本發(fā)明涉及一種兒童玩具模型材料的制備方法，屬于兒童玩具技術領域。
背景技術：
兒童玩具是專供兒童娛樂的產品，它伴隨著兒童成長，可以極大地豐富兒童的生活，兒童在使用玩具游戲的過程中既可以獲得快樂，又能促進感官和智力的發(fā)展。我國的兒童約占總人口的 30%左右，獨生子女的政策，使我國兒童在家庭和社會上的地位是特殊的。據(jù)調查，兒童在家庭消費的總開支中約占40%。由此可見，兒童玩具的需求量是很大的，兒童玩具的安全問題現(xiàn)在越來越受到家長們的關注。由于兒童的自我保護意識較差，由兒童玩具所引發(fā)的安全事故時有發(fā)生。有專家統(tǒng)計，兒童游戲中所發(fā)生事故有50%是因為不慎而造成的，16%是由于玩具材質安全問題所至。
兒童玩具模型材料要盡量選用能保障產品安全性的無毒材料。兒童對鉛、甲醛等有毒物質尤其敏感，他們對鉛的吸收率是成年人的5倍。一些色彩斑斕的兒童產品雖然好看，但其表面噴漆中大多含有鉛，會引起兒童鉛中毒。還有一些產品為了顯示其高檔，在表面用重金屬材料，這些金屬材料中可能會含有砷、鎘等活性金屬，兒童長期使用會使體內這些元素含量超標，患上疾病。所以兒童玩具模型材料選用必須經過嚴格的檢驗，禁止采用含有毒元素超標的材料。另外，兒童玩具設計要盡量選擇使人輕松、舒服、溫暖感和光滑明亮的材料，避免選用有壓抑感、頭痛感、陌生感等不舒服感覺的材料，例如，橡膠材質常給人陰暗束縛之感，金銀材質給人以堅硬冷漠之感，不宜作為兒童玩具所選的材料。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題：針對兒童玩具模型選材安全的問題，本發(fā)明提供了一種兒童玩具模型材料的制備方法，本發(fā)明以玉米淀粉為原料，經糊化，過硫酸鉀改性制得改性氧化淀粉，再以毛竹片為原料，經蒸汽爆破預處理，雙氧水，氫氧化鈉溶液除雜，制得毛竹纖維，通過與雙氧水、硫酸鉀溶液、甲酸鈉等反應，制得表面改性毛竹纖維，最后將改性氧化淀粉，表面改性毛竹纖維，聚氯乙烯樹脂，檸檬酸三丁酯，硬脂酸鎂，丙三醇熔融共混，注入模具，壓制成型，制得兒童玩具模型材料。本發(fā)明以無毒安全的原材料制備的兒童玩具模型材料質量輕、強度大、抗沖擊強度好，具有較強的韌性，較高的光澤強度，滿足兒童玩具模型選材安全條件。
為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：
（1）稱取200~300g玉米淀粉，加入1.0~1.2L去離子水中，在32~40℃恒溫水浴下，以300~400r/min攪拌加熱糊化10~15min，得淀粉乳液，用質量分數(shù)為3%鹽酸調節(jié)淀粉乳液pH為4.0~4.5，再加入3.0~3.2g過硫酸鉀，加熱至60~70℃，繼續(xù)攪拌50~60min，并用質量分數(shù)為10%氫氧化鈉溶液調節(jié)pH為9.0~10.0隨后加入4~5g硼砂，保持溫度反應3~4h，繼續(xù)升溫至80~90℃，糊化30~40min，冷卻至室溫，得改性氧化淀粉，備用；
（2）稱取3~5kg毛竹片，加入粉碎機中粉碎，過60目篩，將過篩后的毛竹粉加入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐內通入水蒸汽至罐內壓力為1.7~2.0MPa，保持壓力3~5min后打開蒸汽爆破罐閥門，減壓至常壓后過濾，取出毛竹粉，得預處理毛竹粉；
