本發(fā)明涉及一種可降解家用電器緩沖包裝材料的制備方法，屬于緩沖包裝材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
緩沖包裝材料又稱為防震包裝材料，在包裝材料中占有重要的地位，主要是為了防止家用電器遭受損壞，減小外力的影響所采用的包裝材料。泡沫塑料由于其良好的緩沖性能和吸振性能成為近代廣泛適用的緩沖材料。泡沫塑料具有重量輕、易加工、保護性能好、適應(yīng)性廣、價廉物美等優(yōu)勢，但是也存在著體積大、廢棄物不能自然風(fēng)化、焚燒處理會產(chǎn)生有害氣體等缺點。在環(huán)境污染嚴重、自然資源匱乏的情況下，泡沫塑料對環(huán)境的危害引起人們的極大重視。雖然隨著科技的發(fā)展已經(jīng)研制出可降解的塑料，但是這種塑料價格昂貴，處理的條件要求嚴格，且不能完全降解，因此這種可降解塑料的大范圍應(yīng)用受到限制。所以，泡沫塑料將逐漸被其它環(huán)保緩沖材料所替代。
近些年來，嚴重的環(huán)境污染問題促使人們把目光轉(zhuǎn)移到環(huán)保緩沖包裝材料的發(fā)展上。紙質(zhì)緩沖包裝材料就是其中一類。目前市場上使用較多的紙質(zhì)緩沖包裝材料有瓦楞紙板、蜂窩紙板和紙漿模塑等。這類材料與塑料泡沫比較，雖然易降解，但重量大，壓縮回復(fù)性差，成本高。并且，在制造紙漿的過程中會造成大量的水污染，即使使用廢紙為原料，也要進行二次處理，產(chǎn)生大量工業(yè)廢水，造成二次污染。
植物纖維類緩沖包裝材料是在考慮充分利用自然資源的情況下發(fā)展起來的。目前已研制出來的這類材料有：農(nóng)作物秸稈緩沖包裝材料、聚乳酸發(fā)泡材料、廢紙和淀粉制包裝用泡沫填料。用農(nóng)作物秸稈粉碎物和粘結(jié)劑作為原料，經(jīng)混合、教練反應(yīng)、發(fā)泡、澆鑄、烘烤定型、自然干燥等工藝后，即可制成減震緩沖包裝材料。這種材料在應(yīng)力條件下，具有比聚苯乙烯泡沫塑料更好的緩沖性能，而且可降解、原料價廉易得。但是，目前大多數(shù)纖維素類緩沖包裝材料使用化學(xué)發(fā)泡劑發(fā)泡成型，對環(huán)境有一定的負面影響。此外，其抗水性較差也限制了其使用。采用農(nóng)業(yè)廢棄物資源為原料，生產(chǎn)植物纖維包裝材料具有十分廣闊的發(fā)展前景，但若對該種植物纖維不進行改性預(yù)處理，以改善農(nóng)業(yè)廢棄物纖維表面含有較多的硅化物質(zhì)和礦物質(zhì)等不利物質(zhì)，則材料間的相容性和結(jié)合性較差，實際的增強作用或基體強度會較差。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對目前常見的緩沖包裝材料中使用的粘結(jié)劑為橡膠或其它化學(xué)合成類的難降解物質(zhì)，并且所用的發(fā)泡劑也多為化學(xué)發(fā)泡劑，對環(huán)境產(chǎn)生影響的問題，提供了一種可降解家用電器緩沖包裝材料，本發(fā)明首先將廢棄木頭用延胡索酸進行浸泡，隨后置于陰暗潮濕處進行腐化處理，腐化完成后再進行暴曬、雙氧水淋灑等操作得到微腐木頭，并進行粉碎、過篩得到過篩物，將瓜爾膠與3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨在堿性條件下進行反應(yīng)得到陽離子瓜爾膠，隨后將過篩物、陽離子瓜爾膠等在高壓反應(yīng)釜內(nèi)混合后，在一定壓力、溫度下通入二氧化碳，待飽和后，停止通氣，得到物料，將物料置于模具中進行熱壓、發(fā)泡，隨后脫模、干燥，得到緩沖包裝材料。本發(fā)明以陽離子瓜爾膠為粘結(jié)劑，不但可生物降解，并且能夠增加緩沖材料的強度，通過超臨界二氧化碳發(fā)泡法制備緩沖包裝材料，物理發(fā)泡有效的減少了發(fā)泡劑對環(huán)境的影響，本發(fā)明制備的緩沖材料不僅質(zhì)量輕，易加工，可生物降解，緩沖性能好，而且原料豐富，成本低廉，綠色環(huán)保，并且抗菌性、耐水性能好。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
