一種緩蝕型植物纖維發(fā)泡材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種緩蝕植物纖維發(fā)泡材料，如圖所示。這種緩蝕型植物纖維發(fā)泡材料采用玉米秸稈纖維和廢紙纖維為主要原材料，添加發(fā)泡劑及氣相防銹劑，通過微波發(fā)泡成型。相應(yīng)地，本發(fā)明還公開了這種緩蝕植物纖維發(fā)泡材料的制備方法，將玉米秸稈纖維和廢紙纖維浸泡后進(jìn)行預(yù)處理后與氣相緩蝕劑、發(fā)泡劑進(jìn)行混合，經(jīng)過微波進(jìn)行發(fā)泡。采用以玉米秸稈與廢紙纖維緩沖材料作為載體的氣相緩沖材料，其緩蝕率可以達(dá)到90％以上,而不添加緩蝕劑的纖維發(fā)泡材料會(huì)對(duì)金屬有加速腐蝕的作用。采用本發(fā)明,不僅可以保護(hù)金屬表面不受沖擊，又可以鐵類包裝件的腐蝕，在提高包裝效率的同時(shí),原材料又具有資源優(yōu)勢(shì)和環(huán)境保護(hù)優(yōu)勢(shì)。
【專利說明】一種緩蝕型植物纖維發(fā)泡材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明公開了一種緩蝕型植物纖維發(fā)泡材料，特別涉及一種可用于包裝內(nèi)襯的緩 蝕型植物纖維發(fā)泡材料（圖1)及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 采用微波發(fā)泡的方式進(jìn)行材料的制備，這種方式能夠讓材料更佳均勻的受熱，提 高材料的綜合性能，漿料中加入復(fù)配型化學(xué)發(fā)泡劑即碳酸氫銨和碳酸氫鈉按一定比例混 合，并加入復(fù)配型緩蝕劑，即通過有機(jī)緩蝕劑與無機(jī)緩蝕劑進(jìn)行復(fù)合配方，根據(jù)蒸汽壓的大 小及試劑的可獲得性和經(jīng)濟(jì)性原則，選擇二甲基咪唑、尿素和硼砂以4:1:2的比例進(jìn)行復(fù) 配。
[0003] 緩蝕劑在防護(hù)工程中的應(yīng)用，是腐蝕科學(xué)與表面工程學(xué)科發(fā)展的一項(xiàng)重要成就。 以氣相緩蝕劑為核心的氣相防銹材料已廣泛應(yīng)用于工業(yè)各部門中，氣相防銹材料及其應(yīng)用 技術(shù)研究也受到越來越多的關(guān)注，所以氣相緩蝕劑的載體材料成為包裝材料的研究重點(diǎn)。
[0004] 研究取代EPS的緩沖包裝材料已成為當(dāng)前包裝材料界的一個(gè)熱點(diǎn)，因此綠色環(huán)保 植物纖維發(fā)泡材料的研究具有重大意義?，F(xiàn)有的植物纖維發(fā)泡材料多為只具備緩沖作用的 材料，所以功能型的植物纖維發(fā)泡材料具有重要的研究意義。
[0005] 以纖維發(fā)泡緩沖材料作為載體的氣相緩沖材料，不僅可以保護(hù)金屬表面不受沖擊 又可以防止大氣腐蝕，在提高包裝效率的同時(shí)，原材料又具有資源優(yōu)勢(shì)和環(huán)境保護(hù)優(yōu)勢(shì)。所 以氣相緩蝕纖維材料的研究不僅具有工程應(yīng)用意義，也有利于生態(tài)文明建設(shè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明實(shí)施例索要解決的技術(shù)問題在于，提供一種既可以提供緩沖功能又能夠有 緩蝕效果的纖維發(fā)泡材料。所述緩蝕型纖維發(fā)泡材料的泡孔均勻，強(qiáng)度高，質(zhì)量輕，具有良 好的彈性。所述的緩蝕型纖維發(fā)泡材料的制備方法加工工藝簡單，原料成本低，提高了發(fā)泡 材料的均勻性。
[0007] 為了達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種緩蝕型纖維發(fā)泡材料，所述的 纖維發(fā)泡材料采用廢紙纖維和玉米秸桿纖維為原材料，添加復(fù)配型發(fā)泡劑和復(fù)配型緩蝕 齊U，通過微波發(fā)泡技術(shù)而形成。