（3）將上述預處理毛竹粉浸泡在2~3L溫度為80~90℃去離子水中40~50min后，轉入1.0~1.2L質量分數(shù)為10%雙氧水中，在70~75℃恒溫水浴下，反應1~2h，隨后真空抽濾，將濾餅浸泡在1~2L質量分數(shù)為2%氫氧化鈉溶液中，在80~85℃恒溫水浴下，浸提3~4h，得混合液，將混合液裝入離心機中，以3000~5000r/min離心分離，收集沉淀，用質量分數(shù)為50%乙醇溶液洗滌沉淀至洗滌液呈中性，并將其轉入105~110℃干燥箱中干燥至恒重，得毛竹纖維；
（4）量取100~120mL質量分數(shù)為40%雙氧水，100~120mL質量分數(shù)為60%過硫酸鉀溶液，100~120mL質量分數(shù)為10%甲酸鈉，混合均勻后，加入200~300g上述毛竹纖維，在60~80℃下，以300~400r/min攪拌反應1~2h，隨后抽濾，并用去離子水洗滌濾餅至洗滌液呈中性，將洗凈后的濾餅置于干燥箱中，在105~110℃下干燥至恒重，得表面改性毛竹纖維；
（5）按重量份數(shù)計，稱取20~30份步驟（1）制備的改性氧化淀粉，30~50份上述表面改性毛竹纖維，50~70份聚氯乙烯樹脂，1~5份檸檬酸三丁酯，1~5份硬脂酸鎂，5~8份丙三醇，裝入轉矩流變儀中，在180~260℃下熔融共混10~15min，隨后注入110~130℃模具中，在10~15MPa壓力下固化成型，脫模，得兒童玩具模型材料。
經檢測本發(fā)明制備的兒童玩具模型材料，密度為1.3~1.5g/cm3，強度為鋼材制品的5~6倍，抗沖擊強度為5.5~6.5kJ·m-2，具有較強的韌性，較高的光澤強度，且無毒，不易燃，安全性能好。
本發(fā)明的有益技術效果是：
（1）本發(fā)明制備的兒童玩具模型材料質量輕、強度大、抗沖擊強度好，具有較強的韌性，較高的光澤強度，滿足兒童玩具模型選材安全條件；
（2）本發(fā)明制備的兒童玩具模型材料無毒，不易燃，安全性能好，且制備步驟簡單，原料來源廣。
具體實施方式
稱取200~300g玉米淀粉，加入1.0~1.2L去離子水中，在32~40℃恒溫水浴下，以300~400r/min攪拌加熱糊化10~15min，得淀粉乳液，用質量分數(shù)為3%鹽酸調節(jié)淀粉乳液pH為4.0~4.5，再加入3.0~3.2g過硫酸鉀，加熱至60~70℃，繼續(xù)攪拌50~60min，并用質量分數(shù)為10%氫氧化鈉溶液調節(jié)pH為9.0~10.0隨后加入4~5g硼砂，保持溫度反應3~4h，繼續(xù)升溫至80~90℃，糊化30~40min，冷卻至室溫，得改性氧化淀粉，備用；稱取3~5kg毛竹片，加入粉碎機中粉碎，過60目篩，將過篩后的毛竹粉加入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐內通入水蒸汽至罐內壓力為1.7~2.0MPa，保持壓力3~5min后打開蒸汽爆破罐閥門，減壓至常壓后過濾，取出毛竹粉，得預處理毛竹粉；將上述預處理毛竹粉浸泡在2~3L溫度為80~90℃去離子水中40~50min后，轉入1.0~1.2L質量分數(shù)為10%雙氧水中，在70~75℃恒溫水浴下，反應1~2h，隨后真空抽濾，將濾餅浸泡在1~2L質量分數(shù)為2%氫氧化鈉溶液中，在80~85℃恒溫水浴下，浸提3~4h，得混合液，將混合液裝入離心機中，以3000~5000r/min離心分離，收集沉淀，用質量分數(shù)為50%乙醇溶液洗滌沉淀至洗滌液呈中性，并將其轉入105~110℃干燥箱中干燥至恒重，得毛竹纖維；量取100~120mL質量分數(shù)為40%雙氧水，100~120mL質量分數(shù)為60%過硫酸鉀溶液，100~120mL質量分數(shù)為10%甲酸鈉，混合均勻后，加入200~300g上述毛竹纖維，在60~80℃下，以300~400r/min攪拌反應1~2h，隨后抽濾，并用去離子水洗滌濾餅至洗滌液呈中性，將洗凈后的濾餅置于干燥箱中，在105~110℃下干燥至恒重，得表面改性毛竹纖維；按重量份數(shù)計，稱取20~30份上述改性氧化淀粉，30~50份上述表面改性毛竹纖維，50~70份聚氯乙烯樹脂，1~5份檸檬酸三丁酯，1~5份硬脂酸鎂，5~8份丙三醇，裝入轉矩流變儀中，在180~260℃下熔融共混10~15min，隨后注入110~130℃模具中，在10~15MPa壓力下固化成型，脫模，得兒童玩具模型材料。
