一種全降解緩沖包裝材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全降解緩沖包裝材料，由以下重量份的原料制成：淀粉50-60份，植物纖維20-30份，填料5-10份，淀粉塑化劑A10-15份，淀粉塑化劑B5-10份，膠黏劑1-5份，脫模劑0.1-1份，發(fā)泡劑0.1-1份，水100-120份；其中，所述植物纖維為稻草纖維、秸稈纖維或蔗渣纖維；所述填料為滑石粉；所述淀粉塑化劑A為甘油或甲酰胺；所述淀粉塑化劑B為尿素或乙二醇；所述膠黏劑為聚乙烯醇；所述脫模劑為硬脂酸。本發(fā)明還公開了該緩沖包裝材料的制備方法，采用發(fā)泡熱壓成型法制備而成。本發(fā)明制備的全降解緩沖包裝材料具有原料可再生、生產(chǎn)過程無污染、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種全降解緩沖包裝材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種全降解緩沖包裝材料及其制備方法，屬于新型綠色環(huán)保應(yīng)用材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，市場(chǎng)上現(xiàn)有的緩沖包裝材料主要包括發(fā)泡聚苯乙烯(EPS)、發(fā)泡聚乙烯(EPE)、瓦楞紙板、蜂窩紙板等，上述緩沖包裝材料雖然具有重量輕、易加工、保護(hù)性能好等優(yōu)點(diǎn)；但其廢棄物存在高污染、不降解、環(huán)保性能差等諸多不足，因此迫切需求一種與之性能相近，而又綠色環(huán)保的緩沖包裝材料。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種全降解緩沖包裝材料，該包裝材料以淀粉和植物纖維為主要原料，滑石粉為輔料，配合添加劑，采用發(fā)泡熱壓成型法制備而成，具有原料可再生、生產(chǎn)過程無污染、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種全降解緩沖包裝材料，由以下重量份的原料制成:
[0006]淀粉50-60份，植物纖維20-30份，填料5_10份，淀粉塑化劑A10-15份，淀粉塑化劑B5-10份，膠黏劑1-5份，脫模劑0.1-1份，發(fā)泡劑0.1-1份，水100-140份。
[0007]所述植物纖維為稻草纖維或秸桿纖維或蔗渣纖維；
[0008]所述填料為滑石粉；
[0009]所述淀粉塑化劑A為甘油或甲酰胺；
[0010]所述淀粉塑化劑B為尿素或乙二醇；
[0011]所述膠黏劑為聚乙烯醇(PVA)；
[0012]所述脫模劑為硬脂酸；
[0013]所述發(fā)泡劑為發(fā)泡劑AC或碳酸氫鈉或碳酸氫銨。
[0014]一種全降解緩沖包裝材料的制備方法，包括以下步驟:
[0015](I)按重量份稱取原料，植物纖維經(jīng)粉碎處理，制成長(zhǎng)度為2_4cm的纖維段，長(zhǎng)徑比為40-60，再將淀粉和處理后的植物纖維混合均勻，加入淀粉塑化劑A、淀粉塑化劑B和水，水的加入量與纖維和淀粉混合物的質(zhì)量比為(I~1.5):1，攪拌均勻；
[0016](2)再加入填料、膠黏劑、脫模劑、發(fā)泡劑和水，70-90°C攪拌均勻，制得均相體漿料；
[0017](3)將步驟(2)制得的均相體漿料加入至模具內(nèi)，設(shè)定上模溫度175_185°C，下模溫度190-200°C，及壓力2-5Mpa，合模后保壓20_40s，保壓干燥30_60s ；
[0018](4)脫模，取出制品，即得成品。
[0019]優(yōu)選地，步驟(1)中，水的加入溫度為80°C ；
[0020]優(yōu)選的，步驟(3)中，上模溫度設(shè)定為180°C，下模溫度設(shè)定為195°C，壓力3Mpa，合模后保壓30s,保壓干燥45s。
[0021]本發(fā)明的有益效果在于:
[0022](I)通過發(fā)泡熱壓成型工藝解決了普通發(fā)泡技術(shù)生產(chǎn)維全降解產(chǎn)品性能欠佳問題，且制品具有質(zhì)輕、韌性、強(qiáng)度好、原料豐富可持續(xù)、可完全降解的優(yōu)良特性；
