[发明专利]以水为发泡剂的生物质材料发泡塑料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于食品包装和工业产品包装的生物质材料的发泡包装材料，具体地说，是一种以水为发泡剂的生物质材料发泡塑料及其制备方法。

背景技术

目前，源于石油的聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等泡沫塑料作为缓冲包装材料被大量使用，这些泡沫材料具有质量轻、体积大的优点，但是它难以腐烂降解，正日益成为全球性的公害。

以可再生资源生产发泡材料是解决能源和环境问题的有效途径。如美国国民淀粉化学有限公司开发的Eco-form系列的loose fill，是以高直链和变形淀粉为原料制备的，虽然材料的使用性能较好，并且能够完全生物降解，但是价格较高，使用受限。中国专利CN1381519A用松脂和淀粉以及一些助剂发泡成具有一定强度的发泡材料。但是一般情况下，用纯淀粉生产的可生物降解缓冲包装材料具有较高的脆性，使用性能易受环境影响，无法实现广泛应用。从生产工艺来看，很多用淀粉生产的发泡材料都是用模压法或烘焙法生产，如中国专利CN1361048A，CN1052187C通过模压法生产缓冲包装材料，无法实现连续性工业化大生产。CN1563172A采用可热氧降解的聚丙烯与淀粉共混作为主要原料，用挤出发泡的方法生产，但是需要从制剂注入口单独加入物理或化学发泡剂，必须使用专用的挤出发泡机才能生产，无法使用普通的螺杆挤出机生产。

发明内容

本发明的目的就是针对现有发泡包装材料的缺陷，提供一种以水为发泡剂的生物质材料发泡塑料，它的使用性能优异、价格较低而且材料中生物质的含量较高，并且生产工艺简单，可使用普通的螺杆挤出设备挤出发泡。

本发明的另一目的是提供一种以水为发泡剂的发泡塑料的制备方法。

本发明的技术方案是这样实现的：它由以下组分的原料按重量份数制备而成：50～80份的可再生的生物质原料，5～25水，5～40份的聚烯烃，3～10份的增塑剂，0～5份的热稳定剂，0.5～5份的增容剂，0～3份的成核剂，0～3份的润滑剂。

本发明较好的技术方案是：它由以下组分的原料按重量份数制备而成：60份的可再生的生物质原料，20水、10份的聚烯烃，5份的增塑剂，2份的热稳定剂，1份的增容剂，1份的成核剂，1份的润滑剂。

其中所述的生物质原料为，淀粉、纤维素、木质素中的多种或一种或多种。纤维素优选竹粉、秸秆粉、草粉、棉杆粉、甘蔗渣；木质素优选木粉。制备时，先将水作为发泡剂加入到生物质原料中，使其需含水量为5～30％。

所述的聚烯烃为聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯中的一种或多种；所述的增塑剂为甘油、乙二醇、山梨醇、木糖醇、麦芽糖醇、二甘醇、聚乙二醇、或尿素中的一种或多种；所述的热稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钡、二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二正辛基锡或钙锌复合稳定剂中的一种或多种；所述的增容剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA、乙烯-丙烯酸共聚物EAA中的一种或多种；所述的成核剂为苯甲酸钠、碳酸钙、滑石粉、白碳黑中的一种或多种；所述的润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸钙、聚丙烯蜡或液体石蜡中的一种或多种。

本发明的制备方法包括以下步骤：

1)将重量比分别为：湿重50～80份的生物质原料，5～25水，5～40份的聚烯烃，3～10份的增塑剂，0～5份的热稳定剂，0.5～5份的增容剂，0～3份的成核剂，0～3份的润滑剂，按配比依次加入到高速混合机中，在60～150℃搅拌3～30min，混合均匀，降温出料。

2)将上述混合均匀的物料加入到普通的螺杆挤出机中，在90～200℃挤出发泡，控制螺杆前段的温度为90～120℃，后段温度为140～200℃并尽快挤出，物料被挤出后由于受到的压力突然减至常压，物料中的水气突然膨胀而导致物料发泡，冷却后即得发泡材料。通过选用不同的模头，可制成片状、条状或其它形状的泡沫缓冲包装材料。

本发明具有下列特点：

1)以可再生的生物质资源为主要原料，利用了农作物废弃资源，节约了部分石化资源，所得产品价格低廉。

2)以水为发泡剂，既经济又环保。

3)不需要专门的发泡挤出机，不需要通过特殊方式将发泡剂加入到材料中，只要普通的螺杆挤出机即可挤出发泡。

4)所得发泡材料的发泡倍率在5～50倍之间，发泡产品密度在0.01～0.1g/cm³之间。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：