一种基于臭氧修饰的蔗渣热磨机械浆制备泡沫材料的方法与流程

1.本发明涉及泡沫材料的制备领域，尤其涉及一种基于臭氧修饰的蔗渣热磨机械浆的制备泡沫材料的方法。


背景技术：

2.泡沫材料具有重量轻、强度高、缓冲性能好、隔热隔音性能好等特点，因此泡沫材料已被广泛应用于工业、农业、建筑、交通、包装等领域。一般来说，泡沫塑料(如发泡聚苯乙烯和聚氨酯泡沫)是由石油化工原料制造的，很难回收利用，也不能生物降解，因此会污染环境，危害人类健康。根据之前的研究，全世界每年都会产生大量的塑料垃圾，大约9％被回收，12％被焚烧，79％被堆放在垃圾场或自然环境中。有些塑料需要几百年甚至几千年才能降解，特别是一次性发泡胶、塑料袋和包装盒。随着可持续发展的概念在世界各地的增长，可生物降解泡沫材料正在进入加速研究阶段。因此，开发一种可生物降解的、可回收的、能够满足质量参数的纸浆纤维泡沫，以取代传统的化石石油基泡沫产品，具有根本性和现实意义。
3.纸浆纤维泡沫通常是以漂白浆为原料制备，然而漂白浆的成本过高导致泡沫材料的应用领域非常局限，因此需要开发一种低成本且性能好的原料。机械浆是不用或用少量的化学品处理植物纤维，然后利用机械能将植物纤维离解成纸浆。由于其得率高、污染低等优点，近几十年来得到不断发展。然而，由于机械浆纤维表面存在大量木质素，导致纸浆在打浆过程中很难分丝帚化，大部分纤维都以切断为主，因此，对热磨机械将进行修饰，能使其更易进行分丝帚化，降低打浆能耗，提高材料的性能。臭氧是一种强氧化剂，对木质素具有较强的选择性，臭氧与机械浆在浓度较高的情况下混合，能够和纤维表面的木质素直接反应，从而改变纤维表面的结构。经过修饰后的热磨机械浆纤维更易分丝帚化，从而暴露更多的氢键，最终以修饰后的热磨机械浆制备的泡沫材料具有更好的性能。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种臭氧修饰蔗渣热磨机械浆及泡沫材料的制备方法，该方法简单、成本低、效率高，在纸浆纤维泡沫材料性能的改善及成本控制方面具有明显的优势。
5.为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种基于臭氧修饰的蔗渣热磨机械浆的制备泡沫材料的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
6.步骤1：取一定量的绝干蔗渣热磨机械浆用蒸馏水调节至浆浓度为30％；
7.步骤2：将调节后的机械浆通入臭氧并反应一段时间；
8.步骤3：将步骤2得到的机械浆用蒸馏水调节至一定浓度后打浆；
9.步骤4：将打浆后的机械浆配置成浓度为2％的纸浆悬浮液后加入发泡剂a和发泡剂b并混合均匀；
10.步骤5：将步骤4得到的浆液进行搅拌一段时间，即可得到所述泡沫材料。
11.优选地，步骤4中纸浆悬浮液的浓度为2％-5％。
12.优选地，在步骤3中，采用打浆机进行打浆，打浆的转数为9000r。
13.优选地，在步骤4中，发泡剂a和发泡剂b的用量分别为4％和25％。
14.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
15.本发明的机械浆在打浆之前采用臭氧进行修饰，能够使机械浆的纤维更易分丝帚化，能够使泡沫材料具有更好的弹性；并且本发明的方法打浆能耗更低，使用该纸浆制备的泡沫材料成本更低且性能明显提高。
附图说明
16.图1(a)是臭氧修饰前蔗渣热磨机械浆纤维分丝帚化后sem照片；
17.图1(b)是臭氧修饰后蔗渣热磨机械浆纤维分丝帚化后sem照片；
