一種輕質(zhì)環(huán)保生物質(zhì)包裝材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種輕質(zhì)環(huán)保生物質(zhì)包裝材料及其制備方法，特別涉及一種以廢紙纖維和秸桿為原料，大豆蛋白膠黏劑為環(huán)保粘合劑，經(jīng)熱壓工藝生產(chǎn)托盤(pán)、大型滑木式包裝箱的非承力部件，如支撐件、間隔件、填充件等輕質(zhì)環(huán)保材料的制作方法，屬于輕質(zhì)材料、可降解生物質(zhì)材料及其相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著煤炭和石油等化石資源的日益枯竭和環(huán)境壓力越來(lái)越大，開(kāi)發(fā)利用可再生的綠色資源變得越來(lái)越緊迫。目前，國(guó)際上生物質(zhì)資源的利用途徑主要有3條，即生物質(zhì)材料、生物質(zhì)能源和紙漿，其中生物質(zhì)材料是一種重要的途徑，它是一種以木本植物、禾本植物和藤本植物及其加工剩余物和廢棄物為原材料，通過(guò)物理、化學(xué)和生物學(xué)等高技術(shù)手段，加工制造性能優(yōu)異、附加值高的新材料。
[0003]現(xiàn)有的輕質(zhì)包裝材料，主要集中在利用發(fā)泡劑、發(fā)泡材料達(dá)到輕質(zhì)的目的。申請(qǐng)?zhí)枮?01010502013.0，名稱為以熱糊化淀粉為粘合劑制備輕質(zhì)保溫板材的方法，提供了一種以熱糊化淀粉為粘合劑，廢棄植物纖維和廢棄聚苯乙烯泡沫為原料制備輕質(zhì)環(huán)保保溫材料的方法，但沒(méi)有考慮聚苯乙烯泡沫的污染問(wèn)題。申請(qǐng)?zhí)枮?01410024235.4，名稱為一種植物纖維緩沖包裝材料的制備方法，提供了一種以植物纖維為原料，以偶氮二甲酰胺、碳酸氫銨為發(fā)泡劑，通過(guò)微博發(fā)泡制備輕質(zhì)材料的方法，但沒(méi)有考慮發(fā)泡劑成本高、發(fā)氣難以控制、污染環(huán)境等缺點(diǎn)，也沒(méi)有考慮微波發(fā)泡的工業(yè)化生產(chǎn)問(wèn)題。
[0004]現(xiàn)有的植物纖維制品采用的膠黏劑多為合成樹(shù)脂，其原料價(jià)格在節(jié)節(jié)攀升，加上膠粘劑中的揮發(fā)性有害氣體如游離甲醛和游離苯酚對(duì)人體健康的危害越來(lái)越受到關(guān)注，以生物質(zhì)為基本原料開(kāi)發(fā)綠色環(huán)保膠黏劑成為研究熱點(diǎn)。申請(qǐng)?zhí)枮?01310374158.0，名稱為一種麥桿制板的膠粘劑制備方法，以MD1、HPMA等制備纖維用膠粘劑，所述膠粘劑穩(wěn)定性好，具有較好的耐水性和機(jī)械力學(xué)性能，但存在原料成本高、制備工藝復(fù)雜的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一在于針對(duì)目前板材在降解過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，提供一種綠色環(huán)保型生物質(zhì)材料，實(shí)現(xiàn)材料的綠色化、可降解。
[0006]本發(fā)明的目的之二在于針對(duì)目前輕質(zhì)板材的工藝進(jìn)行改進(jìn)，提供一種無(wú)需發(fā)泡劑的輕質(zhì)板材的配方及制備方案，即減少原材料的使用量，利用熱壓工藝制備輕質(zhì)板材。
[0007]本發(fā)明的目的之三在于針對(duì)目前木材用膠粘劑的成本及污染問(wèn)題，提供一種以大豆蛋白為原料制備膠粘劑的配方，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保。
[0008]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種輕質(zhì)環(huán)保生物質(zhì)包裝材料的制備方法，包括包括基材70 %?85 %、膠黏劑5 %?15 %、防水劑5 %?10 %、復(fù)配劑1 %?3 %、交聯(lián)劑0.3-1% ；
[0009]將上述基材進(jìn)行預(yù)處理并進(jìn)行纖維分離，膠黏劑進(jìn)行改性處理，將上述原料充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆?，然后在模具中進(jìn)行鋪裝，并在熱壓機(jī)上進(jìn)行熱壓成型，制得輕質(zhì)環(huán)保生物質(zhì)材料。所述基材為廢紙纖維，或廢紙與農(nóng)作物秸桿、木材、竹材、水生植物中的一種或幾種混合纖維原料。
[0010]所述膠黏劑為改性大豆蛋白膠黏劑，改性劑具體為NaOH和Ca (0H) 2的混合物、SDBS、尿素中的一種或幾種；其中各改性劑與大豆蛋白配比為:Na0H0.08-0.24%,Ca (OH) 20.08-0.24%、SDBSl-2%，尿素 6-18 %。
[0011]所述防水劑具體為石蠟類防水劑。
[0012]所述復(fù)配劑為有機(jī)高分子類，具體為羧甲基纖維素或羧甲基纖維素鈉。
