本發明涉及一種防水型秸稈纖維緩沖包裝材料的制備方法，屬于緩沖包裝材料制備技術領域。
背景技術：
緩沖包裝材料是指商品在流通過程為了減輕受到沖擊和震動，防止產品受損壞吸收外力產生的能量確保其外形和功能完好而使用的保護材料。常見的緩沖包裝材料主要包括發泡塑料緩沖材料、氣墊緩沖材料、紙質緩沖包裝材料和植物纖維類緩沖包裝材料。
發泡塑料緩沖材料一般都是合成樹脂。經發泡處理，可以支撐不同性能的泡沫塑料，主要有發泡聚苯乙烯、發泡聚乙烯、乙烯一醋酸乙烯共聚物橡塑、聚氨酯、發泡聚丙烯等發泡塑料和氣墊塑料薄膜。氣墊緩沖材料是用氣墊塑料薄膜的一種特殊工藝，在兩層塑料薄膜之間封入空氣，在一面形成一個個突出的均勻連續的氣泡，氣泡的形狀主要有圓筒形、半圓形和鐘罩形。紙質緩沖包裝材料有瓦楞紙板和蜂窩紙板，瓦楞紙板是用牛皮紙做里層和外層的，中間是瓦楞原紙。瓦楞的形狀不同，就可以得到不同的紙板類型。蜂窩紙板，就是具有類似蜂窩結構的紙板，是由牛皮紙和再生紙等為原料。蜂窩紙板的生產采用再生紙板材料和水溶膠粘劑，可以百分之百回收。
其中植物纖維類緩沖包裝材料是目前應用最廣泛的包裝材料，它有農作物秸稈緩沖包裝材料、聚乳酸發泡材料、廢紙和淀粉制包裝用泡沫填料。用農作物秸粉碎物和粘接劑作為原料、經混合、交聯反應、發泡、澆鑄、烘烤定型、自然干燥等工藝后制得，這種材料在低應力條件下，具有好的緩沖性能，而且可降解、原料價廉易得。用廢紙和淀粉為原料制成的包裝用泡沫填料，是將廢紙或劣質紙張切成或粉碎成細末，碾成獨特的纖維，再與淀粉摻和在一起，然后應用發泡的方法使其形成多孔的小球。這種材料丟棄以后，能很快地被微生物和真菌分解。對環境帶來無不良影響。但此類緩沖包裝材料拉伸強度低，抗水性差，制備成本高。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題：針對植物纖維類緩沖包裝材料拉伸強度低，抗水性差的弊端，提供了一種將玉米秸稈粉碎過篩后，與堿液混合水浴加熱，過濾得濾餅，洗滌干燥碾磨后，加入冰醋酸等油浴加熱，過濾、洗滌干燥制得改性秸稈纖維備用，再將柳葉蠟梅葉粉碎后與戊二醛水溶液混合，靜置固定，過濾得濾餅，經水浴加熱、過濾、濃縮后，與備用改性秸稈纖維超聲振蕩處理、靜置陳化制得防水改性纖維，加入聚乙烯醇等混合，于模具中靜置固化，再經發泡處理、干燥制得防水型秸稈纖維緩沖包裝材料的方法。本發明通過對柳葉蠟梅葉表層蠟質進行提取，復合至纖維表層，使纖維防水性能增強，抗拉伸強度提高。
為解決上述技術問題，本發明采用如下所述的技術方案是：
（1）收集玉米秸稈并氣流粉碎，過55～60目篩，得玉米秸稈顆粒，隨后按質量比1:5，將玉米秸稈顆粒與質量分數10%氫氧化鈉溶液攪拌混合，在45～50℃下水浴加熱1～2h后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，過濾收集濾餅，用去離子水洗滌濾餅至洗滌液呈中性，再在65～70℃下干燥6～8h，碾磨，得預處理秸稈纖維顆粒；
（2）按重量份數計，分別稱量45～50份去離子水、10～15份冰醋酸、5～8份乙酸酐、3～5份質量分數50%硫酸和15～20份上述制備的預處理秸稈纖維顆粒置于燒杯中，在85～90℃下油浴加熱2～3h后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，過濾收集濾餅，分別用無水乙醇和去離子水洗滌3～5次后，真空冷凍干燥，制備得改性秸稈纖維，備用；
