參數，使用螺桿擠出的方式，得到一種具有較高強度、可生物降解、高耐水的復合發泡材料。本發明的復合發泡材料，由木薯淀粉、氯化鈉、六偏磷酸鈉、磷酸二氫鋁、鋁礬土、聚乙烯醇、硬脂酸、月桂醇硫酸鈉、硅烷偶聯劑、甘油、水、干酵母組成。
【專利說明】
一種木薯淀粉高耐水復合發泡材料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種緩沖包裝材料，尤其涉及一種木薯淀粉高耐水復合發泡材料及 其制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前大量使用的緩沖包裝材料仍是以不能降解的泡沫塑料為主，主要有EPS、EPP、 聚氨酯等泡沫塑料，由于其很難降解，因此，形成了嚴重的城市"白色污染"。現有可降解的 緩沖包裝材料主要還是紙制品，但紙制品成本較高。淀粉是多糖類化合物，在自然環境下由 微生物作用而分解，最終分解為無毒的〇) 2和Η 20,因此是目前廣泛使用的一類可生物降解 的天然高分子原料之一。其來源廣泛(玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、地瓜淀粉、土豆淀粉、小麥淀 粉等)，且價格低廉等優點。但是淀粉分子鏈含有大量羥基，容易在分子鏈內和分子鏈外形 成氫鍵，因此難溶，難熔，并且其發泡材料易回生，容易變脆，回彈性差，耐水性也較差，一遇 水或長期在潮濕空氣中，容易吸收水分，其穩定性下降。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于克服現有淀粉基發泡材料耐水性差的缺點，充分利用木薯淀粉 粘稠度高、粘結強度好、容易配方改性、成本能低廉的特點，通過糊化、酯化、交聯、接枝等方 法，設定合適的工藝步驟和參數，使用螺桿擠出的方式，得到一種具有較高強度、可生物降 解、高耐水的復合發泡材料。
[0004] 本發明的復合發泡材料，由木薯淀粉、氯化鈉、六偏磷酸鈉、磷酸二氫鋁、鋁礬土、 聚乙烯醇、硬脂酸、月桂醇硫酸鈉、硅烷偶聯劑、甘油、水、干酵母組成。
[0005] 各組分比例及制備步驟： (1) 取100份(質量份數)木薯淀粉、40~60份(優選50份)濃度為3~10% (優選5%)的氯 化鈉水溶液，40~60°C (優選50°C )在反應釜中30~50r/min (優選40r/min)攪拌30~60min (優選45min)，然后加入3~6份(優選5份）六偏磷酸鈉、3~5份(優選4份）磷酸二氫鋁、2~4 份(優選3份）干酵母，30~40°C (優選35°C)、30~50 r/min (優選40 r/min)攪拌]~3h (優 選2h)，待用； (2) 取100份聚乙烯醇、10~20份(優選15份）水，60~90°C (優選80°C)攪拌5~10min (優選7 min)，保溫待用； (3) 取100份粒徑為1000~3000目（優選2000目）鋁礬土 20~40份(優選30份)、3~8份 (優選6份）硅烷偶聯劑，室溫下攪拌均勻，待用； (4) 取步驟（1)所得淀粉60~80份(優選70份)、步驟（2)所得聚乙烯醇5~10份(優選 7份)、步驟（3)所得鋁礬土 10~35份(優選23份)、硬脂酸3~5份(優選4份)、月桂醇硫酸鈉 3~7份(優選5份)、甘油3~5份(優選4份)，在高速混合機中共混15~30 min(優選20 min)， 待用； (5) 將混合好的物料，通過螺桿擠出機擠出發泡，控制機頭溫度為150~170°C (優選 160°C)、機頭壓力 5~10MPa (優選 7MPa)、螺桿轉速 50~90r/min (優選 70 r/min)。
[0006] 本發明首先對木薯淀粉進行糊化、糖化、交聯，然后與聚乙烯醇、鋁礬土等協同作 用，得到一種高防水、高強度、可降解的環保發泡材料。其中氯化鈉、六偏磷酸鈉、磷酸二氫 鋁、干酵母、和月桂醇硫酸鈉主要起糊化、糖化和交聯等作用，鋁礬土同時起增強和后期的 再交聯作用，聚乙烯醇起增強和粘結作用，硬脂酸、硅烷偶聯劑主要起界面耦合和接枝作 用、甘油和水主要起潤滑作用，同時，月桂醇硫酸鈉、干酵母、水作為復合發泡劑，起發泡作 用。
【具體實施方式】
[0007] 以下結合實施例對本發明作進一步說明。
[0008] 實施例1 : (1) 取100份(質量份數）木薯淀粉、40份濃度為3%的氯化鈉水溶液，40°C在反應釜中 30 r/min攪拌30min，然后加入3份六偏磷酸鈉、3份磷酸二氫鋁、2份干酵母，30°C、30 r/ min攪拌lh，待用； (2) 取100份聚乙烯醇、10份水，60°C攪拌5min，保溫待用； (3) 取100份粒徑為1000目鋁礬土 20份，3份硅烷偶聯劑，室溫下攪拌均勻，待用； (4) 配一：取步驟（1)所得淀粉60份、步驟（2)所得聚乙烯醇5份、步驟（3)所得鋁礬 土 35份、硬脂酸3份、月桂醇硫酸鈉3份、甘油3份，在高速混合機中共混15min，待用； 配二：取步驟（1)所得淀粉70份、步驟（2 )所得聚乙烯醇7份、步驟（3 )所得鋁礬土 23 份、硬脂酸4份、月桂醇硫酸鈉5份、甘油4份，在高速混合機中共混20min，待用； 配三：取步驟（1)所得淀粉80份、步驟（2)所得聚乙烯醇10份、步驟（3)所得鋁礬土 10份、硬脂酸5份、月桂醇硫酸鈉7份、甘油5份，在高速混合機中共混30min，待用； (5) 將混合好的物料，通過螺桿擠出機擠出發泡，控制機頭溫度為160°C、機頭壓力 7MPa、螺桿轉速 70 r/min。