[0023](2)原料成本低廉，秸桿報(bào)廢為寶，制作加工工藝簡(jiǎn)單、原輔材料來源充足且可持續(xù)，降解可靠，從原料的采集、產(chǎn)品的生產(chǎn)制造、使用和報(bào)廢，全生命周期綠色無污染；
[0024](3)配伍制得的均相體漿料，具有流變性，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0025]結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，應(yīng)該說明的是，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。
[0026]實(shí)施例1:
[0027](I)稱取淀粉50千克,稻草30千克,滑石粉5千克,甘油15千克,尿素5千克,聚乙烯醇5千克，硬脂酸0.1千克，發(fā)泡劑ACl千克，水100千克；將稻草經(jīng)干燥、粉碎處理，制成長(zhǎng)度為2cm的稻草纖 維段，長(zhǎng)徑比50左右，再將淀粉和處理后的稻草纖維混合均勻，加入甘油、尿素和80千克80°C熱水，攪拌均勻；
[0028](2)再加入滑石粉、聚乙烯醇、硬脂酸、發(fā)泡劑AC和20千克水，80°C攪拌均勻，制得均相體漿料；
[0029](3)將步驟(2)制得的均相體漿料加入至模具內(nèi)，設(shè)定上模溫度180°C，下模溫度195°C，及壓力3Mpa，合模后保壓30s，保壓干燥45s ；
[0030](4)脫模，取出制品，即得成品。
[0031]實(shí)施例2:
[0032](I)稱取淀粉60千克，玉米秸桿20千克，滑石粉10千克，甲酰胺10千克，尿素10千克，聚乙烯醇I千克，硬脂酸I千克，碳酸氫鈉0.1千克，水120千克；將玉米秸桿經(jīng)干燥、粉碎處理，切成長(zhǎng)度為4cm的玉米秸桿纖維段，長(zhǎng)徑比60左右，再將淀粉和處理后的玉米秸桿纖維混合均勻，加入甲酰胺、尿素和100千克80°C熱水，攪拌均勻；
[0033](2)再加入滑石粉、聚乙烯醇、硬脂酸、碳酸氫鈉和20千克水，80°C攪拌均勻，制得均相體漿料；
[0034](3)將步驟⑵制得的均相體漿料加入至模具內(nèi)，設(shè)定上模溫度185°C，下模溫度2000C，及壓力2Mpa，合模后保壓40s，保壓干燥60s ；
[0035](4)脫模，取出制品，即得成品。
[0036]實(shí)施例3:
[0037](I)稱取淀粉55千克，小麥稻桿25千克,滑石粉8千克,甘油12千克，乙二醇7千克,聚乙烯醇3千克，硬脂酸0.5千克，碳酸氫銨0.5千克，水140千克；將小麥秸桿經(jīng)干燥、粉碎處理，制成成長(zhǎng)度為3cm的小麥秸桿纖維段，長(zhǎng)徑比40左右，再將淀粉和處理后的小麥秸桿纖維混合均勻，加入甘油、乙二醇和120千克80°C熱水，攪拌均勻；
[0038](2)再加入滑石粉、聚乙烯醇、硬脂酸、碳酸氫銨和水，80°C攪拌均勻，制得均相體漿料；
[0039](3)將步驟(2)制得的均相體漿料加入至模具內(nèi)，設(shè)定上模溫度175°C，下模溫度190°C，及壓力3Mpa，合模后保壓30s，保壓干燥30s ；
[0040](4)脫模，取出制品，即得成品。
[0041]實(shí)施例4:
[0042](I)稱取淀粉50千克，蔗渣25千克，滑石粉8千克，甲酰胺15千克，乙二醇8千克，聚乙烯醇3千克，硬脂酸0.5千克，發(fā)泡劑AC0.5千克，水120千克；將蔗渣經(jīng)干燥、粉碎處理，切成長(zhǎng)度為3cm的蔗渣纖維段，長(zhǎng)徑比40左右，再將淀粉和處理后的蔗渣纖維混合均勻，加入甲酰胺、乙二醇和90千克80°C熱水，攪拌均勻；
[0043](2)再加入滑石粉、聚乙烯醇、硬脂酸、發(fā)泡劑AC和水，80°C攪拌均勻，制得均相體漿料；
[0044](3)將步驟(2)制得的均相體漿料加入至模具內(nèi)，設(shè)定上模溫度180°C，下模溫度195°C，及壓力3Mpa，合模后保壓30s，保壓干燥45s ；[0045](4)脫模，取出制品，即得成品。
