本發明涉及環保包裝材料,尤其是一種生物質復合增強循環瓦楞紙箱的制備方法。
背景技術:
1、瓦楞紙箱因質輕、易成型、可回收等優點,廣泛應用于產品包裝及物流運輸領域。隨著環保意識提升與“雙碳”目標推進,傳統瓦楞紙箱生產存在的問題日益凸顯:一方面,傳統瓦楞紙多以廢紙、木漿為原料,依賴化學制漿工藝,不僅消耗大量森林資源與能源,還會產生含污染物的廢水,造成環境污染;另一方面,現有瓦楞紙箱普遍存在強度不足、耐水性差的缺陷,在潮濕環境或長途運輸中易發生結構變形、層間剝離,影響包裝防護性能,而添加化學增強劑、防水劑又會降低其生物降解性,違背環保理念。
2、中國專利cn107326729a:公開一種環保防潮瓦楞紙箱的制備方法,包括以下操作步驟:將防水涂料均勻的涂至箱紙板上,烘干后,作為面紙使用,其中防水涂料由以下重量份的組分制成:淀粉75-80份、分散劑1-2份、增稠劑2-4份、乙二胺基丙磺酸鈉1-3份、n,n-二辛基氨乙基甘氨酸鹽酸鹽6-8份、乙基三氯硅烷3-5份、棕櫚酸異辛酯4-7份、金櫻子17-20份、楊樹皮25-35份、樟樹皮20-24份。
3、中國專利cn111169092a:公開了防水耐污型瓦楞紙箱的制備工藝,將底端瓦楞紙底端面利用膠水等均勻的沾附上粘合防水顆粒,在其表面涂上防污涂層,保持兩者的上下對稱效果,再就是在底端瓦楞紙和頂部瓦楞紙的內部安裝上隔板墊片。
4、現有技術制備的瓦楞紙箱,存在纖維間結合力較弱,難以兼顧強度與可降解性;耐水改性多采用合成高分子材料,影響環保性能。
技術實現思路
1、為了解決上述問題,本發明提供了一種生物質復合增強循環瓦楞紙箱的制備方法,其操作步驟如下,按照質量份數計:
2、s1:將50-60份竹漿、5-10份酶修飾竹漿纖維混合均勻,先進行超聲處理,再通入飽和蒸汽處理,過濾,得到預處理原料;
3、s2:對預處理原料依次進行生物漂白、非氧化性漂白,隨后加入天然蜂蠟乳液攪拌改性30-40分鐘,再浸入殼聚糖溶液中浸泡30-60分鐘,過濾后得到復合增強纖維;
4、s3:將5-10份復合增強纖維分散于80-120份去離子水中制成紙漿,經抄造、濕壓成型、熱風干燥,分別制得面紙、瓦楞芯紙、里紙;
5、s4:將改性淀粉基粘合劑均勻涂覆于面紙、瓦楞芯紙、里紙的粘接面,按面紙-瓦楞芯紙-里紙的結構粘接,靜置2-3小時后,在100-105℃下干燥4-5分鐘,冷卻后裁切成型,得到瓦楞紙箱。
6、進一步地,所述的s1的超聲處理的頻率為25-35khz,功率為400-500w,處理時間為5-10分鐘。
7、進一步地,所述的s1的飽和蒸汽處理溫度為82-88℃,處理時間為3-7分鐘。
8、進一步地,所述的s2的生物漂白采用木聚糖酶處理,木聚糖酶用量為預處理原料質量的0.6-0.9%,處理時間為1-2小時。
9、進一步地,所述的s2的非氧化性漂白采用過碳酸鈉,用量為預處理原料質量的1-1.5%,處理時間為1-2小時。
10、進一步地,所述的s2的天然蜂蠟乳液的用量為預處理原料質量的0.6-0.9%;殼聚糖溶液濃度為2.2-2.8wt%。
11、進一步地,所述的s3熱風干燥溫度為80-90℃。
12、進一步地,所述的s4的改性淀粉基粘合劑組成為:16-18份氧化玉米淀粉、4-6份聚乙烯醇、1-3份海泡石纖維增強劑、1.2-1.6份氫氧化鈉、320-360份去離子水。
13、進一步地,所述的酶修飾竹漿纖維的制備方法為:
14、k1:按重量份,將80-100份竹漿纖維、10-15份3-巰基丙酸、60-90份去離子水混合,加入1-3份98%濃硫酸,在60-70℃下反應1-3小時;反應后經0.45μm濾膜抽濾,水洗至濾液ph值至6.5-7.5,在溫度為-40℃、真空度為10pa冷凍干燥至恒重,得巰基化竹漿纖維;