[0008] 優(yōu)選地，所述的發(fā)泡劑為碳酸氫銨和碳酸氫鈉按一定比例混合。
[0009] 優(yōu)選地，所述的復(fù)配型緩蝕劑為二甲基咪唑、尿素和硼砂以4:1:2的比例進(jìn)行復(fù) 配。
[0010] 優(yōu)選地，所述的緩蝕型纖維發(fā)泡材料以質(zhì)量份計(jì)的主要原料配方如下：
[0011] 纖維干漿：25份
[0012] 甘油：3份
[0013] 碳酸氫氨：0· 85?1. 0份
[0014] 碳酸氫鈉 ：0· 5?0· 8份
[0015] 玉米淀粉：1.5份
[0016] PVA:1.0 份 [0017] 碳酸鈣：2. 5份
[0018] 硼砂：0.9?1份
[0019] 尿素 ：0.5 份
[0020] 二甲基咪唑：2份
[0021] 優(yōu)選地，所述的PVA是以10%的PVA溶液的形式加入的。10%的PVA溶液是在 70°C條件下以150r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30分鐘配制的。
[0022] 優(yōu)選地，所述的玉米淀粉是以10%的玉米淀粉溶液的形式加入的。10%的玉米淀 粉溶液是在70°C條件下以150r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌30分鐘配制的。
[0023] 本發(fā)明的制備方法包括以下步驟：
[0024] 1)先將廢舊瓦楞紙板放在水中浸泡十小時(shí)，浸泡后按比例與玉米秸桿纖維進(jìn)行混 合打漿。
[0025] 2)將打漿后的漿料，與5%的氫氧化鈉溶液混合，在40°C水浴鍋中進(jìn)行30分鐘的 預(yù)處理。
[0026] 3)將預(yù)處理后的漿料過濾擰干至濕度為70%，然后與玉米淀粉溶液與PVA溶液進(jìn) 行混合，然后與甘油混合攪拌，然后加入碳酸鈣，硼砂，尿素和二甲基咪唑進(jìn)行混合攪拌均 勻。最后，將碳酸鈣與碳酸氫氨按比例混合溶液加入，均勻攪拌。
[0027] 4)將步驟3)所得的混合物放入方形模具中，將表面放置平整，然后放入微波中進(jìn) 行加熱，中高火檔位，頻率為每加熱3min冷卻3min等待水蒸氣蒸發(fā)，共加熱4次一共加熱 12min〇
[0028] 5)將步驟4)中成型的材料進(jìn)行脫模，脫模后放置在60°C烘箱中進(jìn)行干燥6小時(shí)。
[0029] 6)將干燥后的材料分別放入800ml的燒瓶中在60°C進(jìn)行緩蝕試驗(yàn)。即在模擬大 氣腐蝕的環(huán)境下，加熱8h，冷卻12h后測(cè)試樣的緩釋率。
[0030] 7)將干燥后的材料在萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行靜態(tài)壓縮試驗(yàn)。
[0031] 所得的緩蝕型纖維發(fā)泡材料的緩蝕率可以達(dá)到90%以上。
[0032] 本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是：采用微波發(fā)泡技術(shù)，使材料受熱更均勻，發(fā)泡效 果好，將廢紙纖維與秸桿纖維現(xiàn)結(jié)合，使材料的力學(xué)性能更佳，并將纖維發(fā)泡技術(shù)與氣相緩 釋技術(shù)相結(jié)合，使材料得到更高效的多功能利用。

【專利附圖】

【附圖說明】 圖1是制成的緩蝕植物纖維發(fā)泡材料。 圖2是緩蝕試驗(yàn)示意圖。 圖3是實(shí)施例1中，鐵片的緩釋圖。 圖4是模擬大氣腐蝕環(huán)境下的鐵片腐蝕圖。 圖5是實(shí)施例3中，鐵片的緩釋圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033] 實(shí)施例1 :
[0034] 1)先將20g廢舊瓦楞紙板放在水中浸泡十小時(shí)，浸泡后與5g玉米秸桿纖維進(jìn)行混 合在水力打漿機(jī)里打漿。
[0035] 2)打漿后的漿料，與100ml的5%的氫氧化鈉溶液在自封袋中混合均勻，在40°C水 浴鍋中進(jìn)行30分鐘的預(yù)處理。