實例1
稱取200g玉米淀粉，加入1.0L去離子水中，在32℃恒溫水浴下，以300r/min攪拌加熱糊化10min，得淀粉乳液，用質量分數(shù)為3%鹽酸調節(jié)淀粉乳液pH為4.5，再加入3.0g過硫酸鉀，加熱至60℃，繼續(xù)攪拌50min，并用質量分數(shù)為10%氫氧化鈉溶液調節(jié)pH為9.0隨后加入4g硼砂，保持溫度反應3h，繼續(xù)升溫至80℃，糊化30min，冷卻至室溫，得改性氧化淀粉，備用；稱取3kg毛竹片，加入粉碎機中粉碎，過60目篩，將過篩后的毛竹粉加入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐內通入水蒸汽至罐內壓力為1.7MPa，保持壓力3min后打開蒸汽爆破罐閥門，減壓至常壓后過濾，取出毛竹粉，得預處理毛竹粉；將上述預處理毛竹粉浸泡在2L溫度為80℃去離子水中40min后，轉入1.0L質量分數(shù)為10%雙氧水中，在70℃恒溫水浴下，反應1h，隨后真空抽濾，將濾餅浸泡在1L質量分數(shù)為2%氫氧化鈉溶液中，在80℃恒溫水浴下，浸提3h，得混合液，將混合液裝入離心機中，以3000r/min離心分離，收集沉淀，用質量分數(shù)為50%乙醇溶液洗滌沉淀至洗滌液呈中性，并將其轉入105℃干燥箱中干燥至恒重，得毛竹纖維；量取100mL質量分數(shù)為40%雙氧水，100mL質量分數(shù)為60%過硫酸鉀溶液，100mL質量分數(shù)為10%甲酸鈉，混合均勻后，加入200g上述毛竹纖維，在60℃下，以300r/min攪拌反應1h，隨后抽濾，并用去離子水洗滌濾餅至洗滌液呈中性，將洗凈后的濾餅置于干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，得表面改性毛竹纖維；按重量份數(shù)計，稱取20份上述改性氧化淀粉，30份上述表面改性毛竹纖維，50份聚氯乙烯樹脂，1份檸檬酸三丁酯，1份硬脂酸鎂，5份丙三醇，裝入轉矩流變儀中，在180℃下熔融共混10min，隨后注入110℃模具中，在10MPa壓力下固化成型，脫模，得兒童玩具模型材料。
經檢測本發(fā)明制備的兒童玩具模型材料，密度為1.3g/cm3，強度為鋼材制品的5倍，抗沖擊強度為5.5kJ·m-2，具有較強的韌性，較高的光澤強度，且無毒，不易燃，安全性能好。
實例2
稱取250g玉米淀粉，加入1.1L去離子水中，在35℃恒溫水浴下，以350r/min攪拌加熱糊化12min，得淀粉乳液，用質量分數(shù)為3%鹽酸調節(jié)淀粉乳液pH為4.2，再加入3.1g過硫酸鉀，加熱至65℃，繼續(xù)攪拌55min，并用質量分數(shù)為10%氫氧化鈉溶液調節(jié)pH為9.5隨后加入4.5g硼砂，保持溫度反應3.5h，繼續(xù)升溫至85℃，糊化35min，冷卻至室溫，得改性氧化淀粉，備用；稱取3.5kg毛竹片，加入粉碎機中粉碎，過60目篩，將過篩后的毛竹粉加入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐內通入水蒸汽至罐內壓力為1.8MPa，保持壓力4min后打開蒸汽爆破罐閥門，減壓至常壓后過濾，取出毛竹粉，得預處理毛竹粉；將上述預處理毛竹粉浸