阅读说明：本技术 一种防潮缓冲材料的制备方法 (preparation method of damp-proof buffer material ) 是由 马少婷 于 2019-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明具体涉及一种防潮缓冲材料的制备方法,属于功能材料制备技术领域。本发明将防水缓冲层和植物纤维发泡层用粘结层作为中间层粘合后热压,再打蜡处理表面得到防潮缓冲材料,本发明所用三甲基甲氧基硅烷中甲氧基易发生水解,会与蛋白类粘合剂中胺类物质反应生成甲基氨烷类物质,甲基氨烷类物质可与草木灰中钾离子发生取代反应,形成甲基硅酸钾,有利于提高缓冲材料的防潮性能,纸浆纤维干燥后在泡棉中膨化可以提高粘结层的缓冲性能,在拉膜过程中,液体石蜡与粘胶纤维中羟基发生交联,使胶膜的表面液体石蜡的致密性提升,阻碍纸浆纤维吸水,另外氧化钙在水和二氧化碳的环境下会形成部分碳酸钙,提高缓冲材料的使用强度,具有广阔的应用前景。(The invention particularly relates to a preparation method of a damp-proof buffer material, and belongs to the technical field of functional material preparation. The waterproof buffer layer and the plant fiber foaming layer are bonded by the bonding layer as the middle layer and then are hot-pressed, and then the surface is waxed to obtain the damp-proof buffer material, methoxy in trimethyl methoxy silane used by the invention is easy to hydrolyze and can react with amine substances in protein adhesives to generate methyl amino alkane substances, the methyl amino alkane substances can perform substitution reaction with potassium ions in plant ash to form methyl potassium silicate, the damp-proof performance of the buffer material is improved, the buffer performance of the bonding layer can be improved by swelling the pulp fiber in foam after drying, in the film drawing process, the liquid paraffin and the hydroxyl in the viscose fiber are crosslinked, so that the compactness of the liquid paraffin on the surface of the adhesive film is improved, the water absorption of the paper pulp fiber is hindered, in addition, calcium oxide can form partial calcium carbonate in the environment of water and carbon dioxide, so that the use strength of the buffer material is improved, and the buffer material has a wide application prospect.)

一种防潮缓冲材料的制备方法

技术领域

本发明具体涉及一种防潮缓冲材料的制备方法，属于功能材料制备技术领域。

背景技术

随着工业生产飞速发展，振动和噪音已经成为各个领域的严重问题：其会降低操作精度、影响产品质量、缩短产品寿命，使得高精仪器不能正常工作，危及安全性，尤其是使一些电子产品给人身安全带来威胁。因此，研制具有防震、减噪功能的缓冲材料已经成为各国工业发展面临的重大课题。

在缓冲包装领域，EPS（聚苯乙烯泡沫）等泡沫塑料制品曾由于其优越的缓冲性能、吸振性能及低廉的价格，成为近代广泛使用的缓冲材料。泡沫塑料具有重量轻、易加工、保护性能好、适应性广、价廉物美等优势，但是也存在着体积大、耐高低温性能差、极易老化失效，废弃物不能自然风化、焚烧处理会产生有害气体等缺点。在环境污染严重、自然界资源匮乏的情况下，泡沫塑料对环境的危害引起人们的极大重视。因此，利用新型的、可循环利用的、或能自然降解的“绿色包装材料”替代泡沫塑料缓冲材料的研究具有非常重要的工程应用价值。纸质缓冲包装材料就是其中一类。目前市场上使用较多的纸质缓冲包装材料有瓦楞纸板、蜂窝纸板和纸浆模塑等。这类材料与塑料泡沫比较，虽然易降解，但材料脆性大、重量大、压缩回复性差、缓冲系数小、成本高、且环境湿度对结构性能影响较大。另外，在制造纸浆的过程中会造成大量的水污染，即使使用废纸为原料，也要进行二次处理，产生大量的工业废水，造成二次污染。