[0036] 3)預(yù)處理后的漿料過濾擰干至濕度為70%，然后與15ml的10%玉米淀粉溶液與 10ml的10 %的PVA溶液進(jìn)行混合，然后與3g甘油混合攪拌，然后加入2. 5g碳酸|丐，二甲基 咪唑lg、尿素0. 25g和硼砂0. 5g進(jìn)行混合攪拌均勻。
[0037] 4)將步驟3)所得的混合物放入方形模具中，將表面放置平整，然后放入微波中進(jìn) 行加熱，中高火檔位，頻率為每加熱3min冷卻3min等待水蒸氣蒸發(fā)，共加熱4次一共加熱 12min〇
[0038] 5)將步驟4)中成型的材料進(jìn)行脫模，脫模后放置在60°C烘箱中進(jìn)行干燥6小時(shí)。
[0039] 6)將干燥后的材料分別放入800ml的燒瓶中在60°C進(jìn)行緩蝕試驗(yàn)（見圖2)，即在 模擬大氣腐蝕的環(huán)境下，加熱8h，冷卻12h后測(cè)試樣的緩釋率。測(cè)得緩釋率為：0. 8754,鐵 片的緩釋圖片如圖3所示。
[0040] 7)將干燥后的材料在萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行靜態(tài)壓縮試驗(yàn)。該新型材料的力-變 形曲線與EPE、EPS類似，都比較平滑，不存在明顯的壓縮屈服點(diǎn)。
[0041] 實(shí)施例2:
[0042] 1)先將20g廢舊瓦楞紙板放在水中浸泡十小時(shí)，浸泡后與5g玉米秸桿纖維進(jìn)行混 合在水力打漿機(jī)里打漿。
[0043] 2)打漿后的漿料，與100ml的5%的氫氧化鈉溶液在自封袋中混合均勻，在40°C水 浴鍋中進(jìn)行30分鐘的預(yù)處理。
[0044] 3)預(yù)處理后的漿料過濾擰干至濕度為70%，然后與15ml的10%玉米淀粉溶液與 10ml的10%的PVA溶液進(jìn)行混合，然后與3g甘油混合攪拌，然后加入2. 5g碳酸|丐，攪拌均 勻。
[0045] 4)將步驟3)所得的混合物放入方形模具中，將表面放置平整，然后放入微波中進(jìn) 行加熱，中高火檔位，頻率為每加熱3min冷卻3min等待水蒸氣蒸發(fā)，共加熱4次一共加熱 12min〇
[0046] 5)將步驟4)中成型的材料進(jìn)行脫模，脫模后放置在60°C烘箱中進(jìn)行干燥6小時(shí)。
[0047] 6)將干燥后的材料分別放入800ml的燒瓶中在60°C進(jìn)行緩蝕試驗(yàn)，即在模擬大氣 腐蝕的環(huán)境下，加熱8h，冷卻12h后測(cè)試樣的緩釋率。測(cè)得腐蝕率為1. 1130,鐵片的腐蝕圖 片如圖4所不。
[0048] 7)將干燥后的材料在萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行靜態(tài)壓縮試驗(yàn)。該新型材料的力-變 形曲線與EPE、EPS類似，都比較平滑，不存在明顯的壓縮屈服點(diǎn)。
[0049] 實(shí)施例3 :
[0050] 1)先將20g廢舊瓦楞紙板放在水中浸泡十小時(shí)，浸泡后與5g玉米秸桿纖維進(jìn)行混 合在水力打漿機(jī)里打漿。
[0051] 2)打漿后的漿料，與100ml的5%的氫氧化鈉溶液在自封袋中混合均勻，在40°C水 浴鍋中進(jìn)行30分鐘的預(yù)處理。
[0052] 3)預(yù)處理后的漿料過濾擰干至濕度為70%，然后與15ml的10%玉米淀粉溶液與 10ml的10 %的PVA溶液進(jìn)行混合，然后與3g甘油混合攪拌，然后加入2. 5g碳酸|丐，二甲基 咪唑4g、尿素 lg和硼砂2g進(jìn)行混合攪拌均勻。
[0053] 4)將步驟3)所得的混合物放入方形模具中，將表面放置平整，然后放入微波中 進(jìn)行加熱，中高火檔位，頻率為每加熱3min冷卻3min等待水蒸氣蒸發(fā)，共加熱4次一共加 熱 12min〇
[0054] 5)將步驟4)中成型的材料進(jìn)行脫模，脫模后放置在60°C烘箱中進(jìn)行干燥6小時(shí)。