（1）稱取3～4kg廢棄木頭加入到容器中，再加入2～3L質(zhì)量分數(shù)為20～30%延胡索酸，浸泡12～14h，將木頭取出，并置于通風(fēng)處晾干，隨后放置在陰暗潮濕處腐化處理20～30天，同時控制濕度為75～85%，溫度為25～30℃，每隔3～5天在木頭表面淋灑400～500mL沼氣液，使木頭表面長滿霉菌和苔蘚；
（2）待腐化處理完成后，將腐化后的木頭置于陽光下暴曬3～5天，隨后再連續(xù)用質(zhì)量分數(shù)為10%雙氧水淋灑2～3次，每次雙氧水用量為700～800mL，時間間隔為2～3h，得到微腐木頭，并將微腐木頭置于粉碎機中進行粉碎，過100～200目篩，得到過篩物，備用；
（3）稱取20～30g瓜爾膠加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，并置于水浴鍋中，升溫至80～90℃，再加入100～200mL無水乙醇，攪拌10～20min，隨后再加入質(zhì)量分數(shù)為20%氫氧化鈉乙醇溶液調(diào)節(jié)pH為8.3～8.5，再以1～3mL/min向燒瓶中滴加20～30mL3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，攪拌反應(yīng)2～3h，反應(yīng)結(jié)束，過濾，收集過濾物，得到陽離子瓜爾膠；
（4）按重量份數(shù)計，稱取50～60份步驟（2）備用的過篩物、8～12份上述陽離子瓜爾膠、80～100份去離子水、3～5份十二烷基硫酸鈉、6～8份納米氧化硅、3～5份鄰苯二甲酸二辛酯、5～8份甲基硅酸和8～12份納米纖維素晶須，加入到高壓反應(yīng)釜中，在120～130℃、20～30MPa下邊攪拌邊以300～400mL/min通入二氧化碳氣體，攪拌40～50min，停止通入氣體，得到物料；
（5）將上述物料加入到模具中，再將模具放入0.2～0.4MPa、150～160℃熱壓機中熱壓20～30min，隨后將模具取出，并自然冷卻至室溫后脫模，得到半成品，將半成品置于烘箱中，在80～90℃下干燥1～2h，得到緩沖包裝材料。
將本發(fā)明制備的緩沖包裝材料，切割成上、下底面積均為3×3～5×5cm，厚度為60～80mm規(guī)格的長方體檢測，檢測得材料的回彈率為85.3～95.2%，材料的拉伸強度為23.6～30.2MPa，，密度為0.15～0.28g/cm3，將其在室內(nèi)放置6～8個月，未出現(xiàn)任何變化，將其放置在室外土壤表面，3個月后顏色發(fā)生變化，5～6個月后被降解完全。
本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：
（1）本發(fā)明制備的緩沖包裝材料除具有原有植物纖維發(fā)泡包裝材料可降解、可回收、緩沖防震性能好等優(yōu)點外，還具有耐水性強、機械強度高、經(jīng)久耐用等優(yōu)點，應(yīng)用前景廣闊；
（2）以陽離子瓜爾膠為粘結(jié)劑，不但可生物降解，并且能夠增加緩沖材料的強度，通過超臨界二氧化碳發(fā)泡法制備緩沖包裝材料，物理發(fā)泡有效的減少了發(fā)泡劑對環(huán)境的影響；
（3）本發(fā)明主制備步驟簡單，所需成本低。
具體實施方式
首先稱取3～4kg廢棄木頭加入到容器中，再加入2～3L質(zhì)量分數(shù)為20～30%延胡索酸，浸泡12～14h，將木頭取出，并置于通風(fēng)處晾干，隨后放置在陰暗潮濕處腐化處理20～30天，同時控制濕度為75～85%，溫度為25～30℃，每隔3～5天在木頭表面淋灑400～500mL沼氣液，使木頭表面長滿霉菌和苔蘚；待腐化處理完成后，將腐化后的木頭置于陽光下暴曬3～5天，隨后再連續(xù)用質(zhì)量分數(shù)為10%雙氧水淋灑2～3次，每次雙氧水用量為700～800mL，時間間隔為2～3h，得到微腐木頭，并將微腐木頭置于粉碎機中