（3）收集柳葉蠟梅葉，用清水洗滌后自然晾干，隨后氣流粉碎并收集柳葉蠟梅葉顆粒，按質量比1:5，將柳葉蠟梅葉顆粒與質量分數為5%的戊二醛水溶液攪拌混合，在室溫下靜置固定40～48h；
（4）待固定完成后，過濾并收集濾餅，按質量比1:5，將濾餅與無水乙醇攪拌混合并置于燒杯中，在65～70℃下水浴加熱1～2h，待水浴加熱完成后，過濾得濾液，將其置于65～70℃下旋轉蒸發至原體積的1/5，制備得柳葉蠟梅葉蠟質濃縮液；
（5）按質量比1:5，將步驟（2）備用的改性秸稈纖維與上述制備的柳葉蠟梅葉蠟質濃縮液攪拌混合，再在200～300W下超聲振蕩處理10～15min，隨后靜置陳化20～24h，過濾并收集濾渣，真空冷凍干燥，得防水改性纖維；
（6）按重量份數計，分別稱量10～15份聚乙烯醇、35～40份上述制備的防水改性纖維、5～10份丙三醇、3～5份硼砂、5～8份十二烷基硫酸鈉和55～60份去離子水置于燒杯中，攪拌混合并澆注至不銹鋼模具中，靜置固化10～15min，隨后在室溫下發泡處理1～2h，再在45～50℃下干燥6～8h，靜置冷卻至室溫，即可制備得一種防水型秸稈纖維緩沖包裝材料。
本發明制得的防水型秸稈纖維緩沖包裝材料密度為0.273～0.296g/cm3，彈性模量為0.162～0.218MPa，最小緩沖系數為8.02～8.16，回彈率為72.50～72.62%，拉伸強度為3.0～4.5MPa，拉伸率為239～256%，在80～90℃下加熱20～22h的收縮率為1.2～1.3%，在水中浸泡24～30h吸水率為13.2～15.6%。
本發明與其他方法相比，有益技術效果是：
（1）本發明制備步驟簡單，成本低，所得緩沖包裝材料具有較好的防水性和緩沖性能；
（2）本發明緩沖包裝材料抗壓強度高達3.0～4.5MPa，回彈好。
具體實施方式
首先收集玉米秸稈并氣流粉碎，過55～60目篩，得玉米秸稈顆粒，隨后按質量比1:5，將玉米秸稈顆粒與質量分數10%氫氧化鈉溶液攪拌混合，在45～50℃下水浴加熱1～2h后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，過濾收集濾餅，用去離子水洗滌濾餅至洗滌液呈中性，再在65～70℃下干燥6～8h，碾磨，得預處理秸稈纖維顆粒；按重量份數計，分別稱量45～50份去離子水、10～15份冰醋酸、5～8份乙酸酐、3～5份質量分數50%硫酸和15～20份上述制備的預處理秸稈纖維顆粒置于燒杯中，在85～90℃下油浴加熱2～3h后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，過濾收集濾餅，分別用無水乙醇和去離子水洗滌3～5次后，真空冷凍干燥，制備得改性秸稈纖維，備用；再收集柳葉蠟梅葉，用清水洗滌后自然晾干，隨后氣流粉碎并收集柳葉蠟梅葉顆粒，按質量比1:5，將柳葉蠟梅葉顆粒與質量分數為5%的戊二醛水溶液攪拌混合，在室溫下靜置固定40～48h；待固定完成后，過濾并收集濾餅，按質量比1:5，將濾餅與無水乙醇攪拌混合并置于燒杯中，在65～70℃下水浴加熱1～2h，待水浴加熱完成后，過濾得濾液，將其置于65～70℃下旋轉蒸發至原體積的1/5，制備得柳葉蠟梅葉蠟質濃縮液；按質量比1:5，將備用的改性秸稈纖維與上述制備的柳葉蠟梅葉蠟質濃縮液攪拌混合，再在200～300W下超聲振蕩處理10～15min，隨后靜置陳化20～24h，過濾并收集濾渣，真空冷凍干燥，得防水改性纖維；最后按重量份數計，分別稱量10～15份聚乙烯醇、35～40份上述制備的防水改性纖維、5～10份丙三醇、3～5份硼砂、5～8份十二烷基硫酸鈉和55～60份去離子水置于燒杯中，攪拌混合并澆注至不銹鋼模具中，靜置固化10～15min，隨后在室溫下發泡處理1～2h，再在45～50℃下干燥6～8h，靜置冷卻至室溫，即可制備得一種防水型秸稈纖維緩沖包裝材料。
