[发明专利]一种环保型纸纤维发泡材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保型纸纤维发泡材料及其制备方法，属于可降解发泡材料及其相关技术领域。特别是一种可用于缓冲、填充或其他领域的多孔状环保轻质纸纤维发泡材料及其制备方法。

背景技术

国内外在植物纤维缓冲材料的研究开发方面，除了瓦楞纸板、蜂窝纸板、纸浆模塑等具有成熟生产工艺的缓冲材料之外，将植物纤维粘结，通过发泡剂的作用进行微观层面的发泡，使植物纤维之间出现大量均匀而密集的孔洞结构，进而得到具有一定缓冲结构的发泡材料，是目前纸质发泡材料发展的一个新方向。国内在制备这些材料时，已经取得了一些成果。

在中国专利ZL00114543.6中，公布了一种将植物淀粉、柔软剂、防水剂、淀粉改性剂、植物纤维、发泡剂等物料混合经螺杆挤出膨化，再将膨化颗粒粘贴成型进行二次膨化的工艺方法。中国专利ZL200510033246.X也公布了类似制作原理的方法：将整株农作物无子实部分粉碎为细小颗粒后与相关助剂混合，再经膨化机挤出为空心管材，之后将管材加工成内部具有空腔的细小颗粒，再将颗粒粘结成型。

中国专利ZL200610052420.X公布了一种制备环保植物纤维原料的工艺方法：将植物纤维粉碎到2mm以下粒度，放在微波炉内，粉粒体积膨胀之后可作为快餐盒、保温板、隔音板等容器的原料。

专利CN1079102C公布了一种利用超声波发泡制备环保材料的方法：用植物秸秆和果实、无毒助剂为原料，经切割、分离、蒸煮、漂白、干燥、起绒、粉碎、老成制成材料组分A，再将果实磨浆、脱水、脱色、甩干制成组分B，然后将A、B、助剂混溶用超声波发泡成型。

中国专利ZL200610045408.6公布了一种将植物纤维浆料、有机硅表面活性剂、造纸用胶黏剂、有机硅表面活性剂等物料混合，在高水分含量下加热至80℃，通过搅拌使得物料在助剂作用下发泡，之后撤除底部托板静置脱水，再将材料干燥成型的工艺方法。

中国专利ZL99104752.4公布了将动植物纤维(麻浆、纸浆、动物毛皮等)与淀粉类材料以一定比例混合之后放入膨化机械中膨化为颗粒状，再将颗粒状原料与防水剂、防油剂、防腐剂、放蛀剂等物料混合后倒入模具，经高温高压后成型的方法。

中国专利ZL98122244.7公布了将甘蔗渣、麦秆、稻草等天然植物纤维原料通过前期蒸晒、烘干、研磨为粉料之后放入高压釜蒸煮软化，再加入AC发泡剂、淀粉等助剂制成粒状，在4-6大气压，温度280℃左右的条件下，进行一次膨化成型，再将发泡后的颗粒与防水剂、羧酸钠等助剂混合后放入模具，加热至190℃-210摄氏度，再进行定向发泡膨化制备包装材料的方法。

在制备可降解缓冲包装材料时，以上专利作了很多有益的探索。但是，由于材料发泡需要在瞬时聚集大量能量，而纤维材料本身是热量的不良导体，所以在制备纤维类缓冲材料时，早期的普遍做法是先将纤维与淀粉制成易与较快接受能量的小颗粒，之后进行发泡，再将颗粒粘结成型。后来随着研究深入，人们意识到在高水分含量的状态下，添加一些具有发泡效果的助剂，纤维通过互相交联可形成空间网状结构，如中国专利ZL200610045408.6所述。随着电磁波的广泛应用，微波和超声波也开始用于发泡，中国专利ZL200610052420.X发明了用微波制备缓冲材料颗粒的方法，专利CN1079102C公布了将混溶之后的两种物料进行超声波发泡的方法。

发明内容

水的非极性具有极易传递微波能量的特点，而一般发泡剂产生的气体较易在具有一定粘度的物料中产生。微波能量虽然具有在液态非极性材料中极易传递的特点，但由于打浆之后的纸纤维从本质上说依然是固体材料，其分子较之水分子大而长。因此，把微波的特点结合起来，采用微波发泡的方法，通过添加两种特定发泡剂，使材料在60℃左右的低温区间和270℃的高温区间进行两次发泡，材料高水分含量的特征避免了纤维材料在微波条件下易燃的缺陷；进行微波发泡后，将材料放入干燥箱进行干燥，从而制得一种密度介于0.124g/cm3～0.168g/cm3之间的多孔状纤维缓冲材料。

本发明的环保型纸纤维发泡材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用废弃的瓦楞纸板或其它纸包装废弃物材料作为主料，经水力碎浆、洗浆、脱水工艺成为可用于制备废纸纤维发泡材料的原料；

(2)制备粘合剂和成膜剂，粘合剂为用淀粉配置成的淀粉溶液，并在70℃进行糊化，成膜剂为用聚乙烯醇配置成的水溶液，在其溶解温度范围内进行水浴加热，将糊化的粘合剂与完全溶解的成膜剂混合备用；