植物纤维类缓冲材料是在考虑充分利用自然资源的情况下发展起来的，植物纤维缓冲材料是有别于纸浆模塑制品和蜂窝纸板的新型绿色缓冲材料，它以植物纤维为主要原料，添加助剂，进行发泡处理，使材料内部形成空间立体网状结构，因此具有很好的缓冲性能，保障了缓冲材料的结构稳定性。目前已研制出来的这类材料有：农作物秸秆缓冲包装材料、聚乳酸发泡材料、废纸和淀粉制包装用泡沫填料。植物纤维类缓冲材料利用可再生自然资源，是具有易降解又有利于加工成型的环保材料，在人类资源日益紧张的情况下，其研究和开发更为重要。

但由于植物纤维发泡缓冲材料的原料来源广泛，不同的原材料，制成的缓冲材料缓冲性能不一，进而导致成型过程中气泡成核率低且分布非常不均匀，较难实现产业化发展；其二是缓冲材料是开孔的空间结构，比表面积较大，并且植物纤维和淀粉都具有极强的亲水性，所以在湿度大的环境中材料容易吸潮软化，缓冲性能受到较大影响。中国专利公开号CN1250066公开了“一种秸秆纤维发泡减振缓冲包装材料及其生产方法”。该包装材料采用农作物秸秆粉碎物和粘接剂作为原料，但原材料本身抗张性能较差，容易吸湿影响产品结构性能。且采用传统烘箱高温烘烤发泡，则传热速度较慢，发泡体系含有大量水蒸气无法及时逸出，发泡效果并不理想，最突出的问题是样品外表面干燥较快，导致内部难以充分干燥，极大影响缓冲材料的力学性能，且回弹性较差，只能适合制作小颗粒泡沫缓冲材料。

因此，提供一种机械强度高、压缩回弹性好、不易吸水且环保价廉的缓冲材料具有重要意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题，针对目前植物纤维型缓冲材料具有开孔的空间结构，比表面积较大，并且植物纤维和淀粉都具有极强的亲水性，所以在湿度大的环境中材料容易吸潮软化，缓冲性能受到较大影响，并且使缓冲材料使用时强度下降的缺陷，提供了一种防潮缓冲材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

防潮缓冲材料的具体制备步骤为：

（1）取60～70gSBS橡胶粉和30～40g草木灰放入烘箱中，加热升温，预热5～7min后，放入炼胶机中熔炼，得到热熔混合物，将热熔混合物流渗至防潮缓冲材料中，得到防水缓冲层；

（2）将防水缓冲层和植物纤维发泡层用粘结层作为中间层粘合，放入热压机中热压5～6min，随后对防水缓冲层表面打蜡，得到防潮缓冲材料；

植物纤维发泡层具体制备步骤为：

将阳离子淀粉与质量分数为30%聚乙烯醇溶液按质量比为1︰2混合，加热升温至80～90℃，保温糊化45～50min，冷却至室温，出料，得到糊化物，将植物纤维和硬脂酸钙加入糊化物中搅拌均匀，再加入碳酸氢钠，混匀后注入模具，置于微波反应器中以功率为800～1000W进行微波发泡4～5min，待其成型脱模后，自然干燥得到植物纤维发泡层；

粘结层具体制备步骤为：

（1）取干纸浆放入标准解离器中，向标准解离器中加入去离子水直至纸浆疏解为质量分数为5%的纸浆悬浮液，将纸浆悬浮液和羟甲基纤维素混合，静置10～12h后，加入EVA泡棉，浸泡处理20～22h，得到塑性基材；

（2）将粘胶纤维与液体石蜡混合，置于拉膜机中，以60～80cm/min的拉膜速率拉膜，得到胶膜，再将塑性基材放入质量分数为20%的石灰水中浸泡40～45min后，置于设定温度为70～80℃的烘箱中，干燥20～25min，得到棉状防水基材，将棉状防水基材用上述胶膜包膜处理后放入模塑机中热压20～25min，控制热压温度为100～120℃，热压压力为0.5～0.6MPa，得到粘结层；