[0013]所述交聯(lián)劑具體為十水合四硼酸鈉。
[0014]所述輕質(zhì)環(huán)保生物質(zhì)包裝材料的制備方法，其特征在于按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)步驟如下:
[0015](1)基材的處理:
[0016]廢紙纖維:將廢棄的瓦楞紙板在水中浸泡一段時(shí)間，洗去表面殘留的膠，用水力碎漿機(jī)碎漿，濾去多余水分，保證含水率在60 %?70 %。再裝進(jìn)密封塑膠袋水浴處理；
[0017]其中水浴溫度60-90 °C，水浴時(shí)間10-30min ；
[0018]農(nóng)作物秸桿、木材、竹材、水生植物等纖維原料用NaOH溶液預(yù)處理，一定時(shí)間后取出，洗去表面的堿液后，靜置備用；
[0019](2)膠黏劑改性:對(duì)大豆蛋白進(jìn)行改性處理，用以下一種或幾種改性劑處理:
[0020]a、Na0!^P/SCa(0H)2:將大豆蛋白、NaOH、Ca (0H) 2按一定質(zhì)量比加入水中，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，進(jìn)行水浴處理；
[0021]b、SDBS:將大豆蛋白與SDBS按一定質(zhì)量比加入水中，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，，進(jìn)行水浴處理；
[0022]c、尿素:將尿素和大豆蛋白按一定質(zhì)量比加入水中，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，，進(jìn)行水浴處理；
[0023]其中大豆蛋白與水配比為8-15%，水浴溫度為40-60°C，水浴時(shí)間為40_60min，攪摔速度 30_60r/min ；
[0024](3)膠粘劑調(diào)制:將步驟(2)制備的改性大豆蛋白膠粘劑、防水劑、復(fù)配劑、交聯(lián)劑常溫下充分混合，攪拌均勻后備用；
[0025](4)纖維施膠:將步驟(3)制備的膠粘劑均勻噴灑在步驟(1)制備的基材，混合干燥至含水率20%?50%備用；
[0026](5)熱壓成型:將步驟(4)制備的物料在模具中進(jìn)行鋪裝，將模具置于熱壓機(jī)中央，進(jìn)行熱壓，脫模后即可制得輕質(zhì)環(huán)保生物質(zhì)材料；
[0027]其中熱壓溫度120-160°C，熱壓壓力3_7MPa，熱壓時(shí)間20_140min。
[0028]本發(fā)明與現(xiàn)有生物質(zhì)熱壓板材相比，具有顯著優(yōu)點(diǎn):
[0029](1)利用生活中大量的包裝廢紙和植物秸桿中豐富的木質(zhì)纖維素成分，將包裝廢紙和植物秸桿經(jīng)過(guò)一系列方法處理后，制成板狀材料以替代石油基化學(xué)試劑成分。既有效的利用包裝廢紙和植物秸桿資源，降低制作成本，綠色環(huán)保，且制作的板材可以用于產(chǎn)品的運(yùn)輸包裝上，做成具有一定緩沖性能的支撐件、間隔件、填充件，放置在包裝容器內(nèi)以保護(hù)產(chǎn)品，也可以用于制作托盤(pán)、大型滑木式包裝箱的非承力部件，節(jié)約包裝材料消耗等，在使用之后又可以再自然環(huán)境中被微生物或光降解為水和二氧化碳，不會(huì)造成環(huán)境污染。
[0030](2)在保證一定機(jī)械強(qiáng)度、減重效果、握釘力的前提下，實(shí)現(xiàn)板材的輕質(zhì)化，且無(wú)需發(fā)泡劑，更綠色、環(huán)保。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1是輕質(zhì)環(huán)保生物質(zhì)包裝材料的制備流程。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0033]實(shí)施例一
[0034](1)基材的處理:
[0035]廢紙纖維:將廢棄的瓦楞紙板在水中浸泡一段時(shí)間，洗去表面殘留的膠，用水力碎漿機(jī)碎漿，濾去多余水分，保證含水率在60%。再裝進(jìn)密封塑膠袋水浴處理；
[0036]其中水浴溫度90 °C，水浴時(shí)間20min ；
[0037]小麥稻桿用NaOH溶液預(yù)處理，一定時(shí)間后取出，洗去表面的堿液后，靜置備用；
[0038](2)膠黏劑改性:對(duì)大豆蛋白進(jìn)行改性處理，用以下改性劑處理:
[0039]NaOH和Ca(0H)2:將大豆蛋白、NaOH、Ca(OH) 2按100:1:1的質(zhì)量比加入水中，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，進(jìn)行水浴處理；
[0040]其中大豆蛋白與水配比為10%，水浴溫度為40°C，水浴時(shí)間為60min，攪拌速度為30r/min ；
[0041](3)膠粘劑調(diào)制:將步驟(2)制備的改性大豆蛋白膠粘劑、防水劑、復(fù)配劑、交聯(lián)劑常溫下充分混合，攪拌均勻后備用；
[0042]