[0046]實(shí)施例5:
[0047]降解性能實(shí)驗(yàn):
[0048](I)實(shí)驗(yàn)材料:本發(fā)明實(shí)施例1、2、3、4制備的緩沖包裝材料，將其制成20mm X 40mm X 2mm>30mmX 40mm X 2mm>40mmX 40mm X 2mm等尺寸的實(shí)驗(yàn)樣片；將發(fā)泡聚苯乙
烯采用相同的處理，作為比較。
[0049](2)實(shí)驗(yàn)設(shè)備:恒溫恒濕培養(yǎng)箱(28~30°C，相對(duì)濕度不低于85 %)，型號(hào):LRH-150-S，生產(chǎn)廠家:廣東省醫(yī)療器械廠；電動(dòng)低壓噴泵(流量:31/min，空氣壓力:0.4kg/cm2);電熱鼓風(fēng)干燥箱102型(龍口先科儀器公司)。
[0050](3)實(shí)驗(yàn)菌種:黑曲霉(AS3.3928) ;土曲霉(AS3.3935);球毛殼(AS3.4254);綠色木霉(AS3.3928);出牙短梗霉(AS3.3984);繩狀青霉(AS3.3875)。以上菌種保存在查氏培養(yǎng)基上，4°C存放，6個(gè)月轉(zhuǎn)種I次，使用時(shí)，分別接種于馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基斜面，28~30°C培養(yǎng)7~14天，制備混合孢子懸液。
[0051](4)培養(yǎng)基:查氏培養(yǎng)基；馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基；基礎(chǔ)無碳源培養(yǎng)液；基礎(chǔ)無碳源培養(yǎng)基。
[0052](5)實(shí)驗(yàn)方法:
[0053]①實(shí)驗(yàn)樣片的預(yù)處理:將制成的各組樣片侵入75%乙醇中，消毒30min取出，室溫下自然干燥過夜后，移入干燥器0.5h，稱重量至恒重，記錄初始質(zhì)量。
[0054]②倒板:將基礎(chǔ)無碳源瓊脂培養(yǎng)基加熱溶化倒進(jìn)平皿，每平皿培養(yǎng)基深度8~IOmm ；
[0055]③接種:在生物安全柜內(nèi)將第3組的各樣片分別置于無菌平皿內(nèi)，再用美術(shù)噴槍分別將0.2ml霉菌懸液噴于各樣片表面；
[0056]④加實(shí)驗(yàn)樣片:將染菌的各樣片靜置Imin后以無菌程序?qū)⑵渲糜陬A(yù)先制備好的平皿培養(yǎng)基表面，同時(shí)做不染菌對(duì)照組和零對(duì)照組。每組3皿，每皿2片。要避免樣片之間、樣片與平皿之間接觸；
[0057]⑤培養(yǎng):將接種好的第3組及不接種的第2組平皿用膠帶封好，置霉菌培養(yǎng)箱中。保持培養(yǎng)箱30°C，相對(duì)濕度>90%，培養(yǎng)28天。培養(yǎng)箱每周換氣I次。零對(duì)照平皿在實(shí)驗(yàn)室自然放置。每周取出I片試樣稱重并做好記錄；[0058]⑥質(zhì)量損失率測(cè)定:取出樣片，用75%的酒精消毒，然后用85°C的蒸餾水清洗后，在干燥器中干燥直到恒重，稱量并記錄此時(shí)各樣品的質(zhì)量，計(jì)算質(zhì)量損失率；
[0059]質(zhì)量損失率是評(píng)價(jià)樣品生物降解性能的重要指標(biāo)之一，它等于試樣生物降解試驗(yàn)后平均質(zhì)量損失除以原始試樣的平均質(zhì)量的百分率，計(jì)算公式如下:
[0060]D= (m0-mt) /m0X 100%
[0061]式中Hici為試樣原始質(zhì)量；mt為試樣降解后的質(zhì)量。