纤维海绵板具体制备步骤：

将大豆蛋白粉与海泡石纤维混合，置于高速分散机，以2000～2500r/min的转速高速分散10～15min，得到分散浆料，将分散浆料真空抽滤，去除滤液后得到纤维海绵，浸渍于三甲基甲氧基硅烷的丙酮溶液中4～5h，烘干后压制得到纤维海绵板。

防潮缓冲材料具体制备步骤（1）中预热温度控制为120～130℃，炼胶机设定温度为160～200℃。

防潮缓冲材料具体制备步骤（2）中热压机热压过程时控制热压压力为1.20～1.25MPa，热压温度为50～55℃。

植物纤维发泡层具体制备步骤中各原料，按重量份数计，包括植物纤维40～50份、硬脂酸钙30～40份、糊化物80～100份、碳酸氢钠8～10份。

植物纤维发泡层具体制备步骤中植物纤维是苎麻纤维、亚麻纤维、黄麻纤维或甘蔗纤维的一种。

粘结层具体制备步骤（1）中塑性基材的主要原料，按重量份数计，包括干纸浆50～55份、羟甲基纤维素25～35份、EVA泡棉20～25份。

粘结层具体制备步骤（2）中粘胶纤维与液体石蜡混合质量比为5︰1。

纤维海绵板具体制备步骤中大豆蛋白粉与海泡石纤维混合质量比1︰5，所用的三甲基甲氧基硅烷的丙酮溶液质量分数优选为10%。

本发明的有益效果是：

（1）本发明用阳离子淀粉与聚乙烯醇混合加热糊化，将植物纤维和硬脂酸钙加入糊化物中，注入模具进行发泡，制备得到植物纤维发泡层，将干纸浆在标准解离器中疏解后与羟甲基纤维素混合，加入EVA泡棉，浸泡处理得到塑性基材，将粘胶纤维与改性乳化液体石蜡混合后拉膜得到胶膜，将塑性基材放入石灰水中浸泡处理，干燥后用胶膜包膜处理放入模塑机中热压得到粘结层，将SBS橡胶粉炼胶熔融，流渗木石纤维海绵，得到防水缓冲层，最后将防水缓冲层和植物纤维发泡层用粘结层作为中间层粘合后热压，再打蜡处理表面得到防潮缓冲材料，本发明的防潮缓冲材料包括防水缓冲层、粘结层和植物纤维发泡层，以海泡石纤维海绵板作为防水缓冲层材料，可以提高缓冲材料与混凝土的亲和性，使防水缓冲层材料应用于室内装修，扩大本发明的应用领域，使用塑性EVA泡棉材料作为粘结层的基材，将防水缓冲层和植物纤维发泡层粘合，可以使缓冲性能进一步提升，所用粘合层中三甲基甲氧基硅烷中甲氧基易发生水解，会与蛋白类粘合剂中胺类物质反应生成甲基氨烷类物质，甲基氨烷类物质可与防水缓冲层添加剂草木灰中钾离子发生取代反应，形成甲基硅酸钾，而甲基硅酸钾是一种矿物防水剂，在潮湿空气中，它可与空气中的二氧化碳反应，在缓冲材料防水缓冲层表面形成一层防水矿物膜，有利于提高缓冲材料的防潮性能；

