專利名稱：以天然聚多糖為基的發(fā)泡材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于包裝材料領(lǐng)域，特別涉及用于儀器、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制備方法。
背景技術(shù)：
世界各國(guó)對(duì)資源的循環(huán)利用和可再生性非常關(guān)注，尤其對(duì)于一次性包裝材料領(lǐng)域，已經(jīng)使用可回收利用的材料或可以丟棄后自然降解成無(wú)害的小分子化合物的材料。采用可生物降解材料制備的一次性包裝用發(fā)泡材料是目前研究的熱點(diǎn)，國(guó)外專利US5,252,271(Biodegradable packaging foam and method ofpreparation，1993年)公開(kāi)了采用淀粉或改性淀粉為原料，以二氧化碳為發(fā)泡劑制得可生物降解的包裝用泡沫。國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有一些廠家對(duì)防震包裝材料進(jìn)行了研究及開(kāi)發(fā)應(yīng)用，如公開(kāi)號(hào)為CN1083773A所公開(kāi)的使用兩層紙板中間夾一層淀粉類發(fā)泡材料；公開(kāi)號(hào)為CN1292395A和CN1127091A所公開(kāi)的使淀粉發(fā)泡成顆粒狀，填充在被包裝的儀器和設(shè)備中；公開(kāi)號(hào)為CN2213131A所公開(kāi)的用瓦楞紙夾一層淀粉發(fā)泡材料，然后粘結(jié)成板材，再切成不同形狀的包裝制品。以上幾種方法研制的產(chǎn)品在使用過(guò)程中都不防水，還要經(jīng)過(guò)其他工序。
目前廣泛用于防震包裝的發(fā)泡材料是聚苯乙烯(即EPS)，但聚苯乙烯的難以降解性造成的“白色污染”已經(jīng)嚴(yán)重危害了自然環(huán)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，并且該包裝材料要具備原料來(lái)源豐富，成本低的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供可生物降解的發(fā)泡材料，并且該包裝材料的制品使用后廢棄在自然界后很容易分解為二氧化碳和水，符合環(huán)保要求，用以替代目前用于防震包裝的發(fā)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“白色污染”問(wèn)題。
本發(fā)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(fā)泡包裝材料的制備方法。
本發(fā)明的以天然聚多糖為基的發(fā)泡材料，按重量計(jì)，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(fā)泡劑0.5～1.0％水4.0～10.0％所述天然聚多糖為原淀粉、纖維素、半纖維素、液化淀粉、開(kāi)環(huán)淀粉、改性淀粉、聚酯接枝淀粉或它們的任意混合物等。所述的原淀粉可以是玉米淀粉、土豆淀粉或木薯淀粉等。
所述聚酯或其他聚合物為聚己內(nèi)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(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺、水或乙醇等。
本發(fā)明的以天然聚多糖為基的發(fā)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(fā)泡劑、水，經(jīng)高速攪拌混合，在螺桿擠出機(jī)中反應(yīng)發(fā)泡造粒，得到可生物降解的發(fā)泡材料，作為松散填充包裝材料。其中，按重量計(jì)，可生物降解的發(fā)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％的復(fù)合增塑劑、0.5～1.0％的發(fā)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桿擠出機(jī)中混合均勻后，發(fā)泡劑在擠出機(jī)頭釋放，直接發(fā)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(xué)性能和加工性能。擠出發(fā)泡工藝制備了回彈性好的松散填充泡沫材料，表觀密度為0.03g.cm-3～0.06g.cm-3，回彈率60％～70％，濕含量3％～5％，該材料具有較好的防水、防濕性能。
本發(fā)明的發(fā)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(lái)源豐富，成本低。在利用本發(fā)明的防震包裝材料制備防震包裝制品時(shí)，是采用擠出發(fā)泡工藝，直接用于被包裝物的防震包裝。從初步的力學(xué)性能測(cè)試和成本核算，以及對(duì)其防水、抗?jié)裥阅艿脑u(píng)價(jià)，本發(fā)明制備的天然聚多糖基發(fā)泡材料用于小家電、通訊產(chǎn)品的防震包裝，具有較好的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1.
