一種玉米淀粉秸稈纖維復合發(fā)泡材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種玉米淀粉秸稈纖維復合發(fā)泡材料及其制備方法。選用玉米淀粉和秸稈纖維為主要原材料，充分利用玉米淀粉凝固性好、來源廣泛、秸稈纖維價格便宜的優(yōu)點，通過生物、物理、化學等方法，選用合適的配方、工藝步驟和參數(shù)，解決了秸稈纖維雜質(zhì)多、玉米淀粉強度差、以及復合材料耐水性不好等缺點，通過螺桿擠出發(fā)泡方法，高效低能連續(xù)生產(chǎn)出一種低成本、高性能的生態(tài)復合發(fā)泡材料，可用于緩沖包裝、隔音保溫等領(lǐng)域，代替發(fā)泡塑料和橡膠。
【專利說明】
一種玉米淀粉秸稈纖維復合發(fā)泡材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種低成本生態(tài)環(huán)保緩沖包裝材料，尤其涉及一種玉米淀粉秸桿纖維 復合發(fā)泡材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前大量使用的緩沖包裝材料仍是以不能降解的泡沫塑料為主，主要有EPS、EPP、 聚氨酯等泡沫塑料，由于其很難降解，因此，形成了嚴重的城市"白色污染"?，F(xiàn)有可降解 的緩沖包裝材料主要還是一植物纖維為主的紙制品，但紙制品成本較高、密度大、緩沖性能 差、力學性能差。淀粉是多糖類化合物，在自然環(huán)境下由微生物作用而分解，最終分解為無 毒的0) 2和Η 20,因此是目前廣泛使用的一類可生物降解的天然高分子原料之一。其來源廣 泛(玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、地瓜淀粉、土豆淀粉、小麥淀粉等)，且價格低廉等優(yōu)點。但是淀 粉分子鏈含有大量羥基，容易在分子鏈內(nèi)和分子鏈間形成氫鍵，同時淀粉結(jié)晶度高，難溶、 難熔，很難成型加工，并且其發(fā)泡材料性脆、回彈性差、防腐抗菌性能也較差。通常的淀粉與 植物纖維的復合材料具有長度低、耐水性差、成型加工困難、成本較高等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有緩沖發(fā)泡材料的缺陷，選用玉米淀粉和秸桿纖維為主 要原材料，充分利用玉米淀粉凝固性好、來源廣泛、秸桿纖維價格便宜的優(yōu)點，通過生物、物 理、化學等方法，選用合適的配方、工藝步驟和參數(shù)，解決了秸桿纖維雜質(zhì)多、玉米淀粉強度 差、以及復合材料耐水性不好等缺點，通過螺桿擠出發(fā)泡方法，高效低能連續(xù)生產(chǎn)出一種低 成本、高性能的生態(tài)復合發(fā)泡材料，可用于緩沖包裝、隔音保溫等領(lǐng)域，代替發(fā)泡塑料和橡 膠。
[0004] 本發(fā)明的復合發(fā)泡材料，由玉米淀粉、秸桿纖維、酒曲（米制酒曲，市場購買)、亞硫 酸溶液、水、硫酸鋁、硫酸鈉、氯化鈉、蔗糖、干酵母(市場購買)、碳酸氫鈉、二氧化硅組成。
[0005] 各組分比例及制備步驟： (1) 取100份(質(zhì)量份數(shù))粒徑為10~60目（優(yōu)選30目）的秸桿纖維、5~10份(優(yōu)選7份） 玉米淀粉、1〇~20份(優(yōu)選15份）水、0. 5~1. 5份(優(yōu)選1份）酒曲，攪拌均勻后，20~35°C (優(yōu) 選28°C )遮光密封保存12~36h (優(yōu)選24小時)，待用； (2) 取100份玉米粉、15~35份(優(yōu)選30份)濃度為2~5%(優(yōu)選3%)的亞硫酸溶液，放入 反應釜中，在 20~30°C (優(yōu)選 25°C)下，30~50r/min (優(yōu)選 40 r/min)攪拌 l~3h (優(yōu)選 2h)， 自然冷卻后密封待用； (3) 取步驟（1)處理后的秸桿纖維30~45份(優(yōu)選35份)、步驟（2)處理過的淀粉55~70 份(優(yōu)選65份)、800~1200目（優(yōu)選1000目）二氧化硅3~8份(優(yōu)選6份)、1~3份(優(yōu)選2份） 硫酸鋁、0. 