（2）本发明用EVA泡棉材料通过浸渍纸浆得到塑性基材，使纸浆纤维充分填入塑性基材当中，然后用石灰水浸泡塑性基材，由于石灰水氢氧化钙干燥后的固化作用使纸浆纤维牢固的固定在基体中，纸浆纤维干燥后在泡棉中膨化可以提高粘结层的缓冲性能，此外氢氧化钙干燥固化后会生成氧化钙，氧化钙能与空气中二氧化碳和水再次反应，起到隔气吸水作用，粘结层中液体石蜡中存在大量的甲基和亚甲基，它们的键能较大又是憎水基团，对提高防水性能有利，因而利用液体石蜡和粘胶纤维拉膜制备粘结层的胶膜，在拉膜过程中，液体石蜡与吸湿性的粘胶纤维中羟基发生交联，使胶膜的表面保护层液体石蜡的致密性提升，阻碍纸浆纤维吸水，因而对粘结层而言，胶膜是疏水性保护型隔膜，可以防止空气中水分渗入植物纤维发泡层中，另外氧化钙在水和二氧化碳的环境下会形成部分碳酸钙，提高缓冲材料的使用强度，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

将阳离子淀粉与质量分数为30%聚乙烯醇溶液按质量比为1︰2混合，加热升温至80～90℃，保温糊化45～50min，冷却至室温，出料，得到糊化物，按重量份数计，将40～50份植物纤维和30～40份硬脂酸钙加入80～100份糊化物中搅拌均匀，再加入8～10份碳酸氢钠，混匀后注入模具，置于微波反应器中以功率为800～1000W进行微波发泡4～5min，待其成型脱模后，自然干燥得到植物纤维发泡层，所述的植物纤维是苎麻纤维、亚麻纤维、黄麻纤维或甘蔗纤维的一种；按重量份数计，取50～55份干纸浆放入标准解离器中，向标准解离器中加入去离子水直至纸浆疏解为质量分数为5%的纸浆悬浮液，将纸浆悬浮液和25～35份羟甲基纤维素混合，静置10～12h后，加入20～25份EVA泡棉，浸泡处理20～22h，得到塑性基材；将粘胶纤维与液体石蜡按质量比为5︰1混合，置于拉膜机中，以60～80cm/min的拉膜速率拉膜，得到胶膜，再将塑性基材放入质量分数为20%的石灰水中浸泡40～45min后，置于设定温度为70～80℃的烘箱中，干燥20～25min，得到棉状防水基材，将棉状防水基材用上述胶膜包膜处理后放入模塑机中热压20～25min，控制热压温度为100～120℃，热压压力为0.5～0.6MPa，得到粘结层；将大豆蛋白粉与海泡石纤维按质量比1︰5混合，置于高速分散机，以2000～2500r/min的转速高速分散10～15min，得到分散浆料，将分散浆料真空抽滤，去除滤液后得到纤维海绵，浸渍于质量分数为10%的三甲基甲氧基硅烷的丙酮溶液中4～5h，烘干后压制得到纤维海绵板；取60～70gSBS橡胶粉和30～40g草木灰放入烘箱中，加热升温至120～130℃，预热5～7min后，放入设定温度为160～200℃的炼胶机中熔炼，得到热熔混合物，将热熔混合物流渗至纤维海绵板中，得到防水缓冲层；将防水缓冲层和植物纤维发泡层用粘结层作为中间层粘合，放入热压机中热压5～6min，控制热压压力为1.20～1.25MPa，热压温度为50～55℃，随后对防水缓冲层表面打蜡，得到防潮缓冲材料。

实施例1

植物纤维：苎麻纤维

植物纤维发泡层的制备：

将阳离子淀粉与质量分数为30%聚乙烯醇溶液按质量比为1︰2混合，加热升温至80℃，保温糊化45min，冷却至室温，出料，得到糊化物，按重量份数计，将40份苎麻纤维和30份硬脂酸钙加入80份糊化物中搅拌均匀，再加入8份碳酸氢钠，混匀后注入模具，置于微波反应器中以功率为800W进行微波发泡4min，待其成型脱模后，自然干燥得到苎麻纤维发泡层。

塑性基材的制备：

按重量份数计，取50份干纸浆放入标准解离器中，向标准解离器中加入去离子水直至纸浆疏解为质量分数为5%的纸浆悬浮液，将纸浆悬浮液和25份羟甲基纤维素混合，静置10h后，加入20份EVA泡棉，浸泡处理20h，得到塑性基材。

