以天然聚多糖為基的發泡材料及其製備方法
2023-12-05 12:41:26 2
專利名稱：以天然聚多糖為基的發泡材料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於包裝材料領域，特別涉及用於儀器、儀表及電器等包裝的可生物降解的填充型防震包裝材料及其製備方法。
背景技術：
世界各國對資源的循環利用和可再生性非常關注，尤其對於一次性包裝材料領域，已經使用可回收利用的材料或可以丟棄後自然降解成無害的小分子化合物的材料。採用可生物降解材料製備的一次性包裝用發泡材料是目前研究的熱點，國外專利US5,252,271(Biodegradable packaging foam and method ofpreparation，1993年)公開了採用澱粉或改性澱粉為原料，以二氧化碳為發泡劑製得可生物降解的包裝用泡沫。國內外已經有一些廠家對防震包裝材料進行了研究及開發應用，如公開號為CN1083773A所公開的使用兩層紙板中間夾一層澱粉類發泡材料；公開號為CN1292395A和CN1127091A所公開的使澱粉發泡成顆粒狀，填充在被包裝的儀器和設備中；公開號為CN2213131A所公開的用瓦楞紙夾一層澱粉發泡材料，然後粘結成板材，再切成不同形狀的包裝製品。以上幾種方法研製的產品在使用過程中都不防水，還要經過其他工序。
目前廣泛用於防震包裝的發泡材料是聚苯乙烯(即EPS)，但聚苯乙烯的難以降解性造成的「白色汙染」已經嚴重危害了自然環境，所以，人們迫切需要一種能夠替代聚苯乙烯包裝材料的具有良好生物降解性能的生物降解材料，並且該包裝材料要具備原料來源豐富，成本低的特點。
發明內容
本發明的目的之一是提供可生物降解的發泡材料，並且該包裝材料的製品使用後廢棄在自然界後很容易分解為二氧化碳和水，符合環保要求，用以替代目前用於防震包裝的發泡聚苯乙烯(即EPS)，徹底解決因聚苯乙烯的難以降解性造成的「白色汙染」問題。
本發明的另一目的是提供以天然聚多糖為基的可生物降解的發泡包裝材料的製備方法。
本發明的以天然聚多糖為基的發泡材料，按重量計，其組成及含量為天然聚多糖60～85％聚酯或其他聚合物 5～30％增塑劑2～5％發泡劑0.5～1.0％水4.0～10.0％所述天然聚多糖為原澱粉、纖維素、半纖維素、液化澱粉、開環澱粉、改性澱粉、聚酯接枝澱粉或它們的任意混合物等。所述的原澱粉可以是玉米澱粉、土豆澱粉或木薯澱粉等。
所述聚酯或其他聚合物為聚己內酯、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚-羥基丁酸酯(PHB)、聚乳酸(PLA)、聚羥基乙酸酯(PHAE)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯基乙烯醇(EVA)或它們的任意混合物等。
所述增塑劑為水、甘油、單硬脂酸甘油酯或山梨醇等。
所述發泡劑為偶氮二甲醯胺、水或乙醇等。
本發明的以天然聚多糖為基的發泡材料，將天然聚多糖、聚酯或其他聚合物(可生物降解)、增塑劑、發泡劑、水，經高速攪拌混合，在螺杆擠出機中反應發泡造粒，得到可生物降解的發泡材料，作為鬆散填充包裝材料。其中，按重量計，可生物降解的發泡材料含有60～85％的天然聚多糖、5～30％的聚酯或其他聚合物、2～5％的複合增塑劑、0.5～1.0％的發泡劑、4.0～10.0％的水。
天然聚多糖與聚酯或其他聚合物是在螺杆擠出機中混合均勻後，發泡劑在擠出機頭釋放，直接發泡造粒，這樣改變天然聚多糖的堆積密度，減輕單位體積的重量，而且改善了天然聚多糖的力學性能和加工性能。擠出發泡工藝製備了回彈性好的鬆散填充泡沫材料，表觀密度為0.03g.cm-3～0.06g.cm-3，回彈率60％～70％，溼含量3％～5％，該材料具有較好的防水、防溼性能。
本發明的發泡包裝材料是具有良好生物降解性能的生物降解材料，該材料能降解為二氧化碳和水，原料來源豐富，成本低。在利用本發明的防震包裝材料製備防震包裝製品時，是採用擠出發泡工藝，直接用於被包裝物的防震包裝。從初步的力學性能測試和成本核算，以及對其防水、抗溼性能的評價，本發明製備的天然聚多糖基發泡材料用於小家電、通訊產品的防震包裝，具有較好的應用前景。
具體實施例方式
實施例1.