[0062]樣品降解后質(zhì)量損失率越大，其生物降解性越好,本發(fā)明實(shí)施例1、2、3、4制備的緩沖包裝材料的質(zhì)量損失率的結(jié)果見表1.[0063]表1質(zhì)量損失率測(cè)定結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種全降解緩沖包裝材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成: 淀粉50-60份，植物纖維20-30份，填料5-10份，淀粉塑化劑A10-15份，淀粉塑化劑B5-10份，膠黏劑1-5份，脫模劑0.1-1份，發(fā)泡劑0.1-1份，水100-120份； 所述植物纖維為稻草纖維或秸桿纖維或蔗渣纖維； 所述填料為滑石粉； 所述淀粉塑化劑A為甘油或甲酰胺； 所述淀粉塑化劑B為尿素或乙二醇； 所述膠黏劑為聚乙烯醇； 所述脫模劑為硬脂酸； 所述發(fā)泡劑為水及發(fā)泡劑AC或碳酸氫鈉或碳酸氫銨。
2.如權(quán)利要求1所述的一種全降解緩沖包裝材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成:淀粉50份，植物 纖維30份，滑石粉5份，甘油15份，尿素5份，聚乙烯醇5份，硬脂酸0.1份，發(fā)泡劑ACl份，水100份。
3.如權(quán)利要求1所述的一種全降解緩沖包裝材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成:淀粉60份，植物纖維20份，滑石粉10份，甲酰胺10份，尿素10份，聚乙烯醇1份，硬脂酸1份，碳酸氫鈉0.1份，水120份。
4.如權(quán)利要求1所述的一種全降解緩沖包裝材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成:淀粉55份，植物纖維25份，滑石粉8份，甘油12份，乙二醇7份，聚乙烯醇3份，硬脂酸0.5份，碳酸氫銨0.5份，水140份。
5.如權(quán)利要求1所述的一種全降解緩沖包裝材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成:淀粉50份，植物纖維25份，滑石粉8份，甲酰胺15份，乙二醇8份，聚乙烯醇3份，硬脂酸0.5份，發(fā)泡劑AC0.5份，水120份。
6.權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的一種全降解緩沖包裝材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)按重量份稱取原料，將植物纖維經(jīng)粉碎處理，再將淀粉和處理后的植物纖維混合均勻，加入淀粉塑化劑A、淀粉塑化劑B和水，水的加入量與植物纖維和淀粉混合物的質(zhì)量比(I~1.5):1，攪拌均勻； (2)再加入填料、膠黏劑、脫模劑、發(fā)泡劑和水，70-90°C攪拌均勻，制得均相體漿料； (3)將步驟(2)制得的均相體漿料加入至模具內(nèi)，設(shè)定上模溫度175-185°C，下模溫度190-200°C，及壓力2-5Mpa，合模后保壓20_40s，保壓干燥30_60s ； (4)脫模，取出制品，即得成品。
7.如權(quán)利要求6所述的一種全降解緩沖包裝材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，植物纖維經(jīng)粉碎處理后，制成長(zhǎng)度為2-4cm的纖維段，長(zhǎng)徑比為40-60。
8.如權(quán)利要求6所述的一種全降解緩沖包裝材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，水的加入溫度為80°C。
9.如權(quán)利要求6所述的一種全降解緩沖包裝材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，上模溫度設(shè)定為180°C，下模溫度設(shè)定為195°C，壓力3Mpa，合模后保壓30s，保壓干燥45s。
【文檔編號(hào)】C08J9/08GK103923354SQ201410193063
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月8日
【發(fā)明者】李方義, 王成釗, 劉鵬, 管凱凱, 李剛, 郭安福 申請(qǐng)人:山東大學(xué)