5~1份(優(yōu)選0. 8份）硫酸鈉、0. 5~1份(優(yōu)選0. 8份）氯化鈉、2~4份(優(yōu)選3份） 蔗糖、1~2份(優(yōu)選1. 5份）干酵母、1~2份(優(yōu)選1. 5份）碳酸氫鈉，在高速混合機中共混 10~30min (優(yōu)選15min)，密封待用； (4)將混合好的物料，通過螺桿擠出機擠出發(fā)泡，控制機頭溫度為110~130°C (優(yōu)選 120°C)、機頭壓力 3~5MPa (優(yōu)選 4MPa)、螺桿轉(zhuǎn)速 50~70r/min (優(yōu)選 60 r/min)。
[0006] 本發(fā)明充分利用玉米淀粉和秸桿纖維的特點，首先利用生物技術(shù)對秸桿纖維和部 分玉米淀粉的混合物進行處理，同時，利用亞硫酸溶液對淀粉進行，提高淀粉的耐水性和粘 結(jié)強度，二氧化硅作為增強劑的同時，起一定的潤滑、催化和吸附作用，硫酸鋁、硫酸鈉、氯 化鈉以及蔗糖等作為復合交聯(lián)劑，協(xié)同作用提高復合制品的強度、耐水性、防蟲耐腐性能， 干酵母在與碳酸氫鈉協(xié)同發(fā)泡的同時，對淀粉和纖維起部分的糖化作用，有利于提高制品 的強度。
【具體實施方式】
[0007] 以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0008] 實施例1 : (1) 取100份(質(zhì)量份數(shù)）粒徑為10的秸桿纖維、5份玉米淀粉、10份水、0. 5份酒曲， 攪拌均勻后，20°C遮光密封保存12小時，待用； (2) 取100份玉米粉、15份濃度為2%的亞硫酸溶液，放入反應釜中，在20°C下，30r/ min攪拌lh，自然冷卻后密封待用； (3) 配一：取步驟（1)處理后的秸桿纖維30份、步驟（2)處理過的淀粉70份、800目二 氧化硅3份、1份硫酸鋁、0. 5份硫酸鈉、0. 5份氯化鈉、2份蔗糖、1份干酵母、1份碳酸氫鈉， 在高速混合機中共混lOmin，密封待用； 配二：取步驟（1)處理后的秸桿纖維35份、步驟（2)處理過的淀粉65份、1000目二氧 化硅6份、2份硫酸鋁、0. 8份硫酸鈉、0. 8份氯化鈉、3份蔗糖、1. 5份干酵母、1. 5份碳酸氫 鈉，在高速混合機中共混15min，密封待用； 配三：取步驟（1)處理后的秸桿纖維45份、步驟（2)處理過的淀粉55份、1200目二氧 化硅8份、3份硫酸鋁、1份硫酸鈉、1份氯化鈉、4份蔗糖、2份干酵母，2份碳酸氫鈉，在高速 混合機中共混30min，密封待用； (4) 將混合好的物料，通過螺桿擠出機擠出發(fā)泡，控制機頭溫度為120°C、機頭壓力 4MPa、螺桿轉(zhuǎn)速 60 r/min。
[0009] 制備的新材料與熱塑性淀粉發(fā)泡材料的拉伸強度、壓縮強度及吸水率的對比如下 表
實施例2 : (1) 取100份(質(zhì)量份數(shù))粒徑為30目的秸桿纖維、7份玉米淀粉，15)水、1份酒曲，攪 拌均勻后，28°C遮光密封保存24h，待用； (2) 取100份玉米粉、30份濃度為3%的亞硫酸溶液，放入反應釜中，在25°C下，40r/ min攪拌2小時，自然冷卻后密封待用； (3) 配一：取步驟（1)處理后的秸桿纖維30份、步驟（2)處理過的淀粉70份、800目二 氧化硅3份、1份硫酸鋁、0. 5份硫酸鈉、0. 5份氯化鈉、2份蔗糖、1份干酵母，1份碳酸氫鈉， 在高速混合機中共混lOmin，密封待用； 配二：取步驟（1)處理后的秸桿纖維35份、步驟（2)處理過的淀粉65份、1000目二氧 化硅6份、2份硫酸鋁、0. 