實例1
首先收集玉米秸稈并氣流粉碎，過55目篩，得玉米秸稈顆粒，隨后按質量比1:5，將玉米秸稈顆粒與質量分數10%氫氧化鈉溶液攪拌混合，在45℃下水浴加熱1h后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，過濾收集濾餅，用去離子水洗滌濾餅至洗滌液呈中性，再在65℃下干燥6h，碾磨，得預處理秸稈纖維顆粒；按重量份數計，分別稱量45份去離子水、10份冰醋酸、5份乙酸酐、3份質量分數50%硫酸和15份上述制備的預處理秸稈纖維顆粒置于燒杯中，在85℃下油浴加熱2h后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，過濾收集濾餅，分別用無水乙醇和去離子水洗滌3次后，真空冷凍干燥，制備得改性秸稈纖維，備用；再收集柳葉蠟梅葉，用清水洗滌后自然晾干，隨后氣流粉碎并收集柳葉蠟梅葉顆粒，按質量比1:5，將柳葉蠟梅葉顆粒與質量分數為5%的戊二醛水溶液攪拌混合，在室溫下靜置固定40h；待固定完成后，過濾并收集濾餅，按質量比1:5，將濾餅與無水乙醇攪拌混合并置于燒杯中，在65℃下水浴加熱1h，待水浴加熱完成后，過濾得濾液，將其置于65℃下旋轉蒸發至原體積的1/5，制備得柳葉蠟梅葉蠟質濃縮液；按質量比1:5，將備用的改性秸稈纖維與上述制備的柳葉蠟梅葉蠟質濃縮液攪拌混合，再在200W下超聲振蕩處理10min，隨后靜置陳化20h，過濾并收集濾渣，真空冷凍干燥，得防水改性纖維；最后按重量份數計，分別稱量10份聚乙烯醇、35份上述制備的防水改性纖維、5份丙三醇、3份硼砂、5份十二烷基硫酸鈉和55份去離子水置于燒杯中，攪拌混合并澆注至不銹鋼模具中，靜置固化10min，隨后在室溫下發泡處理1h，再在45℃下干燥6h，靜置冷卻至室溫，即可制備得一種防水型秸稈纖維緩沖包裝材料。本發明制得的防水型秸稈纖維緩沖包裝材料密度為0.273g/cm3，彈性模量為0.162MPa，最小緩沖系數為8.02，回彈率為72.50%，拉伸強度為3.0MPa，拉伸率為239%，在80℃下加熱20h的收縮率為1.2%，在水中浸泡24h吸水率為13.2%。
實例2
首先收集玉米秸稈并氣流粉碎，過58目篩，得玉米秸稈顆粒，隨后按質量比1:5，將玉米秸稈顆粒與質量分數10%氫氧化鈉溶液攪拌混合，在47℃下水浴加熱2h后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，過濾收集濾餅，用去離子水洗滌濾餅至洗滌液呈中性，再在68℃下干燥7h，碾磨，得預處理秸稈纖維顆粒；按重量份數計，分別稱量48份去離子水、13份冰醋酸、7份乙酸酐、4份質量分數50%硫酸和18份上述制備的預處理秸稈纖維顆粒置于燒杯中，在88℃下油浴加熱3h后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，過濾收集濾餅，分別用無水乙醇和去離子水洗滌4次后