進行粉碎，過100～200目篩，得到過篩物，備用；稱取20～30g瓜爾膠加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，并置于水浴鍋中，升溫至80～90℃，再加入100～200mL無水乙醇，攪拌10～20min，隨后再加入質(zhì)量分數(shù)為20%氫氧化鈉乙醇溶液調(diào)節(jié)pH為8.3～8.5，再以1～3mL/min向燒瓶中滴加20～30mL3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，攪拌反應(yīng)2～3h，反應(yīng)結(jié)束，過濾，收集過濾物，得到陽離子瓜爾膠；按重量份數(shù)計，稱取50～60份備用的過篩物、8～12份上述陽離子瓜爾膠、80～100份去離子水、3～5份十二烷基硫酸鈉、6～8份納米氧化硅、3～5份鄰苯二甲酸二辛酯、5～8份甲基硅酸和8～12份納米纖維素晶須，加入到高壓反應(yīng)釜中，在120～130℃、20～30MPa下邊攪拌邊以300～400mL/min通入二氧化碳氣體，攪拌40～50min，停止通入氣體，得到物料；將上述物料加入到模具中，再將模具放入0.2～0.4MPa、150～160℃熱壓機中熱壓20～30min，隨后將模具取出，并自然冷卻至室溫后脫模，得到半成品，將半成品置于烘箱中，在80～90℃下干燥1～2h，得到緩沖包裝材料。
實例1
首先稱取3kg廢棄木頭加入到容器中，再加入2L質(zhì)量分數(shù)為20%延胡索酸，浸泡12h，將木頭取出，并置于通風(fēng)處晾干，隨后放置在陰暗潮濕處腐化處理20天，同時控制濕度為75%，溫度為25℃，每隔3天在木頭表面淋灑400mL沼氣液，使木頭表面長滿霉菌和苔蘚；待腐化處理完成后，將腐化后的木頭置于陽光下暴曬3天，隨后再連續(xù)用質(zhì)量分數(shù)為10%雙氧水淋灑2次，每次雙氧水用量為700mL，時間間隔為2h，得到微腐木頭，并將微腐木頭置于粉碎機中進行粉碎，過100目篩，得到過篩物，備用；稱取20g瓜爾膠加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，并置于水浴鍋中，升溫至80℃，再加入100mL無水乙醇，攪拌10min，隨后再加入質(zhì)量分數(shù)為20%氫氧化鈉乙醇溶液調(diào)節(jié)pH為8.3，再以1mL/min向燒瓶中滴加20mL3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，攪拌反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束，過濾，收集過濾物，得到陽離子瓜爾膠；按重量份數(shù)計，稱取50份備用的過篩物、8份上述陽離子瓜爾膠、80份去離子水、3份十二烷基硫酸鈉、6份納米氧化硅、3份鄰苯二甲酸二辛酯、5份甲基硅酸和8份納米纖維素晶須，加入到高壓反應(yīng)釜中，在120℃、20MPa下邊攪拌邊以300mL/min通入二氧化碳氣體，攪拌40min，停止通入氣體，得到物料；將上述物料加入到模具中，再將模具放入0.2MPa、150℃熱壓機中熱壓20min，隨后將模具取出，并自然冷卻至室溫后脫模，得到半成品，將半成品置于烘箱中，在80℃下干燥1h，得到緩沖包裝材料。
將本發(fā)明制備的緩沖包裝材料，切割成上、下底面積均為3×3cm，厚度為60mm規(guī)格的長方體檢測，檢測得材料的回彈率為85.3%，材料的拉伸強度為23.6MPa，，密度為0.15g/cm3，將其在室內(nèi)放置6個月，未出現(xiàn)任何變化，將其放置在室外土壤表面，3個月后顏色發(fā)生變化，5個月后被降解完全。
實例2