18.图2通过本发明的方法得到的泡沫。
具体实施方式
19.以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
20.实施例1
21.一种基于臭氧修饰的蔗渣热磨机械浆的制备泡沫材料的方法，具体包括如下步骤：
22.步骤1：取50g绝干蔗渣热磨机械浆用蒸馏水调节至浆浓为30％，将调节好的纸浆置于不锈钢反应罐中分散均匀，通入5％的臭氧至反应完全后取出；
23.步骤2：取臭氧修饰后的热磨机械浆用蒸馏水配置2％浆浓，分别置于pfi打浆机中，打浆至9000r停止；
24.步骤3：取20g打浆后的原料配置成浓度为2％的纸浆悬浮液，加入4％发泡剂a和25％发泡剂b混合均匀后加入疏解机中，在高速搅拌下，产生泡沫。
25.湿泡沫注入模具后恒温干燥，脱模裁切后进行测试。
26.实施例2
27.一种臭氧修饰蔗渣热磨机械浆及泡沫材料的制备方法，具体包括如下步骤：
28.步骤1：取50g绝干蔗渣热磨机械浆用蒸馏水调节至浆浓为30％，将调节好的纸浆置于不锈钢反应罐中分散均匀，通入5％的臭氧至反应完全后取出；
29.步骤2：取臭氧修饰后的热磨机械浆用蒸馏水配置一定浆浓，置于pfi打浆机中，打浆至9000r；
30.步骤3：取20g打浆后的原料配置成浓度为3％的纸浆悬浮液，加入4％发泡剂a和25％发泡剂b混合均匀后加入疏解机中，在高速搅拌下，产生泡沫。
31.湿泡沫注入模具后恒温干燥，脱模裁切后进行测试。
32.实施例3
33.一种臭氧修饰蔗渣热磨机械浆及泡沫材料的制备方法，具体包括如下步骤：
34.步骤1：取50g绝干蔗渣热磨机械浆用蒸馏水调节至浆浓为30％，将调节好的纸浆置于不锈钢反应罐中分散均匀，通入5％的臭氧至反应完全后取出；
35.(2)取臭氧修饰后的热磨机械浆用蒸馏水配置一定浆浓，置于pfi打浆机中，打浆至9000r；
36.(3)取20g打浆后的原料配置成浓度为4％的纸浆悬浮液，加入4％发泡剂a和25％发泡剂b混合均匀后加入疏解机中，在高速搅拌下，产生泡沫。
37.湿泡沫注入模具后恒温干燥，脱模裁切后进行测试。
38.实施例4
39.(1)取50g绝干蔗渣热磨机械浆用蒸馏水调节至浆浓为30％，将调节好的纸浆置于不锈钢反应罐中分散均匀，通入5％的臭氧至反应完全后取出；
40.(2)取臭氧修饰后的热磨机械浆用蒸馏水配置一定浆浓，置于pfi打浆机中，打浆至9000r；
41.(3)取20g打浆后的原料配置成浓度为5％的纸浆悬浮液，加入4％发泡剂a和25％发泡剂b混合均匀后加入疏解机中，在高速搅拌下，产生泡沫。
42.湿泡沫注入模具后恒温干燥，脱模裁切后进行测试。
43.对比例
44.(1)取未经臭氧修饰前的热磨机械浆用蒸馏水配置一定浆浓，分别置于pfi打浆机中，打浆至9000r；
45.(2)取20g打浆后的原料配置成浓度为2％的纸浆悬浮液，加入4％发泡剂a和25％发泡剂b混合均匀后加入疏解机中，在高速搅拌下，产生泡沫。湿泡沫注入模具后恒温干燥，脱模裁切后进行测试。
46.对各个实施例和对比例经过测试，得到泡沫的弹性模量，如表1：
47.表1 各个实施例与对比例产生的泡沫的机械性能 弹性模量(kpa)实施例142.8实施例247.5实施例367.9实施例481.1对比例19.9
48.从表1可以看出，经过臭氧修饰后产生的泡沫的弹性模量明显的高于未经臭氧修饰产生的泡沫的弹性模量；并也可以看出，纸浆悬浮液的浓度较高时，产生的泡沫的弹性模量就越好。
49.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。