粘结层的制备：

将粘胶纤维与液体石蜡按质量比为5︰1混合，置于拉膜机中，以60cm/min的拉膜速率拉膜，得到胶膜，再将塑性基材放入质量分数为20%的石灰水中浸泡40min后，置于设定温度为70℃的烘箱中，干燥20min，得到棉状防水基材，将棉状防水基材用上述胶膜包膜处理后放入模塑机中热压20min，控制热压温度为100℃，热压压力为0.5MPa，得到粘结层。

纤维海绵板的制备：

将大豆蛋白粉与海泡石纤维按质量比1︰5混合，置于高速分散机，以2000r/min的转速高速分散10min，得到分散浆料，将分散浆料真空抽滤，去除滤液后得到纤维海绵，浸渍于质量分数为10%的三甲基甲氧基硅烷的丙酮溶液中4h，烘干后压制得到纤维海绵板。

防水缓冲层的制备：

取60gSBS橡胶粉和30g草木灰放入烘箱中，加热升温至120℃，预热5min后，放入设定温度为160℃的炼胶机中熔炼，得到热熔混合物，将热熔混合物流渗至纤维海绵板中，得到防水缓冲层。

防潮缓冲材料的制备：

将防水缓冲层和植物纤维发泡层用粘结层作为中间层粘合，放入热压机中热压5min，控制热压压力为1.20MPa，热压温度为50℃，随后对防水缓冲层表面打蜡，得到防潮缓冲材料。

实施例2

植物纤维：亚麻纤维

亚麻纤维发泡层的制备：

将阳离子淀粉与质量分数为30%聚乙烯醇溶液按质量比为1︰2混合，加热升温至85℃，保温糊化47min，冷却至室温，出料，得到糊化物，按重量份数计，将45份亚麻纤维和35份硬脂酸钙加入90份糊化物中搅拌均匀，再加入9份碳酸氢钠，混匀后注入模具，置于微波反应器中以功率为900W进行微波发泡4min，待其成型脱模后，自然干燥得到亚麻纤维发泡层。

塑性基材的制备：

按重量份数计，取53份干纸浆放入标准解离器中，向标准解离器中加入去离子水直至纸浆疏解为质量分数为5%的纸浆悬浮液，将纸浆悬浮液和30份羟甲基纤维素混合，静置11h后，加入23份EVA泡棉，浸泡处理21h，得到塑性基材。

粘结层的制备：

将粘胶纤维与液体石蜡按质量比为5︰1混合，置于拉膜机中，以70cm/min的拉膜速率拉膜，得到胶膜，再将塑性基材放入质量分数为20%的石灰水中浸泡43min后，置于设定温度为75℃的烘箱中，干燥23min，得到棉状防水基材，将棉状防水基材用上述胶膜包膜处理后放入模塑机中热压23min，控制热压温度为110℃，热压压力为0.5MPa，得到粘结层。

纤维海绵板的制备：

将大豆蛋白粉与海泡石纤维按质量比1︰5混合，置于高速分散机，以2300r/min的转速高速分散13min，得到分散浆料，将分散浆料真空抽滤，去除滤液后得到纤维海绵，浸渍于质量分数为10%的三甲基甲氧基硅烷的丙酮溶液中4h，烘干后压制得到纤维海绵板。

防水缓冲层的制备：

取65gSBS橡胶粉和35g草木灰放入烘箱中，加热升温至125℃，预热6min后，放入设定温度为180℃的炼胶机中熔炼，得到热熔混合物，将热熔混合物流渗至纤维海绵板中，得到防水缓冲层。

防潮缓冲材料的制备：

将防水缓冲层和植物纤维发泡层用粘结层作为中间层粘合，放入热压机中热压5min，控制热压压力为1.23MPa，热压温度为53℃，随后对防水缓冲层表面打蜡，得到防潮缓冲材料。

