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笋壳是一种天然植物纤维,是个尚未开发的重要资源,且鲜笋上市时正值雨季,大量堆积,鲜笋壳很快腐烂,环境污染严重。本文以笋壳、玉米淀粉为原料,制备出笋壳／淀粉复合发泡材料；以笋壳为原料,制备出笋壳纤维素膜。
应用单因素试验结合Box-Behnken设计(BBD)优化发泡工艺参数,采用FTIR、SEM等对发泡材料进行结构表征与性能分析。以表观评分和密度为考察指标的较佳单因素条件为:笋壳粉5.00 g,淀粉2.50 g,NaOH浓度9％,偶氮二异丁腈(AIBN)1.50 g,Na2B4O7·10H2O0.25 g,发泡温度66℃,发泡时间10 h,所得复合发泡材料的表观评分为26～28,密度为0.23～0.30 g·cm-3。在单因素实验基础上,选用NaOH、AIBN和Na2B4O7·10H2O为因素,用BBD试验设计进行优化,通过回归二次模型以及响应面图分析得出最佳的参数为:NaOH9.89％,AIBN1.42 g,Na2B4O7·10H2O0.27 g,此时,复合发泡材料的表观评分和密度分别为29和0.2221 g.cm-3,较前期试验值好。在此条件下,发泡材料泡孔壁较薄,泡孔细密,大小较均匀,大多呈现圆形或近似于圆形。笋壳纤维与淀粉间除了氢键作用外,还通过Na2B4O7·10H2O发生了配位交联反应。发泡材料为非线性弹性材料,具有一定的缓冲性能,且降解性能优良,一个月内降解率达到80％。
选用NaOH／脲溶剂体系对笋壳粉进行低温超声溶解,倒板制备纤维素薄膜。采用单因素试验结合中心组合复合设计(CCD)对成膜工艺进行优化,并采用FTIR、显微镜等对薄膜的形态和微观结构进行分析。基于单因素试验结果,较佳的成膜工艺条件为:笋壳粉80目、NaOH浓度7％、脲浓度12％、超声时间20 min、溶解温度-10～-20℃、循环次数5次,此条件下笋壳粉溶解度为75～79％；笋壳中含有1.90％左右黄酮类化合物,对笋壳粉的溶解有一定的促进作用；H2SO4的浓度为5％时,成膜效果较好。在单因素实验基础上,选用NaOH和脲的浓度为因素,用CCD试验进行优化,通过回归二次模型以及响应面图分析得出最佳的溶剂配比为:NaOH浓度6.96％、脲浓度12.00％,此时,笋壳粉溶解度达到79.29％。