，真空冷凍干燥，制備得改性秸稈纖維，備用；再收集柳葉蠟梅葉，用清水洗滌后自然晾干，隨后氣流粉碎并收集柳葉蠟梅葉顆粒，按質量比1:5，將柳葉蠟梅葉顆粒與質量分數為5%的戊二醛水溶液攪拌混合，在室溫下靜置固定44h；待固定完成后，過濾并收集濾餅，按質量比1:5，將濾餅與無水乙醇攪拌混合并置于燒杯中，在68℃下水浴加熱2h，待水浴加熱完成后，過濾得濾液，將其置于68℃下旋轉蒸發至原體積的1/5，制備得柳葉蠟梅葉蠟質濃縮液；按質量比1:5，將備用的改性秸稈纖維與上述制備的柳葉蠟梅葉蠟質濃縮液攪拌混合，再在250W下超聲振蕩處理13min，隨后靜置陳化22h，過濾并收集濾渣，真空冷凍干燥，得防水改性纖維；最后按重量份數計，分別稱量13份聚乙烯醇、38份上述制備的防水改性纖維、7份丙三醇、4份硼砂、6份十二烷基硫酸鈉和58份去離子水置于燒杯中，攪拌混合并澆注至不銹鋼模具中，靜置固化13min，隨后在室溫下發泡處理2h，再在48℃下干燥7h，靜置冷卻至室溫，即可制備得一種防水型秸稈纖維緩沖包裝材料。本發明制得的防水型秸稈纖維緩沖包裝材料密度為0.284g/cm3，彈性模量為0.190MPa，最小緩沖系數為8.09，回彈率為72.56%，拉伸強度為3.8MPa，拉伸率為248%，在85℃下加熱21h的收縮率為1.3%，在水中浸泡27h吸水率為14.4%。
實例3
首先收集玉米秸稈并氣流粉碎，過60目篩，得玉米秸稈顆粒，隨后按質量比1:5，將玉米秸稈顆粒與質量分數10%氫氧化鈉溶液攪拌混合，在50℃下水浴加熱2h后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，過濾收集濾餅，用去離子水洗滌濾餅至洗滌液呈中性，再在70℃下干燥8h，碾磨，得預處理秸稈纖維顆粒；按重量份數計，分別稱量50份去離子水、15份冰醋酸、8份乙酸酐、5份質量分數50%硫酸和20份上述制備的預處理秸稈纖維顆粒置于燒杯中，在90℃下油浴加熱3h后，停止加熱并靜置冷卻至室溫，過濾收集濾餅，分別用無水乙醇和去離子水洗滌5次后，真空冷凍干燥，制備得改性秸稈纖維，備用；再收集柳葉蠟梅葉，用清水洗滌后自然晾干，隨后氣流粉碎并收集柳葉蠟梅葉顆粒，按質量比1:5，將柳葉蠟梅葉顆粒與質量分數為5%的戊二醛水溶液攪拌混合，在室溫下靜置固定48h；待固定完成后，過濾并收集濾餅，按質量比1:5，將濾餅與無水乙醇攪拌混合并置于燒杯中，在70℃下水浴加熱2h，待水浴加熱完成后，過濾得濾液，將其置于70℃下旋轉蒸發至原體積的1/5，制備得柳葉蠟梅葉蠟質濃縮液；按質量比1:5，將備用的改性秸稈纖維與上述制備的柳葉蠟梅葉蠟質濃縮液攪拌混合，再在300W下超聲振蕩處理15min，隨后靜置陳化24h，過濾并收集濾渣，真空冷凍干燥，得防水改性纖維；最后按重量份數計，分別稱量15份聚乙烯醇、40份上述制備的防水改性纖維、10份丙三醇、5份硼砂、8份十二烷基硫酸鈉和60份去離子水置于燒杯中，攪拌混合并澆注至不銹鋼模具中，靜置固化15min，隨后在室溫下發泡處理2h，再在50℃下干燥8h，靜置冷卻至室溫，即可制備得一種防水型秸稈纖維緩沖包裝材料。本發明制得的防水型秸稈纖維緩沖包裝材料密度為0.296g/cm3，彈性模量為0.218MPa，最小緩沖系數為8.16，回彈率為72.62%，拉伸強度為4.5MPa，拉伸率為256%，在90℃下加熱22h的收縮率為1.3%，在水中浸泡30h吸水率為15.6%。