实施例3

植物纤维：黄麻纤维

黄麻纤维发泡层的制备：

将阳离子淀粉与质量分数为30%聚乙烯醇溶液按质量比为1︰2混合，加热升温至90℃，保温糊化50min，冷却至室温，出料，得到糊化物，按重量份数计，将50份黄麻纤维和40份硬脂酸钙加入100份糊化物中搅拌均匀，再加入10份碳酸氢钠，混匀后注入模具，置于微波反应器中以功率为1000W进行微波发泡5min，待其成型脱模后，自然干燥得到黄麻纤维发泡层。

塑性基材的制备：

按重量份数计，取55份干纸浆放入标准解离器中，向标准解离器中加入去离子水直至纸浆疏解为质量分数为5%的纸浆悬浮液，将纸浆悬浮液和35份羟甲基纤维素混合，静置12h后，加入25份EVA泡棉，浸泡处理22h，得到塑性基材。

粘结层的制备：

将粘胶纤维与液体石蜡按质量比为5︰1混合，置于拉膜机中，以80cm/min的拉膜速率拉膜，得到胶膜，再将塑性基材放入质量分数为20%的石灰水中浸泡45min后，置于设定温度为80℃的烘箱中，干燥25min，得到棉状防水基材，将棉状防水基材用上述胶膜包膜处理后放入模塑机中热压25min，控制热压温度为120℃，热压压力为0.6MPa，得到粘结层。

纤维海绵板的制备：

将大豆蛋白粉与海泡石纤维按质量比1︰5混合，置于高速分散机，以2500r/min的转速高速分散15min，得到分散浆料，将分散浆料真空抽滤，去除滤液后得到纤维海绵，浸渍于质量分数为10%的三甲基甲氧基硅烷的丙酮溶液中5h，烘干后压制得到纤维海绵板。

防水缓冲层的制备：

取70gSBS橡胶粉和40g草木灰放入烘箱中，加热升温至130℃，预热7min后，放入设定温度为200℃的炼胶机中熔炼，得到热熔混合物，将热熔混合物流渗至纤维海绵板中，得到防水缓冲层。

防潮缓冲材料的制备：

将防水缓冲层和植物纤维发泡层用粘结层作为中间层粘合，放入热压机中热压6min，控制热压压力为1.25MPa，热压温度为55℃，随后对防水缓冲层表面打蜡，得到防潮缓冲材料。

对比例1：与实例1的制备方法基本相同，唯有不同的是未加入塑性基材。

对比例2：与实例2的制备方法基本相同，唯有不同的是未加入防水缓冲层。

对比例3：上海市某公司生产的缓冲材料。

对本发明制得的防潮缓冲材料和对比例中的缓冲材料进行检测，检测结果如表1所示：

力学性能测试

根据标准GB/T8168-2008进行测定，实验试件是上、下底尺寸为100mm×100mm的长方体，利用万能材料实验机进行静态压缩实验。

表1性能测定结果

测试项目	实施例1	实施例2	实施例3	对比例1	对比例2	对比例3
							密度（g/cm<sup>3</sup>）	0.078	0.075	0.074	0.081	0.084	0.116
压缩强度（MPa）	0.069	0.076	0.081	0.055	0.046	0.051
							屈服应力（MPa）	6.84	6.89	6.92	6.55	6.17	6.08
24h后每克样品的吸湿量（g）	0.075	0.071	0.066	0.108	0.139	0.114
							回弹率（%）	96.7	97.4	98.1	85.4	86.9	90.5
最小缓冲系数	4.59	4.51	4.43	4.72	4.65	4.79

由表1数据可知，本发明制得的防潮缓冲材料，具有较低的密度和较好的缓冲性能，且吸湿量较低，体积变化不大，产品性能较稳定且操作简便，综合成本低，绿色环保，具有广阔的市场前景。