[發明專利]一種微細化植物纖維緩沖材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410330315.2
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN104098922B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 黃崇杏;朱琦;趙媛;李翠翠;陳宜昭
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C08L97/02
• 分類號: C08L97/02;C08L3/02;C08L29/04;C08K5/098;C08J9/08
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司45104
• 代理人: 劉小萍

技術領域

本發明涉及一種包裝緩沖材料，具體涉及一種微細化植物纖維緩沖材料及其制備方法。

背景技術

目前，常見可降解環保緩沖材料主要是紙漿模塑制品和蜂窩紙板產品，其材料脆性大、比重大、回彈性差、緩沖系數小，且環境濕度對結構性能影響較大。植物纖維發泡緩沖材料是有別于紙漿模塑制品和蜂窩紙板的新型綠色緩沖材料，它以植物纖維為主要原料，添加助劑，進行發泡處理，使材料內部形成空間立體網狀結構，因此具有很好的緩沖性能，保障了緩沖材料的結構穩定性。植物纖維類緩沖材料利用可再生自然資源，是具有易降解又有利于加工成型的環保材料，在人類資源日益緊張的情況下，其研究和開發更為重要。中國專利公開號CN1250066公開了“一種秸稈纖維發泡減振緩沖包裝材料及其生產方法”。該包裝材料采用農作物秸稈粉碎物和粘接劑作為原料，但原材料本身抗張性能較差，容易吸濕影響產品結構性能。且采用傳統烘箱高溫烘烤發泡，則傳熱速度較慢，發泡體系含有大量水蒸氣無法及時逸出，發泡效果并不理想，最突出的問題是樣品外表面干燥較快，導致內部難以充分干燥，極大影響緩沖材料的力學性能。

中國專利公開號CN103450696A公開了“一種紙纖維發泡緩沖材料”。將廢紙、玉米淀粉、水、甘油、碳酸鈣、偶氮二甲酰胺、發泡劑混合，采用傳統化學發泡方法制備出紙纖維發泡緩沖材料。該材料廢紙制成紙漿的工藝較復雜，力學性能沒有植物漿料的好，且成本較高，同時添加劑的用量也較大。

中國申請號為98122244.7公開了“一種植物纖維發泡包裝材料的制造方法”。首先將甘蔗蔗渣、麥桿、稻草、蘆葦、一年生草本等天然植物纖維原料通過物料前期蒸曬，烘干后研磨粉碎，將粉碎后的原料在高壓釜中蒸煮軟化、加入AC發泡劑、淀粉等添加劑混合制成粒狀，經膨化系統一次發泡、再加入防水劑、羧酸鈉、三元醇等助劑，在模具中加溫定向發泡膨化，即得所需包裝材料。該方法原料處理繁瑣耗時，所用添加劑種類和用量較多，工藝較復雜。

中國專利公開號CN1912247A公開了“一種植物纖維液體發泡包裝材料的制備方法”。以化學漿、化學機械漿和機械漿混合漿料為原料，添加助劑，采用傳統化學發泡工藝制得發泡包裝材料。該方法原料組合較為復雜，成本相對單一漿料稍高；制備過程中所用添加劑較多，且對于植物纖維所用發泡工藝的發泡效果不理想。

綜上所述，植物纖維發泡緩沖材料在國內外已經具備了一定研究基礎，具有很大發展潛力，但也存在一些關鍵性問題限制了其大規模生產及使用。這些問題主要包括兩個方面，其一是植物纖維和淀粉來源較廣，不同原料自身的性質也不同，使得待發泡的混合物體系具有不確定性，進而導致成型過程中氣泡成核率低且分布非常不均勻；其二是緩沖材料是開孔的空間結構，比表面積較大，并且植物纖維和淀粉都具有極強的親水性，所以在濕度大的環境中材料容易吸潮軟化，緩沖性能受到較大影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種微細化植物纖維緩沖材料及其制備方法，該方法得到的植物纖維緩沖包裝材料既能滿足商品包裝需要又環保易降解，并有效改善材料的應用性，提高材料的緩沖性能。

本發明以如下技術方案解決上述技術問題：

本發明微細化植物纖維緩沖材料，它主要由以下按重量份配比的原料制備而成：微細化植物纖維20.8份～24.0份，陽離子淀粉4.5份～9.2份，聚乙烯醇1.5份～3.0份，增塑劑0.5份～1.0份，發泡劑9.0份～11.0份。

所述微細化植物纖維的制備是：取一定量的以絕干漿計的漂白漿，常溫下加水浸泡4.5h，加水量為漂白漿質量的16～17倍，再用疏解機將漿料解離10min，抽濾脫水至漿濃為20％～30％；然后稱量漿料質量，加水稀釋至漿濃為10％，再利用PFI磨對上述漿料進行打漿處理，得到打漿度為65～75°SR的微細化植物纖維。

所述微細化植物纖維是指蔗渣或桉木為原料制得的微細化植物纖維；所述增塑劑為硬脂酸鎂；所述發泡劑為NaHCO₃。

本發明微細化植物纖維緩沖材料的制備方法，它包括以下步驟：

(1)將陽離子淀粉與聚乙烯醇溶于水中配制成溶液，進行糊化處理，并冷卻至室溫，得到陽離子淀粉與聚乙烯醇糊化物；

(2)將微細化植物纖維和硬脂酸鎂加入陽離子淀粉與聚乙烯醇糊化物中攪拌均勻，再加入發泡劑NaHCO₃，混勻靜置2min后注入模具；

(3)將模具置于微波反應器中，利用微波發泡，待其成型脫模后，于60℃烘箱干燥24h得到植物纖維發泡緩沖材料。