泡在2.5L溫度為85℃去離子水中45min后，轉入1.1L質量分數(shù)為10%雙氧水中，在72℃恒溫水浴下，反應1.5h，隨后真空抽濾，將濾餅浸泡在1.5L質量分數(shù)為2%氫氧化鈉溶液中，在82℃恒溫水浴下，浸提3.5h，得混合液，將混合液裝入離心機中，以4000r/min離心分離，收集沉淀，用質量分數(shù)為50%乙醇溶液洗滌沉淀至洗滌液呈中性，并將其轉入108℃干燥箱中干燥至恒重，得毛竹纖維；量取110mL質量分數(shù)為40%雙氧水，110mL質量分數(shù)為60%過硫酸鉀溶液，110mL質量分數(shù)為10%甲酸鈉，混合均勻后，加入250g上述毛竹纖維，在70℃下，以350r/min攪拌反應1.5h，隨后抽濾，并用去離子水洗滌濾餅至洗滌液呈中性，將洗凈后的濾餅置于干燥箱中，在108℃下干燥至恒重，得表面改性毛竹纖維；按重量份數(shù)計，稱取25份上述改性氧化淀粉，40份上述表面改性毛竹纖維，60份聚氯乙烯樹脂，3份檸檬酸三丁酯，3份硬脂酸鎂，6份丙三醇，裝入轉矩流變儀中，在220℃下熔融共混12min，隨后注入120℃模具中，在12MPa壓力下固化成型，脫模，得兒童玩具模型材料。
經檢測本發(fā)明制備的兒童玩具模型材料，密度為1.4g/cm3，強度為鋼材制品的5.5倍，抗沖擊強度為5.9kJ·m-2，具有較強的韌性，較高的光澤強度，且無毒，不易燃，安全性能好。
實例3
稱取300g玉米淀粉，加入1.2L去離子水中，在40℃恒溫水浴下，以400r/min攪拌加熱糊化15min，得淀粉乳液，用質量分數(shù)為3%鹽酸調節(jié)淀粉乳液pH為4.5，再加入3.2g過硫酸鉀，加熱至70℃，繼續(xù)攪拌60min，并用質量分數(shù)為10%氫氧化鈉溶液調節(jié)pH為10.0隨后加入5g硼砂，保持溫度反應4h，繼續(xù)升溫至90℃，糊化40min，冷卻至室溫，得改性氧化淀粉，備用；稱取5kg毛竹片，加入粉碎機中粉碎，過60目篩，將過篩后的毛竹粉加入蒸汽爆破罐中，向蒸汽爆破罐內通入水蒸汽至罐內壓力為2.0MPa，保持壓力5min后打開蒸汽爆破罐閥門，減壓至常壓后過濾，取出毛竹粉，得預處理毛竹粉；將上述預處理毛竹粉浸泡在3L溫度為90℃去離子水中50min后，轉入1.2L質量分數(shù)為10%雙氧水中，在75℃恒溫水浴下，反應2h，隨后真空抽濾，將濾餅浸泡在2L質量分數(shù)為2%氫氧化鈉溶液中，在85℃恒溫水浴下，浸提4h，得混合液，將混合液裝入離心機中，以5000r/min離心分離，收集沉淀，用質量分數(shù)為50%乙醇溶液洗滌沉淀至洗滌液呈中性，并將其轉入110℃干燥箱中干燥至恒重，得毛竹纖維；量取120mL質量分數(shù)為40%雙氧水，120mL質量分數(shù)為60%過硫酸鉀溶液，120mL質量分數(shù)為10%甲酸鈉，混合均勻后，加入300g上述毛竹纖維，在80℃下，以400r/min攪拌反應2h，隨后抽濾，并用去離子水洗滌濾餅至洗滌液呈中性，將洗凈后的濾餅置于干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，得表面改性毛竹纖維；按重量份數(shù)計，稱取30份上述改性氧化淀粉，50份上述表面改性毛竹纖維，70份聚氯乙烯樹脂，5份檸檬酸三丁酯，5份硬脂酸鎂，8份丙三醇，裝入轉矩流變儀中，在260℃下熔融共混15min，隨后注入130℃模具中，在15MPa壓力下固化成型，脫模，得兒童玩具模型材料。
經檢測本發(fā)明制備的兒童玩具模型材料，密度為1.5g/cm3，強度為鋼材制品的6倍，抗沖擊強度為6.5kJ·m-2，具有較強的韌性，較高的光澤強度，且無毒，不易燃，安全性能好。