[发明专利]一种制备发泡缓冲包装材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备发泡缓冲包装材料的方法，属于发泡材料制备技术领域。

背景技术

进入21世纪以来，随着世界经济的快速发展及人民消费水平的提高，包装已成为人们生活和贸易活动中必不可少的重要组成部分。其中，基于聚苯乙烯（EPS）的泡沫缓冲包装材料，因其质轻、防震、机械性能好，且具备良好的加工性能和装饰性能，被广泛应用于电子产品、家用电器、机械产品和仪器仪表等领域，受到国内外普遍关注。然而，一方面由于大多数缓冲包装材料的原料来源于不可再生的石油资源，造成能源危机的进一步加剧。另一方面在生产及废弃物处理过程中均对环境产生严重污染，如生产过程中使用的氟氯烃等严重破坏大气臭氧层；在燃烧或填埋的过程中，会释放出包括二氧化硫在内的多种有毒害物质，造成空气、土壤和水体污染，导致生态环境恶化。为促进人与自然的和谐相处，一些较发达国家都制定法律明令禁止使用泡沫塑料进行进口工业产品的包装，以改善当前日益严峻的环境与资源问题。因此，寻求开发一种新型环保包装材料替代泡沫塑料产品具有十分重要的意义。

针对目前这种现状，利用可再生的农业废弃生物质资源为原料，研发具有可降解性能的生物质包装材料与制品，不仅原料来源可观、取材方便，使废弃的生物质资源得到重新利用，提高资源利用率，进一步缓解资源短缺的压力，而且该类材料可避免“白色污染”对环境所造成的破坏，从而有效改善生态环境，同时可满足国内外包装市场的需求，具有深远的经济意义和社会意义，已成为近年来各国的研究热点。

CN1147978公开了“一种用植物制造的发泡材料”，该发泡材料利用植物纤维、果实和多种无毒助剂为原料，经蒸煮、磨浆、漂泊等工序处理后用超声波发泡成形。CN101481506公开了一种以植物纤维、淀粉发泡全降解材料防水制品，采用植物纤维、淀粉和防水剂共混挤出发泡得到密集较小的发泡产品。CN105542233披露了一种以纤维素粘胶溶液为原料，利用稳压调节器进行加热固化成型制备发泡材料的方法。CN103627023公开了一种以纤维素溶液、表面活性剂为原料，经机械搅拌、烘箱烘培、去离子水浸泡、洗涤、干燥等功效制备发泡材料的方法。然而，这几种方法或添加较多助剂（发泡剂、胶粘剂、润滑剂或填料等），或制备工艺较为复杂且发泡过程伴随高温高压，需要耗费大量能源，抑或需要先将纤维素制成溶液，生产成本较高、发泡倍率不足，而在高发泡倍率后又存在成型能力差、缓冲性差、强度无法保证、且成型困难等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种密度在0.1g/cm³以下、回弹性高于80%、断裂伸长率高于200%、抗张强度（指数）高于10 Nm/g的发泡缓冲包装材料的制备方法。

技术方案：

一种制备发泡缓冲包装材料的方法，包括如下步骤：

将纤维、表面活性剂和水混合得浆料；将浆料搅拌至呈泡沫状，得泡沫纤维；对泡沫纤维进行真空抽滤，至肉眼观察不到水线；然后干燥至含水量10％以下即可；

真空抽滤时的真空度为0.01-0.1 Mpa；

浆料中纤维的含量不低于0.1％，表面活性剂相对于纤维的用量不低于1％；

所述百分数为质量百分数。

实验研究发现：

第一、如果采用自然脱水的方式对泡沫纤维进行脱水，所需脱水时间长，在脱水过程中气泡会破裂，尤其是下层气泡的破裂数量远远高于上层气泡的破裂数量；一方面会导致泡沫纤维坍塌，无法形成发泡材料；另一方面，会导致所形成的发泡材料的上下密度不一致，且发泡材料的整体密度偏大，无法达到发泡材料的性能要求。采用真空抽滤的脱水方式对泡沫纤维进行脱水，能快速脱水；但是，必须严格控制真空度及抽滤时间；如果真空度过高、抽滤时间过长，会导致气泡大量破裂，无法获得发泡材料；如果真空度过低、抽滤时间过短，难以成型，在转移至干燥设备过程中，会坍塌，无法获得发泡材料；因此，本发明严格限定的真空度及抽滤程度。优选的，真空度为0.03～0.06Mpa；在此条件下，抽滤更容易控制。

第二、如果浆料中纤维的含量过低，虽然能形成泡沫纤维，但是由于作为支撑结构的纤维含量少，所形成的泡沫纤维不稳定，在将其从容器中取出的过程中，泡沫纤维塌陷，无法成型，而无法获得发泡材料；因此，本发明严格限定了纤维含量的下限。如果浆料中纤维的含量过高，则会使得搅拌难度提高，浆料难以完全泡沫化，而且使得干燥难度变大、显著提高干燥成本；因此，优选的，纤维的含量不高于5％；更优选的，纤维的含量为0.5-3％。