15、k2:按固液比1:50-60,將巰基化竹漿纖維分散于ph值6.0-7.0、0.05-0.2mol/l磷酸鹽緩沖液,超聲分散;按載體質量0.5-1%加入木瓜蛋白酶,100-150r/min攪拌混勻,加體系體積0.1-0.5%的0.1-0.5mmol/l過氧化氫,在20-27℃下反應2-4小時;離心,洗滌,在4-8℃下真空干燥至恒重,得酶修飾竹漿纖維。
16、進一步地,所述的k2超聲分散的功率為100-200w,時間為10-30分鐘。
17、反應機理:
18、生物質纖維經預處理后,與復合生物酶發生特異性作用以優化纖維結構;高巰基含量的巰基化竹漿纖維載體,利用分子間二硫鍵氧化偶聯反應,實現木瓜蛋白酶的穩定固定化,獲得兼具高催化活性的酶修飾體系,強化纖維間纏結與結合作用。經雙重漂白去除雜質后,天然蜂蠟乳液與殼聚糖形成協同疏水體系,再搭配改性淀粉基粘合劑提升層間粘接效果,最終構建出兼具強韌特性與耐水性能的復合結構。
19、技術效果
20、本發明的一種生物質復合增強循環瓦楞紙箱的制備方法,本發明與現有技術相比,具有以下顯著效果:
21、1、采用可再生生物質原料,生產全程無有害排放,產品可實現快速完全生物降解,契合環保與“雙碳”發展需求;
22、2、借助酶修飾纖維的增強作用與天然組分的耐水改性,產品力學性能全面優化,韌性與抗沖擊性良好,能滿足物流運輸中的多重防護需求;
23、3、摒棄合成高分子改性劑,通過天然物質協同作用提升耐水性,可穩定適配潮濕環境,避免運輸過程中結構變形或層間剝離,環保性與實用性兼具。
1.一種生物質復合增強循環瓦楞紙箱的制備方法,其操作步驟如下,按照質量份數計:
2.根據權利要求1所述的一種生物質復合增強循環瓦楞紙箱的制備方法,其特征在于:所述的s1的超聲處理的頻率為25-35khz,功率為400-500w,處理時間為5-10分鐘。
3.根據權利要求1所述的一種生物質復合增強循環瓦楞紙箱的制備方法,其特征在于:所述的s1的飽和蒸汽處理溫度為82-88℃,處理時間為3-7分鐘。
4.根據權利要求1所述的一種生物質復合增強循環瓦楞紙箱的制備方法,其特征在于:所述的s2的生物漂白采用木聚糖酶處理,木聚糖酶用量為預處理原料質量的0.6-0.9%,處理時間為1-2小時。
5.根據權利要求1所述的一種生物質復合增強循環瓦楞紙箱的制備方法,其特征在于:所述的s2的非氧化性漂白采用過碳酸鈉,用量為預處理原料質量的1-1.5%,處理時間為1-2小時。
6.根據權利要求1所述的一種生物質復合增強循環瓦楞紙箱的制備方法,其特征在于:所述的s2的天然蜂蠟乳液的用量為預處理原料質量的0.6-0.9%;殼聚糖溶液濃度為2.2-2.8wt%。
7.根據權利要求1所述的一種生物質復合增強循環瓦楞紙箱的制備方法,其特征在于:所述的s3熱風干燥溫度為80-90℃。
8.根據權利要求1所述的一種生物質復合增強循環瓦楞紙箱的制備方法,其特征在于:所述的s4的改性淀粉基粘合劑組成為:16-18份氧化玉米淀粉、4-6份聚乙烯醇、1-3份海泡石纖維增強劑、1.2-1.6份氫氧化鈉、320-360份去離子水。
9.根據權利要求1所述的一種生物質復合增強循環瓦楞紙箱的制備方法,其特征在于:所述的酶修飾竹漿纖維的制備方法為:
10.根據權利要求9所述的一種生物質復合增強循環瓦楞紙箱的制備方法,其特征在于:所述的k2超聲分散的功率為100-200w,時間為10-30分鐘。