[發(fā)明專利]一種制備發(fā)泡緩沖包裝材料的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611204568.0
• 申請(qǐng)日: 2016-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN106584742A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李國(guó)棟;宋兆萍;劉溫霞;王慧麗;于得海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 齊魯工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C44/08
• 分類號(hào): B29C44/08;B29C44/34;B29C44/60
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所37218
• 代理人: 張菡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備發(fā)泡緩沖包裝材料的方法，屬于發(fā)泡材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及人民消費(fèi)水平的提高，包裝已成為人們生活和貿(mào)易活動(dòng)中必不可少的重要組成部分。其中，基于聚苯乙烯（EPS）的泡沫緩沖包裝材料，因其質(zhì)輕、防震、機(jī)械性能好，且具備良好的加工性能和裝飾性能，被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品、家用電器、機(jī)械產(chǎn)品和儀器儀表等領(lǐng)域，受到國(guó)內(nèi)外普遍關(guān)注。然而，一方面由于大多數(shù)緩沖包裝材料的原料來(lái)源于不可再生的石油資源，造成能源危機(jī)的進(jìn)一步加劇。另一方面在生產(chǎn)及廢棄物處理過程中均對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，如生產(chǎn)過程中使用的氟氯烴等嚴(yán)重破壞大氣臭氧層；在燃燒或填埋的過程中，會(huì)釋放出包括二氧化硫在內(nèi)的多種有毒害物質(zhì)，造成空氣、土壤和水體污染，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化。為促進(jìn)人與自然的和諧相處，一些較發(fā)達(dá)國(guó)家都制定法律明令禁止使用泡沫塑料進(jìn)行進(jìn)口工業(yè)產(chǎn)品的包裝，以改善當(dāng)前日益嚴(yán)峻的環(huán)境與資源問題。因此，尋求開發(fā)一種新型環(huán)保包裝材料替代泡沫塑料產(chǎn)品具有十分重要的意義。

針對(duì)目前這種現(xiàn)狀，利用可再生的農(nóng)業(yè)廢棄生物質(zhì)資源為原料，研發(fā)具有可降解性能的生物質(zhì)包裝材料與制品，不僅原料來(lái)源可觀、取材方便，使廢棄的生物質(zhì)資源得到重新利用，提高資源利用率，進(jìn)一步緩解資源短缺的壓力，而且該類材料可避免“白色污染”對(duì)環(huán)境所造成的破壞，從而有效改善生態(tài)環(huán)境，同時(shí)可滿足國(guó)內(nèi)外包裝市場(chǎng)的需求，具有深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義，已成為近年來(lái)各國(guó)的研究熱點(diǎn)。

CN1147978公開了“一種用植物制造的發(fā)泡材料”，該發(fā)泡材料利用植物纖維、果實(shí)和多種無(wú)毒助劑為原料，經(jīng)蒸煮、磨漿、漂泊等工序處理后用超聲波發(fā)泡成形。CN101481506公開了一種以植物纖維、淀粉發(fā)泡全降解材料防水制品，采用植物纖維、淀粉和防水劑共混擠出發(fā)泡得到密集較小的發(fā)泡產(chǎn)品。CN105542233披露了一種以纖維素粘膠溶液為原料，利用穩(wěn)壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行加熱固化成型制備發(fā)泡材料的方法。CN103627023公開了一種以纖維素溶液、表面活性劑為原料，經(jīng)機(jī)械攪拌、烘箱烘培、去離子水浸泡、洗滌、干燥等功效制備發(fā)泡材料的方法。然而，這幾種方法或添加較多助劑（發(fā)泡劑、膠粘劑、潤(rùn)滑劑或填料等），或制備工藝較為復(fù)雜且發(fā)泡過程伴隨高溫高壓，需要耗費(fèi)大量能源，抑或需要先將纖維素制成溶液，生產(chǎn)成本較高、發(fā)泡倍率不足，而在高發(fā)泡倍率后又存在成型能力差、緩沖性差、強(qiáng)度無(wú)法保證、且成型困難等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種密度在0.1g/cm³以下、回彈性高于80%、斷裂伸長(zhǎng)率高于200%、抗張強(qiáng)度（指數(shù)）高于10 Nm/g的發(fā)泡緩沖包裝材料的制備方法。

技術(shù)方案：

一種制備發(fā)泡緩沖包裝材料的方法，包括如下步驟：

將纖維、表面活性劑和水混合得漿料；將漿料攪拌至呈泡沫狀，得泡沫纖維；對(duì)泡沫纖維進(jìn)行真空抽濾，至肉眼觀察不到水線；然后干燥至含水量10％以下即可；

真空抽濾時(shí)的真空度為0.01-0.1 Mpa；

漿料中纖維的含量不低于0.1％，表面活性劑相對(duì)于纖維的用量不低于1％；

所述百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：

第一、如果采用自然脫水的方式對(duì)泡沫纖維進(jìn)行脫水，所需脫水時(shí)間長(zhǎng)，在脫水過程中氣泡會(huì)破裂，尤其是下層氣泡的破裂數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于上層氣泡的破裂數(shù)量；一方面會(huì)導(dǎo)致泡沫纖維坍塌，無(wú)法形成發(fā)泡材料；另一方面，會(huì)導(dǎo)致所形成的發(fā)泡材料的上下密度不一致，且發(fā)泡材料的整體密度偏大，無(wú)法達(dá)到發(fā)泡材料的性能要求。采用真空抽濾的脫水方式對(duì)泡沫纖維進(jìn)行脫水，能快速脫水；但是，必須嚴(yán)格控制真空度及抽濾時(shí)間；如果真空度過高、抽濾時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致氣泡大量破裂，無(wú)法獲得發(fā)泡材料；如果真空度過低、抽濾時(shí)間過短，難以成型，在轉(zhuǎn)移至干燥設(shè)備過程中，會(huì)坍塌，無(wú)法獲得發(fā)泡材料；因此，本發(fā)明嚴(yán)格限定的真空度及抽濾程度。優(yōu)選的，真空度為0.03～0.06Mpa；在此條件下，抽濾更容易控制。

第二、如果漿料中纖維的含量過低，雖然能形成泡沫纖維，但是由于作為支撐結(jié)構(gòu)的纖維含量少，所形成的泡沫纖維不穩(wěn)定，在將其從容器中取出的過程中，泡沫纖維塌陷，無(wú)法成型，而無(wú)法獲得發(fā)泡材料；因此，本發(fā)明嚴(yán)格限定了纖維含量的下限。如果漿料中纖維的含量過高，則會(huì)使得攪拌難度提高，漿料難以完全泡沫化，而且使得干燥難度變大、顯著提高干燥成本；因此，優(yōu)選的，纖維的含量不高于5％；更優(yōu)選的，纖維的含量為0.5-3％。