[發(fā)明專利]一種環(huán)保型紙纖維發(fā)泡材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110397865.2
• 申請日: 2011-12-05
• 公開（公告）號: CN103131035A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張新昌;馮建華;巨楊妮;張惠瑩;江興亮;許潔
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: C08J9/10
• 分類號: C08J9/10;C08J9/08;C08L97/02;C08L3/02;C08L29/04;C08K5/053;C08K3/38
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種環(huán)保型紙纖維發(fā)泡材料及其制備方法，屬于可降解發(fā)泡材料及其相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。特別是一種可用于緩沖、填充或其他領(lǐng)域的多孔狀環(huán)保輕質(zhì)紙纖維發(fā)泡材料及其制備方法。

背景技術(shù)

國內(nèi)外在植物纖維緩沖材料的研究開發(fā)方面，除了瓦楞紙板、蜂窩紙板、紙漿模塑等具有成熟生產(chǎn)工藝的緩沖材料之外，將植物纖維粘結(jié)，通過發(fā)泡劑的作用進(jìn)行微觀層面的發(fā)泡，使植物纖維之間出現(xiàn)大量均勻而密集的孔洞結(jié)構(gòu)，進(jìn)而得到具有一定緩沖結(jié)構(gòu)的發(fā)泡材料，是目前紙質(zhì)發(fā)泡材料發(fā)展的一個新方向。國內(nèi)在制備這些材料時，已經(jīng)取得了一些成果。

在中國專利ZL00114543.6中，公布了一種將植物淀粉、柔軟劑、防水劑、淀粉改性劑、植物纖維、發(fā)泡劑等物料混合經(jīng)螺桿擠出膨化，再將膨化顆粒粘貼成型進(jìn)行二次膨化的工藝方法。中國專利ZL200510033246.X也公布了類似制作原理的方法：將整株農(nóng)作物無子實部分粉碎為細(xì)小顆粒后與相關(guān)助劑混合，再經(jīng)膨化機(jī)擠出為空心管材，之后將管材加工成內(nèi)部具有空腔的細(xì)小顆粒，再將顆粒粘結(jié)成型。

中國專利ZL200610052420.X公布了一種制備環(huán)保植物纖維原料的工藝方法：將植物纖維粉碎到2mm以下粒度，放在微波爐內(nèi)，粉粒體積膨脹之后可作為快餐盒、保溫板、隔音板等容器的原料。

專利CN1079102C公布了一種利用超聲波發(fā)泡制備環(huán)保材料的方法：用植物秸稈和果實、無毒助劑為原料，經(jīng)切割、分離、蒸煮、漂白、干燥、起絨、粉碎、老成制成材料組分A，再將果實磨漿、脫水、脫色、甩干制成組分B，然后將A、B、助劑混溶用超聲波發(fā)泡成型。

中國專利ZL200610045408.6公布了一種將植物纖維漿料、有機(jī)硅表面活性劑、造紙用膠黏劑、有機(jī)硅表面活性劑等物料混合，在高水分含量下加熱至80℃，通過攪拌使得物料在助劑作用下發(fā)泡，之后撤除底部托板靜置脫水，再將材料干燥成型的工藝方法。

中國專利ZL99104752.4公布了將動植物纖維(麻漿、紙漿、動物毛皮等)與淀粉類材料以一定比例混合之后放入膨化機(jī)械中膨化為顆粒狀，再將顆粒狀原料與防水劑、防油劑、防腐劑、放蛀劑等物料混合后倒入模具，經(jīng)高溫高壓后成型的方法。

中國專利ZL98122244.7公布了將甘蔗渣、麥稈、稻草等天然植物纖維原料通過前期蒸曬、烘干、研磨為粉料之后放入高壓釜蒸煮軟化，再加入AC發(fā)泡劑、淀粉等助劑制成粒狀，在4-6大氣壓，溫度280℃左右的條件下，進(jìn)行一次膨化成型，再將發(fā)泡后的顆粒與防水劑、羧酸鈉等助劑混合后放入模具，加熱至190℃-210攝氏度，再進(jìn)行定向發(fā)泡膨化制備包裝材料的方法。

在制備可降解緩沖包裝材料時，以上專利作了很多有益的探索。但是，由于材料發(fā)泡需要在瞬時聚集大量能量，而纖維材料本身是熱量的不良導(dǎo)體，所以在制備纖維類緩沖材料時，早期的普遍做法是先將纖維與淀粉制成易與較快接受能量的小顆粒，之后進(jìn)行發(fā)泡，再將顆粒粘結(jié)成型。后來隨著研究深入，人們意識到在高水分含量的狀態(tài)下，添加一些具有發(fā)泡效果的助劑，纖維通過互相交聯(lián)可形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，如中國專利ZL200610045408.6所述。隨著電磁波的廣泛應(yīng)用，微波和超聲波也開始用于發(fā)泡，中國專利ZL200610052420.X發(fā)明了用微波制備緩沖材料顆粒的方法，專利CN1079102C公布了將混溶之后的兩種物料進(jìn)行超聲波發(fā)泡的方法。

發(fā)明內(nèi)容

水的非極性具有極易傳遞微波能量的特點，而一般發(fā)泡劑產(chǎn)生的氣體較易在具有一定粘度的物料中產(chǎn)生。微波能量雖然具有在液態(tài)非極性材料中極易傳遞的特點，但由于打漿之后的紙纖維從本質(zhì)上說依然是固體材料，其分子較之水分子大而長。因此，把微波的特點結(jié)合起來，采用微波發(fā)泡的方法，通過添加兩種特定發(fā)泡劑，使材料在60℃左右的低溫區(qū)間和270℃的高溫區(qū)間進(jìn)行兩次發(fā)泡，材料高水分含量的特征避免了纖維材料在微波條件下易燃的缺陷；進(jìn)行微波發(fā)泡后，將材料放入干燥箱進(jìn)行干燥，從而制得一種密度介于0.124g/cm3～0.168g/cm3之間的多孔狀纖維緩沖材料。

本發(fā)明的環(huán)保型紙纖維發(fā)泡材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)采用廢棄的瓦楞紙板或其它紙包裝廢棄物材料作為主料，經(jīng)水力碎漿、洗漿、脫水工藝成為可用于制備廢紙纖維發(fā)泡材料的原料；

(2)制備粘合劑和成膜劑，粘合劑為用淀粉配置成的淀粉溶液，并在70℃進(jìn)行糊化，成膜劑為用聚乙烯醇配置成的水溶液，在其溶解溫度范圍內(nèi)進(jìn)行水浴加熱，將糊化的粘合劑與完全溶解的成膜劑混合備用；