8份硫酸鈉、0. 8份氯化鈉、3份蔗糖、1. 5份干酵母、1. 5份碳酸氫 鈉，在高速混合機中共混15min，密封待用； 配三：取步驟（1)處理后的秸桿纖維45份、步驟（2)處理過的淀粉55份、1200目二氧 化硅8份、3份硫酸鋁、1份硫酸鈉、1份氯化鈉、4份蔗糖、2份干酵母、2份碳酸氫鈉，在高速 混合機中共混30min，密封待用； (4) 將混合好的物料，通過螺桿擠出機擠出發(fā)泡，控制機頭溫度為120°C、機頭壓力 4MPa、螺桿轉(zhuǎn)速 60 r/min。
[0010] 制備的新材料與熱塑性淀粉發(fā)泡材料的拉伸強度、壓縮強度及吸水率的對比如下 表
實施例3 : (1) 取100份(質(zhì)量份數(shù)）粒徑為60目的秸桿纖維、10份玉米淀粉、20份水、1.5份酒 曲，攪拌均勻后，35°C遮光密封保存36h，待用； (2) 取100份玉米粉、35份濃度為5%的亞硫酸溶液、放入反應釜中，在30°C下，50r/ min攪拌3h，自然冷卻后密封待用； (3) 配一：取步驟（1)處理后的秸桿纖維30份、步驟（2)處理過的淀粉70份、800目二 氧化硅3份、1份硫酸鋁、0. 5份硫酸鈉、0. 5份氯化鈉、2份蔗糖、1份干酵母、1份碳酸氫鈉， 在高速混合機中共混lOmin，密封待用； 配二：取步驟（1)處理后的秸桿纖維35份、步驟（2)處理過的淀粉65份、1000目二氧 化硅6份、2份硫酸鋁、0. 8份硫酸鈉、0. 8份氯化鈉、3份蔗糖、1. 5份干酵母、1. 5份碳酸氫 鈉，在高速混合機中共混15min，密封待用； 配三：取步驟（1)處理后的秸桿纖維45份、步驟（2)處理過的淀粉55份、1200目二氧 化硅8份、3份硫酸鋁、1份硫酸鈉、1份氯化鈉、4份蔗糖、2份干酵母、2份碳酸氫鈉，在高速 混合機中共混30min，密封待用； (4) 將混合好的物料，通過螺桿擠出機擠出發(fā)泡，控制機頭溫度為120°C、機頭壓力 4MPa、螺桿轉(zhuǎn)速 60 r/min。
[0011] 制備的新材料與熱塑性淀粉發(fā)泡材料的拉伸強度、壓縮強度及吸水率的對比如下 表
【主權(quán)項】
1. 一種玉米淀粉秸桿纖維復合發(fā)泡材料及其制備方法，其特征在于，由玉米淀粉、秸桿 纖維、酒曲、亞硫酸溶液、水、硫酸鋁、硫酸鈉、氯化鈉、蔗糖、干酵母、碳酸氫鈉、二氧化硅組 成。2. 權(quán)利要求1所述復合發(fā)泡材料及其制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1)取100份(質(zhì)量份數(shù)）粒徑為10~60目的秸桿纖維、5~10份玉米淀粉、10~20份水、 0. 5~1. 5份酒曲、攪拌均勻后、20~35°C遮光密封保存12~36小時，待用； (2)取100份玉米粉、15~35份濃度為2~5%的亞硫酸溶液，放入反應釜中，在20~30°C 下，30~50r/min攪拌l~3h，自然冷卻后密封待用； (3) 取步驟（1)處理后的秸桿纖維30~45份、步驟（2)處理過的淀粉55~70份、800~1200 目二氧化硅3~8份、1~3份硫酸鋁、0. 5~1份硫酸鈉、0. 5~1份氯化鈉、2~4份蔗糖、1~2份干 酵母、1~2份碳酸氫鈉，在高速混合機中共混10~30min，密封待用； (4) 將混合好的物料，通過螺桿擠出機擠出發(fā)泡，控制機頭溫度為110~130°C、機頭壓力 3~5MPa、螺桿轉(zhuǎn)速 50~70r/min。
【文檔編號】C08K3/36GK105885444SQ201510163679
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年4月9日
【發(fā)明人】曾廣勝
【申請人】湖南工業(yè)大學