[0055] 6)將干燥后的材料分別放入800ml的燒瓶中在60°C進(jìn)行緩蝕試驗(yàn)。即在模擬大 氣腐蝕的環(huán)境下，加熱8h，冷卻12h后測(cè)試樣的緩釋率。測(cè)得緩釋率為：0. 9347,鐵片的緩 釋圖片如圖5所不。
[0056] 7)將干燥后的材料在萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行靜態(tài)壓縮試驗(yàn)。該新型材料的力-變 形曲線與EPE、EPS類似，都比較平滑，不存在明顯的壓縮屈服點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種緩蝕植物纖維發(fā)泡材料，其特征在于：該復(fù)合發(fā)泡材料的原料配比按質(zhì)量份數(shù) 比為： 纖維干楽：25份 甘油：3份 碳酸氫氨：〇. 85?1. 0份 碳酸氫鈉：〇. 5?0. 8份 玉米淀粉：1. 5份 PVA :1· 0 份 碳酸鈣：2. 5份 硼砂：〇. 9?1份 尿素：〇. 5份 二甲基咪唑：2份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩蝕植物纖維發(fā)泡材料，其特征在于：所述的干漿為廢紙纖 維與玉米秸桿纖維的比例為4:1的混合干漿。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩蝕植物纖維發(fā)泡材料，其特征在于：硼砂、尿素與二甲基咪 唑的含量可以根據(jù)材料具體的使用要求按比例進(jìn)行調(diào)整。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩蝕植物纖維發(fā)泡材料，其特征在于：玉米淀粉是以10%的 玉米淀粉溶液的形式加入的。10%的玉米淀粉溶液是在70°C條件下以150r/min的轉(zhuǎn)速下 攪拌30分鐘配制的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩蝕植物纖維發(fā)泡材料，其特征在于：PVA是以10%的PVA溶 液的形式加入的。10%的PVA溶液是在70°C條件下以150r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30分鐘配制 的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩蝕植物纖維發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于包括以下步 驟： 1) 先將廢舊瓦楞紙板放在水中浸泡十小時(shí)，浸泡后按比例與玉米秸桿纖維進(jìn)行混合打 漿。 2) 將打漿后的漿料，與5%的氫氧化鈉溶液混合，在40°C水浴鍋中進(jìn)行30分鐘的預(yù)處 理。 3) 將預(yù)處理后的漿料過濾擰干至濕度為70%，然后與玉米淀粉溶液與PVA溶液進(jìn)行 混合，然后與甘油混合攪拌，然后加入碳酸鈣，硼砂，尿素和二甲基咪唑進(jìn)行混合攪拌均勻。 4) 將步驟3)所得的混合物放入方形模具中，將表面放置平整，然后放入微波中進(jìn)行 加熱，中高火檔位，頻率為每加熱3min冷卻3min等待水蒸氣蒸發(fā)，共加熱4次一共加熱 12min〇 5) 將步驟4)中成型的材料進(jìn)行脫模，脫模后放置在60°C烘箱中進(jìn)行干燥6小時(shí)。 6) 將干燥后的材料分別放入800ml的燒瓶中在60°C進(jìn)行緩蝕試驗(yàn)。即在模擬大氣腐 蝕的環(huán)境下，加熱8h，冷卻12h后測(cè)試樣的緩釋率。 7) 緩蝕試驗(yàn)將干燥后的材料在萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行靜態(tài)壓縮試驗(yàn)。
【文檔編號(hào)】C08L97/02GK104194372SQ201410441889
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】錢怡, 王彤, 陳玉芬, 孫昊 申請(qǐng)人:江南大學(xué)