[发明专利]淀粉发泡产品及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种淀粉发泡产品及其制备方法。

背景技术

随着快销行业的迅猛发展，包装用泡沫制品用量持续增加，极大加速了不可再生能源的消耗和环境污染。淀粉作为自然界一种丰富的天然可再生资源，具有来源广泛、价格低廉、可降解及再生周期短等优势，淀粉基发泡产品的开发及应用成为国际研究的热点。

已有的研究中，淀粉类发泡产品主要由全淀粉或淀粉与纤维素、聚酯类等成分共混并辅以成核剂与发泡剂，通过挤出体系挤出发泡或硫化机模压成型发泡制备。传统的发泡剂主要包括超临界CO2、十二烷基磺酸钠、偶氮二甲酰胺(AC发泡剂)等，这些试剂或为化学试剂或成本高，对环境和人体都有伤害，无法大规模应用。近些年，为了节省成本和满足环保需求，水蒸气发泡技术广泛应用于生产和研究中。在发泡过程中，通常会加入成核剂进而降低聚合物的表面张力，促进气泡核形成。目前发泡产品生产过程中多使用无机成核剂，如碳酸钙、滑石粉等。该类成分具有较大的硬度，加工过程中容易对高速运转的加工设备(如螺杆挤出机、高速混合机等)造成机械磨损。同时该类无机组分的存在，限制了相关产品在食品、医药等领域中的应用。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种淀粉发泡产品。

具体的技术方案如下：

一种淀粉发泡产品，包括如下重量百分比的组分制备而成：

所述成核剂选自麸皮、玉米粕、豆粕、微晶淀粉以及微晶纤维素中的一种或几种。

在其中一个实施例中，所述发泡剂为水。

在其中一个实施例中，所述增塑剂选自甘油、山梨醇、聚乙二醇、丙二醇、甘露醇和木糖醇中的一种或几种。

在其中一个实施例中，所述淀粉选自马铃薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉以及小麦淀粉中的一种或几种。

在其中一个实施例中，所述淀粉改性淀粉选自通过醚化、酯化或羟丙基化交联改性的马铃薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉中的一种或几种。

本发明的另一目的是提供上述淀粉发泡产品的制备方法。

具体的技术方案如下：

上述淀粉发泡产品的制备方法，包括如下步骤：

将所述成核剂进行干燥、粉碎；

共混：将所述淀粉或所述改性淀粉、干燥粉碎后的所述成核剂、所述增塑剂以及部分所述发泡剂加入混合机中，共混，得共混料；

造粒：将所述共混物以及余量的所述发泡剂通过双螺杆挤出机挤出造粒，得粒料；

发泡：将所述粒料通过单螺杆挤出机挤出发泡，即得所述淀粉发泡产品。

在其中一些实施例中，所述成核剂的干燥粉碎的工艺参数为：与100-200℃真空干燥2-3h，使所述成核剂的水分含量将至6％以下，粉碎至45-55μm。

在其中一些实施例中，所述共混的工艺参数为：以70-200r/min共混20-25min。

在其中一些实施例中，所述造粒的工艺参数为：所述双螺杆挤出机长径比30-40：1，螺杆转速60-240r/min，模头孔径为2-3.5mm，各区间的温度范围为40-100℃，水的进样流量为20-80ml/min，所述共混料的进样流量为5-50L/h。

在其中一些实施例中，控制所述粒料中水分含量为13-15％；所述发泡的工艺参数为：所述单螺杆挤出机长径比15-25：1，螺杆转速60-160r/min，模头孔径为2-3.3mm，各区间的温度范围为140-180℃，机头挤出压力为20-30Mpa。

上述淀粉发泡产品选取玉米皮、麸皮等天然成分及其衍生物作为有机成核剂。由于其主要成分是纤维和蛋白质，可与淀粉分子互相连接形成网络状胶质整体，并且具有延伸性和弹性，是构成保持的骨架，使制品更易于形成和保持疏松多孔的结构，同时可提高淀粉基材的力学性能和防水性，及抑制淀粉的老化过程，进而起到促进成核和性能增强的双重作用。

上述淀粉发泡产品采用双螺杆挤出体系共混制备热塑性淀粉粒料(初成品)。接着，初成品粒料在高温高压环境(单螺杆挤出发泡体系)熔融成流体，由于成核剂的存在使得流体内部形成自由能差，挤出过程中物料瞬间释放压力并以无数成核剂为基点形成气室。同时，初成品内部的水分子在高温高压下形成过热流体，在机头口处瞬间汽化产生泡孔。

上述淀粉发泡产品及其制备方法具有以下优点和有益效果：