[发明专利]一种玉米芯纤维素发泡材料及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于发泡材料技术领域，涉及一种玉米芯纤维素发泡材料及其制备方法和用途。

背景技术

现在市场上应用沙发家具、枕头、坐垫等的填充材料的主要成分是聚氨酯。但是，聚氨酯泡沫都是易燃物，一旦燃烧就会产生含有剧毒氰化氢的气体，人如果吸入一口就会中毒死亡。当聚氨酯类产品超过使用年限后，其性能会大幅度下降而报废，这些废料就必须进行回收处理，这样就加大了成本，还会对环境造成一定的污染。

纤维素作为地球上储量最丰富的、可再生的生物质资源，具有生物相容性好、易降解、易衍生化的优点，将成为未来化工生产的主要原料之一。纤维素发泡材料具有无毒、环保、可生物降解的优点，可广泛应用于家具、汽车及包装等行业。

CN 106084279 A公开了一种纤维素基生物可降解型发泡材料的制备方法，其包括如下步骤：步骤一：准备植物纤维分散体；步骤二：纤维原细化处理；步骤三：将原细化处理后的植物纤维处理得到分散均匀的浆料悬浮液；步骤四：向浆料悬浮液中加入发泡剂，处理得到均匀的泡沫/纤维分散体系；步骤五：取泡沫/纤维分散体，置于泡沫成型装置中，实现植物纤维发泡材料的成型；步骤六：对成型好的植物纤维发泡材料进行干燥处理，得到纤维素基生物可降解型发泡材料。该发泡材料可用于取代石油基聚合物制备环保型发泡材料。所述制备方法中使用的植物纤维包括木材纤维、非木材纤维或半木材纤维。但是，其得到的纤维素发泡材料用于填充材料性能还较差。

因此，本领域还需要进一步的研究，以制备出以纤维素为原料的性能较好的发泡材料。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种玉米芯纤维素发泡材料及其制备方法和用途，所述玉米芯纤维素发泡材料的性能较好，具有无毒、环保、可生物降解的优点，可广泛应用于家具、汽车及包装等行业，替代聚氨酯填充材料；另外，玉米芯纤维素的利用有利于农村经济发展。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种玉米芯纤维素发泡材料，所述玉米芯纤维素发泡材料的原料组分包括：玉米芯纤维素和增强纤维素的溶液、发泡剂和成孔剂。

本发明提供的玉米芯纤维素发泡材料在原料组成上用玉米芯纤维素替代现有纤维素发泡材料的原料木材纤维、非木材纤维或半木材纤维等，大大提高了发泡材料的综合性能，尤其是弹性得到显著提高，所得发泡材料可用于替代聚氨酯填充材料。

制备的纤维素发泡材料强度佳，气孔丰富，有良好的缓冲、吸震、保温、过滤性能，且具有无毒、可生物降解的显著优势。

玉米芯纤维素具有多孔性(如图1-2所示)，不但有利于纤维素的溶解，同时还能降低溶解温度，即降低了能耗；另外，由于目标发泡材料也为多孔结构，玉米芯纤维素的多孔结构也增加了发泡材料的多孔性，有利于增大发泡体的弹性。

所述玉米芯纤维素和增强纤维素的溶液中玉米芯纤维素和增强纤维素的总质量百分含量为1％-15％；如1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或15％等；优选为5-15％，如5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或15％等；进一步优选为5-10％，如5％、6％、7％、8％、9％或10％等。

优选地，所述玉米芯纤维素和增强纤维素的溶液通过将玉米芯纤维素和增强纤维素溶解于溶剂中制备得到。

优选地，所述溶剂选自离子液体、N-甲基吗啉-N-氧化物或NaOH/尿素水溶液体系，优选为离子液体。所述溶剂只要能够将玉米芯纤维素和增强纤维素溶解即可，无特殊限制。

优选地，所述离子液体选自1-乙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐离子液体和1-乙基-3-甲基-咪唑醋酸盐离子液体中的一种。

优选地，所述溶解的温度为60-150℃，如65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃或145℃等。在同等条件下，玉米芯纤维素比其他纤维素的溶解温度降低5-10℃。

优选地，所述溶解过程中进行搅拌，以加快溶解速率。

优选地，所述玉米芯纤维素和增强纤维素溶解前进行粉碎和烘干，以去除其中的水分。

优选地，粉碎后的玉米芯纤维素和增强纤维素的粒径独立地≤0.1μm，如0.1μm、0.08μm、0.05μm、0.03μm或0.01μm等。玉米芯纤维素和增强纤维素的粒径越小，越有利于其在溶剂中的溶解。