將淀粉醋酸酯(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，偶氮二甲酰胺0.8克，和水6.0克，經(jīng)高速攪拌混合，在螺桿擠出機(jī)中擠出發(fā)泡造粒，包裝即可。擠出機(jī)各段溫度為90℃，120℃，160℃，180℃，170℃，140℃。
實(shí)施例2.
將羥丙基淀粉(取代度DS＝0.3)50克，玉米淀粉20克，聚乙烯基乙烯醇(EVA)15克，甘油5克，偶氮二甲酰胺1.0克，和水10.0克，經(jīng)高速混合攪拌，在螺桿擠出機(jī)中擠出發(fā)泡造粒，包裝即可。擠出機(jī)各段溫度為90℃，120℃，150℃，170℃，160℃，140℃。
實(shí)施例3.
將淀粉醋酸酯(取代度DS＝1.2)70克，聚-羥基丁酸酯(PHB)15克，甘油單甘脂5克，偶氮二甲酰胺1.0克，和水10.0克，經(jīng)高速混合攪拌，在螺桿擠出機(jī)中擠出發(fā)泡造粒，包裝即可。擠出機(jī)各段溫度為90℃，120℃，150℃，170℃，160℃，140℃。
實(shí)施例4.
將玉米淀粉30克，羥丙基淀粉(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，偶氮二甲酰胺0.8克，和水10.0克，經(jīng)高速混合攪拌，在螺桿擠出機(jī)中擠出發(fā)泡造粒，包裝即可。擠出機(jī)各段溫度為90℃，120℃，150℃，160℃，150℃，120℃。
實(shí)施例5.
將玉米淀粉40克，淀粉醋酸酯(取代度DS＝1.2)40克，聚乙烯基乙烯醇(EVA)10克，甘油5克，偶氮二甲酰胺1.0克，和水5.0克，經(jīng)高速攪拌混合，在螺桿擠出機(jī)中擠出發(fā)泡造粒，包裝即可。擠出機(jī)各段溫度為90℃，120℃，150℃，170℃，160℃，140℃。
權(quán)利要求
1.以天然聚多糖為基的發(fā)泡材料，按重量計(jì)，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(fā)泡劑 0.5～1.0％水 4.0～10.0％
2.根據(jù)權(quán)利要求1的以天然聚多糖為基的發(fā)泡材料，其特征在于所述天然聚多糖為原淀粉、纖維素、半纖維素、液化淀粉、開(kāi)環(huán)淀粉、改性淀粉、聚酯接枝淀粉或它們的任意混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的以天然聚多糖為基的發(fā)泡材料，其特征在于所述聚酯或其他聚合物為聚己內(nèi)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(jù)權(quán)利要求1的以天然聚多糖為基的發(fā)泡材料，其特征在于所述增塑劑為水、甘油、單硬脂酸甘油酯或山梨醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的以天然聚多糖為基的發(fā)泡材料，其特征在于所述發(fā)泡劑為偶氮二甲酰胺、水或乙醇。
6.以天然聚多糖為基的發(fā)泡材料的制備方法，將天然聚多糖、聚酯或其他聚合物、增塑劑、發(fā)泡劑、水，經(jīng)高速攪拌混合，在螺桿擠出機(jī)中反應(yīng)發(fā)泡造粒，得到可生物降解的發(fā)泡材料，其中，按重量計(jì)含有60～85％的天然聚多糖、5～30％的聚酯或其他聚合物、2～5％的復(fù)合增塑劑、0.5～1.0％的發(fā)泡劑、4.0～10.0％的水。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了以天然聚多糖為基的發(fā)泡材料，按重量計(jì)，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(fā)泡劑為0.5～1.0％，水為4.0～10.0％。本發(fā)明還公開(kāi)了以天然聚多糖為基的發(fā)泡材料的制備方法。該材料具有較好的防水、防濕性能，原料來(lái)源豐富，成本低。
文檔編號(hào)C08J9/04GK1796445SQ200410101798
公開(kāi)日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者王才, 潘則林, 趙萍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所