將澱粉醋酸酯(取代度DS＝1.2)75克，纖維素(短切2～5mm)5克，聚乳酸10克，甘油單甘脂3克，偶氮二甲醯胺0.8克，和水6.0克，經高速攪拌混合，在螺杆擠出機中擠出發泡造粒，包裝即可。擠出機各段溫度為90℃，120℃，160℃，180℃，170℃，140℃。
實施例2.
將羥丙基澱粉(取代度DS＝0.3)50克，玉米澱粉20克，聚乙烯基乙烯醇(EVA)15克，甘油5克，偶氮二甲醯胺1.0克，和水10.0克，經高速混合攪拌，在螺杆擠出機中擠出發泡造粒，包裝即可。擠出機各段溫度為90℃，120℃，150℃，170℃，160℃，140℃。
實施例3.
將澱粉醋酸酯(取代度DS＝1.2)70克，聚-羥基丁酸酯(PHB)15克，甘油單甘脂5克，偶氮二甲醯胺1.0克，和水10.0克，經高速混合攪拌，在螺杆擠出機中擠出發泡造粒，包裝即可。擠出機各段溫度為90℃，120℃，150℃，170℃，160℃，140℃。
實施例4.
將玉米澱粉30克，羥丙基澱粉(取代度DS＝0.3)40克，聚丁二酸丁二醇酯(PBS)20克，甘油單甘脂3克，偶氮二甲醯胺0.8克，和水10.0克，經高速混合攪拌，在螺杆擠出機中擠出發泡造粒，包裝即可。擠出機各段溫度為90℃，120℃，150℃，160℃，150℃，120℃。
實施例5.
將玉米澱粉40克，澱粉醋酸酯(取代度DS＝1.2)40克，聚乙烯基乙烯醇(EVA)10克，甘油5克，偶氮二甲醯胺1.0克，和水5.0克，經高速攪拌混合，在螺杆擠出機中擠出發泡造粒，包裝即可。擠出機各段溫度為90℃，120℃，150℃，170℃，160℃，140℃。
權利要求
1.以天然聚多糖為基的發泡材料，按重量計，其組成及含量為天然聚多糖 60～85％聚酯或其他聚合物 5～30％增塑劑 2～5％發泡劑 0.5～1.0％水 4.0～10.0％
2.根據權利要求1的以天然聚多糖為基的發泡材料，其特徵在於所述天然聚多糖為原澱粉、纖維素、半纖維素、液化澱粉、開環澱粉、改性澱粉、聚酯接枝澱粉或它們的任意混合物。
3.根據權利要求1的以天然聚多糖為基的發泡材料，其特徵在於所述聚酯或其他聚合物為聚己內酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚-羥基丁酸酯、聚乳酸、聚羥基乙酸酯、聚乙烯醇、聚乙烯基乙烯醇或它們的任意混合物。
4.根據權利要求1的以天然聚多糖為基的發泡材料，其特徵在於所述增塑劑為水、甘油、單硬脂酸甘油酯或山梨醇。
5.根據權利要求1的以天然聚多糖為基的發泡材料，其特徵在於所述發泡劑為偶氮二甲醯胺、水或乙醇。
6.以天然聚多糖為基的發泡材料的製備方法，將天然聚多糖、聚酯或其他聚合物、增塑劑、發泡劑、水，經高速攪拌混合，在螺杆擠出機中反應發泡造粒，得到可生物降解的發泡材料，其中，按重量計含有60～85％的天然聚多糖、5～30％的聚酯或其他聚合物、2～5％的複合增塑劑、0.5～1.0％的發泡劑、4.0～10.0％的水。
全文摘要
本發明公開了以天然聚多糖為基的發泡材料，按重量計，其組成及含量為天然聚多糖為60～85％，聚酯或其他聚合物為5～30％，增塑劑為2～5％，發泡劑為0.5～1.0％，水為4.0～10.0％。本發明還公開了以天然聚多糖為基的發泡材料的製備方法。該材料具有較好的防水、防溼性能，原料來源豐富，成本低。
文檔編號C08J9/04GK1796445SQ200410101798
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月28日 優先權日2004年12月28日
發明者王才, 潘則林, 趙萍 申請人:中國科學院化學研究所