[发明专利]一种热固性淀粉/糠醇泡沫材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种热固性淀粉/糠醇泡沫材料，其通过未改性淀粉、糠醇和甲醛共缩聚反应得到。其中未改性淀粉价格便宜，来源广泛；糠醇具有较好的反应活性和热稳定性能，一方面可以降低淀粉的游离羟基含量，另一方面可以提高淀粉的热稳定性和机械强度；同时在反应过程中加入少量甲醛与淀粉的羟基反应，可以增加淀粉与糠醇的缩聚程度、降低淀粉的游离羟基含量，最终降低淀粉的黏度，有利于淀粉基材料的加工成型。上述原材料均来源于生物质材料，天然可再生。与纯淀粉基泡沫材料相比，本发明得到的泡沫材料具有更好的热稳定性和抗压强度。本发明还提供了该泡沫材料的制备方法。

技术领域

本发明涉及淀粉基泡沫材料技术领域，具体涉及一种热固性淀粉/糠醇泡沫材料，以及该泡沫材料的制备方法。

背景技术

石化聚合物因其优异的性能，在包装领域占主导地位，常用的石化聚合物包装材料主要包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。而泡沫类包装材料多采用聚苯乙烯(PS)制备，并广泛应用于电子、精密设备等工业制品以及生活用品的包装。然而这些泡沫包装材料的制备原料来源于石油，而石油是不可再生能源，寻找新的可再生材料替代石化聚合物泡沫材料是未来的发展趋势。

淀粉来源广泛，在自然界中的含量仅次于纤维素。淀粉基材料具有成本低、可降解等优点，但淀粉基材料中的羟基含量较多，吸水性强、粘度大、机械强度低、热稳定性差。为了提高淀粉基材料的机械性能及加工流动性能，可以向淀粉中加入增塑剂或向淀粉基材料中添加无机材料，如碳酸钙、滑石粉、氯化钠和氯化钙等填料，以增强淀粉基材料的机械性能。同时，为解决淀粉基材料稳定性差的问题，可以向淀粉基材料中添加可降解聚酯类物质，如聚乳酸(PLA)、聚(ε-己内酯)(PCL)、聚(羟基酯醚)(PHEE)、聚羟基丁酸/戊酸酯(PHBV)等。但在目前技术不成熟、普及率不高的国内，改性淀粉基泡沫材料仍要比不可降解的泡沫制品来得昂贵，工艺繁琐，需要同时加入塑化剂、填料和耐水性好的聚合物，才能提高综合性能。有关调查表明，改性淀粉制备可降解泡沫的价格比传统不可降解泡沫产品高一半以上。因此需要采用新的物质对淀粉基泡沫材料进行改性，使其成本降低，并具有较好的力学性能和热稳定性。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种热固性淀粉/糠醇泡沫材料。

本发明的第二目的在于提供上述泡沫材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明涉及一种热固性淀粉/糠醇泡沫材料，其通过包括淀粉和糠醇的原料通过共缩聚反应得到。

本发明还涉及所述泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备热固性淀粉/糠醇树脂：

(i)将淀粉与水混合后，加入NaOH将pH值调至9～10，然后加入水搅拌得到糊状物；

优选地，所述淀粉选自玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉、红薯淀粉、豆类淀粉和大米淀粉中的至少一种。

优选地，所述淀粉与水的质量比为1:(1～2)。

优选地，所述NaOH以水溶液的形式加入，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为20％～40％。

(ii)将所述糊状物与糠醇和甲醛混合后，加入对甲苯磺酸将pH值调至2～3，然后在50℃～70℃下搅拌2～3h，得到SF树脂；

优选地，所述淀粉与糠醇的质量比为1:(0.5～1)。

优选地，所述搅拌反应在水浴条件下进行。

优选地，所述甲醛和对甲苯磺酸均以水溶液的形式加入，所述甲醛溶液的质量浓度为37％，所述对甲苯磺酸溶液的质量浓度为20％～40％。