[0009] 制備的新材料與熱塑性淀粉發泡材料的拉伸強度、壓縮強度及吸水率的對比如下 表
實施例2 : (1) 取100份(質量份數）木薯淀粉、50份濃度為5%的氯化鈉水溶液，50°C在反應釜中 40r/min攪拌45min，然后加入5份六偏磷酸鈉、4份磷酸二氫錯、3份干酵母，35°C、40r/min 攪拌2h，待用； (2) 取100份聚乙烯醇、15份水，80°C攪拌7 min，保溫待用； (3) 取100份粒徑為2000目鋁礬土 30份、6份硅烷偶聯劑，室溫下攪拌均勻，待用； (4) 配一：取步驟（1)所得淀粉60份、步驟（2)所得聚乙烯醇5份、步驟（3)所得鋁礬 土 35份、硬脂酸3份、月桂醇硫酸鈉3份、甘油3份，在高速混合機中共混15min，待用； 配二：取步驟（1)所得淀粉70份、步驟（2 )所得聚乙烯醇7份、步驟（3 )所得鋁礬土 23 份、硬脂酸4份、月桂醇硫酸鈉5份、甘油4份，在高速混合機中共混20 min，待用； 配三：取步驟（1)所得淀粉80份、步驟（2)所得聚乙烯醇10份、步驟（3)所得鋁礬土 10份、硬脂酸5份、月桂醇硫酸鈉7份、甘油5份，在高速混合機中共混30 min，待用； (5)將混合好的物料，通過螺桿擠出機擠出發泡，控制機頭溫度為150°C、機頭壓力 5MPa、螺桿轉速 50 r/min。
[0010] 制備的新材料與熱塑性淀粉發泡材料的拉伸強度、壓縮強度及吸水率的對比如下 表
實施例3 : (1) 取100份(質量份數)木薯淀粉、60份濃度為10%的氯化鈉水溶液，60°C在反應釜中 50r/min攪拌60min，然后加入6份六偏磷酸鈉、5份磷酸二氫錯、4份干酵母，40°C、50r/min 攪拌3h，待用； (2) 取100份聚乙烯醇、20份水，90°C攪拌lOmin，保溫待用； (3) 取100份粒徑為3000目鋁礬土 40份、8份硅烷偶聯劑，室溫下攪拌均勻，待用； (4) 配一：取步驟（1)所得淀粉60份、步驟（2)所得聚乙烯醇5份、步驟（3)所得鋁礬 土 35份、硬脂酸3份、月桂醇硫酸鈉3份、甘油3份，在高速混合機中共混15min，待用； 配二：取步驟（1)所得淀粉70份、步驟（2 )所得聚乙烯醇7份、步驟（3 )所得鋁礬土 23 份、硬脂酸4份、月桂醇硫酸鈉5份、甘油4份，在高速混合機中共混20min，待用； 配三：取步驟（1)所得淀粉80份、步驟（2)所得聚乙烯醇10份、步驟（3)所得鋁礬土 10份、硬脂酸5份、月桂醇硫酸鈉7份、甘油5份，在高速混合機中共混30min，待用； (5) 將混合好的物料，通過螺桿擠出機擠出發泡，控制機頭溫度為170°C、機頭壓力 9MPa、螺桿轉速 90r/min。
[0011] 制備的新材料與熱塑性淀粉發泡材料的拉伸強度、壓縮強度及吸水率的對比如 下表
【主權項】
1. 一種木薯淀粉高耐水復合發泡材料及其制備方法，其特征在于，由木薯淀粉、氯化 鈉、六偏磷酸鈉、磷酸二氫鋁、鋁礬土、聚乙烯醇、硬脂酸、月桂醇硫酸鈉、硅烷偶聯劑、甘油、 水、干酵母組成。2. 權利要求1所述復合發泡材料及其制備方法，其特征在于，包括以下組分及步驟： (1) 取100份(質量份數）木薯淀粉，40~60份濃度為3~10%的氯化鈉水溶液，40~60°C 在反應爸中30~50轉/分鐘攪拌30~60分鐘，然后加入3~6份六偏磷酸鈉，3~5份磷酸二氫 鋁，2~4份干酵母，30~40°C，30~50轉/分鐘攪拌1~3小時，待用； (2) 取100份聚乙烯醇，10~20份水，60~90°C攪拌5~10分鐘，保溫待用； (3) 取100份粒徑為1000~3000目鋁礬土 20~40份，3~8份硅烷偶聯劑，室溫下攪拌均 勻，待用； (4 )取步驟（1)所得淀粉60~80份，步驟（2 )所得聚乙烯醇5~10份，步驟（3 )所得鋁礬 土 10~35份，硬脂酸3~5份、月桂醇硫酸鈉3~7份、甘油3~5份，在高速混合機中共混15~30 分鐘，待用； (5)將混合好的物料，通過螺桿擠出機擠出發泡，控制機頭溫度為150~170°C，機頭壓力 5~10MPa，螺桿轉速 50~90r/min。
【文檔編號】C08J9/04GK105885107SQ201510163817
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年4月9日
【發明人】曾廣勝
【申請人】湖南工業大學