首先稱取4kg廢棄木頭加入到容器中，再加入3L質(zhì)量分數(shù)為30%延胡索酸，浸泡14h，將木頭取出，并置于通風(fēng)處晾干，隨后放置在陰暗潮濕處腐化處理30天，同時控制濕度為85%，溫度為30℃，每隔5天在木頭表面淋灑500mL沼氣液，使木頭表面長滿霉菌和苔蘚；待腐化處理完成后，將腐化后的木頭置于陽光下暴曬5天，隨后再連續(xù)用質(zhì)量分數(shù)為10%雙氧水淋灑3次，每次雙氧水用量為800mL，時間間隔為3h，得到微腐木頭，并將微腐木頭置于粉碎機中進行粉碎，過200目篩，得到過篩物，備用；稱取30g瓜爾膠加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，并置于水浴鍋中，升溫至90℃，再加入200mL無水乙醇，攪拌20min，隨后再加入質(zhì)量分數(shù)為20%氫氧化鈉乙醇溶液調(diào)節(jié)pH為8.5，再以3mL/min向燒瓶中滴加30mL3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，攪拌反應(yīng)3h，反應(yīng)結(jié)束，過濾，收集過濾物，得到陽離子瓜爾膠；按重量份數(shù)計，稱取60份備用的過篩物、12份上述陽離子瓜爾膠、100份去離子水、5份十二烷基硫酸鈉、8份納米氧化硅、5份鄰苯二甲酸二辛酯、8份甲基硅酸和納米纖維素晶須，加入到高壓反應(yīng)釜中，在130℃、30MPa下邊攪拌邊以400mL/min通入二氧化碳氣體，攪拌50min，停止通入氣體，得到物料；將上述物料加入到模具中，再將模具放入0.4MPa、160℃熱壓機中熱壓30min，隨后將模具取出，并自然冷卻至室溫后脫模，得到半成品，將半成品置于烘箱中，在90℃下干燥2h，得到緩沖包裝材料。
將本發(fā)明制備的緩沖包裝材料，切割成上、下底面積均為4×4cm，厚度為70mm規(guī)格的長方體檢測，檢測得材料的回彈率為90.2%，材料的拉伸強度為26.8MPa，，密度為0.21g/cm3，將其在室內(nèi)放置7個月，未出現(xiàn)任何變化，將其放置在室外土壤表面，3個月后顏色發(fā)生變化，5.5個月后被降解完全。
實例3
首先稱取3.5kg廢棄木頭加入到容器中，再加入2.5L質(zhì)量分數(shù)為25%延胡索酸，浸泡13h，將木頭取出，并置于通風(fēng)處晾干，隨后放置在陰暗潮濕處腐化處理25天，同時控制濕度為80%，溫度為28℃，每隔4天在木頭表面淋灑450mL沼氣液，使木頭表面長滿霉菌和苔蘚；待腐化處理完成后，將腐化后的木頭置于陽光下暴曬4天，隨后再連續(xù)用質(zhì)量分數(shù)為10%雙氧水淋灑2次，每次雙氧水用量為750mL，時間間隔為2.5h，得到微腐木頭，并將微腐木頭置于粉碎機中進行粉碎，過150目篩，得到過篩物，備用；稱取25g瓜爾膠加入到帶有溫度計和回流裝置的三口燒瓶中，并置于水浴鍋中，升溫至85℃，再加入150mL無水乙醇，攪拌15min，隨后再加入質(zhì)量分數(shù)為20%氫氧化鈉乙醇溶液調(diào)節(jié)pH為8.4，再以2mL/min向燒瓶中滴加25mL3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨，攪拌反應(yīng)2.5h，反應(yīng)結(jié)束，過濾，收集過濾物，得到陽離子瓜爾膠；按重量份數(shù)計，稱取55份備用的過篩物、10份上述陽離子瓜爾膠、90份去離子水、4份十二烷基硫酸鈉、7份納米氧化硅、4份鄰苯二甲酸二辛酯、6份甲基硅酸和10份納米纖維素晶須，加入到高壓反應(yīng)釜中，在125℃、25MPa下邊攪拌邊以350mL/min通入二氧化碳氣體，攪拌45min，停止通入氣體，得到物料；將上述物料加入到模具中，再將模具放入0.3MPa、155℃熱壓機中熱壓25min，隨后將模具取出，并自然冷卻至室溫后脫模，得到半成品，將半成品置于烘箱中，在85℃下干燥1.5h，得到緩沖包裝材料。
將本發(fā)明制備的緩沖包裝材料，切割成上、下底面積均為5×5cm，厚度為80mm規(guī)格的長方體檢測，檢測得材料的回彈率為95.2%，材料的拉伸強度為30.2MPa，，密度為0.28g/cm3，將其在室內(nèi)放置8個月，未出現(xiàn)任何變化，將其放置在室外土壤表面，3個月后顏色發(fā)生變化， 6個月后被降解完全。