CN107189207A - 基于纳米材料的杀菌防臭饭盒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于纳米材料的杀菌防臭饭盒及其制备方法，所述杀菌防臭饭盒由如下组分制备而得：聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、月桂酰胺乙基硫酸钠、海藻酸钠、壳聚糖、环氧羧甲基纤维素钠、乙烯基三甲氧基硅烷、氧化钛、银纳米粒子、竹叶酚酮和竹粉；该基于纳米材料的杀菌防臭饭盒能够有效防止在持续长时间使用后饭盒内滋生霉菌等细菌，进而产生臭味，影响饭盒进一步的使用。

Description

基于纳米材料的杀菌防臭饭盒及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料餐具领域，具体地，涉及一种基于纳米材料的杀菌防臭饭盒及其制备方法。
背景技术
饭盒、保鲜盒以及塑料包装盒等在日产生活中广泛使用，饭盒的材质包括陶瓷、金属、合金或者塑料。其中，陶瓷饭盒便于清洁且不易滋生细菌，但易碎、不便于携带等限制了其进一步地使用；而金属饭盒容易生锈，且长期使用会发生修饰等影响使用效果；目前使用范围最广的是塑料饭盒，重量轻、密封性好便于携带，但是塑料饭盒由于其材质不透气，在长时间持续使用后容易滋生霉菌，并散发臭味。
尤其到了夏天，病菌容易滋生，据调查所知，对未经消毒的碗筷上进行细菌检验，发现每个碗上有300多个细菌。这些细菌或真菌都是临床医学中常见的致病菌，可感染人体并引发多种疾病。很多人在吃饭前多会有这样的习惯，在使用碗筷前用开水淋烫几秒，然而研究表明在开水淋烫后，细菌数值下降才不到3％，效果非常微弱。因此，吃饭前用开水烫碗，因作用温度和作用时间不足，只能杀死极少数微生物，并不能保证杀死大多数致病性微生物。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于纳米材料的杀菌防臭饭盒，该基于纳米材料的杀菌防臭饭盒能够有效防止在持续长时间使用后饭盒内滋生霉菌等细菌，进而产生臭味，影响饭盒进一步的使用。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于纳米材料的杀菌防臭饭盒，所述杀菌防臭饭盒由如下组分制备而得：聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、月桂酰胺乙基硫酸钠、海藻酸钠、壳聚糖、环氧羧甲基纤维素钠、乙烯基三甲氧基硅烷、氧化钛、银纳米粒子、竹叶酚酮和竹粉；
其中，按照重量份计，相对于100份的聚丙烯树脂，所述聚氯乙烯树脂的用量为20-40份，所述酚醛树脂的用量为10-15份，所述脲醛树脂的用量为5-10份，所述月桂酰胺乙基硫酸钠的用量为3-12份，所述海藻酸钠的用量为2-6份，所述壳聚糖的用量为3-8份，所述环氧羧甲基纤维素钠的用量为1-5份，所述乙烯基三甲氧基硅烷的用量为2-7份，所述氧化钛的用量为5-11份，所述银纳米粒子的用量为1.5-5.2份，所述竹叶酚酮的用量为1.5-3.2份，所述竹粉的用量为10-15份。。
通过上述技术方案，本发明通过选择特定重量配比的聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、酚醛树脂和脲醛树脂作为树脂主体材料，同时与特定用量的月桂酰胺乙基硫酸钠、海藻酸钠、壳聚糖、环氧羧甲基纤维素钠、乙烯基三甲氧基硅烷、氧化钛、银纳米粒子、竹叶酚酮和竹粉等组分进行混合后，各组分之间的相互协同作用进而使制得具有强杀菌、抑菌性能的防臭饭盒。其中，制备过程中加入的银纳米粒子、竹叶酚酮和竹粉进一步提高了所制得的饭盒的杀菌防臭性能。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种基于纳米材料的杀菌防臭饭盒，所述杀菌防臭饭盒由如下组分制备而得：聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、月桂酰胺乙基硫酸钠、海藻酸钠、壳聚糖、环氧羧甲基纤维素钠、乙烯基三甲氧基硅烷、氧化钛、银纳米粒子、竹叶酚酮和竹粉；
其中，按照重量份计，相对于100份的聚丙烯树脂，所述聚氯乙烯树脂的用量为20-40份，所述酚醛树脂的用量为10-15份，所述脲醛树脂的用量为5-10份，所述月桂酰胺乙基硫酸钠的用量为3-12份，所述海藻酸钠的用量为2-6份，所述壳聚糖的用量为3-8份，所述环氧羧甲基纤维素钠的用量为1-5份，所述乙烯基三甲氧基硅烷的用量为2-7份，所述氧化钛的用量为5-11份，所述银纳米粒子的用量为1.5-5.2份，所述竹叶酚酮的用量为1.5-3.2份，所述竹粉的用量为10-15份。
在上述技术方案中，所用的竹粉的制备方法可以在宽的范围内选择，例如直接将竹材料进行破碎、消毒后即可使用，但是为了进一步提高所制得的饭盒的杀菌防臭性能，优选地，所述竹粉由以下步骤制得：
先将竹材料粉碎后过网筛，制得到平均粒径为0.2-0.5mm的初级竹粉；接着，将所述初级竹粉与氢氧化钠、碳酸钠按照1：5-7：2-5的重量比进行混合、蒸煮，蒸煮结束后冷却晾干制得原竹粉；
再接着，将所述原竹粉投入过氧化氢水溶液中，其中，过氧化氢与水的体积比为1：1-4搅拌2-3小时以进行漂白；
最后，用水冲洗漂白后的所述原竹粉直至残留液的pH为7.0-7.5、真空干燥后即制得所述竹粉。
上述技术方案中，在所述竹粉的制备过程中，蒸煮的条件可以控制在宽的范围内，但是为了提高蒸煮效果进而提高竹粉的制备效率及提高制得的竹粉的杀菌效果，优选地，所述蒸煮的条件为：蒸煮温度为85-100℃，蒸煮时间为2-3h。
同样，所述竹粉的制备过程中，干燥的条件可以在宽的范围内调节，但是为了提高蒸煮效果进而提高竹粉的制备效率，优选地，在所述真空干燥的条件为：干燥温度为70-95℃，干燥时间为12-15h。
在本发明提供的技术方案中，所使用的各类树脂的分子量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高各原料之间的混合、熔融效果，进而提高各原料之间的相互协同作用，优选地，所述聚丙烯树脂的重均分子量为2万-3万，所述聚氯乙烯树脂的重均分子量为3万-5万，所述酚醛树脂的重均分子量为1万-2万，所述脲醛树脂的重均分子量为1万-2万。
在本发明的技术方案中，所使用的银纳米粒子的具体粒径大小能够在宽的范围内选择，但是为了提高银纳米粒子与其他组分之间的相互协同作用进而提高所制得的饭盒的杀菌防臭性能，优选地，所述银纳米粒子的平均粒径为20-25nm。
同样的，所使用的氧化钛的具体种类及粒径大小均可以在宽的范围内选择，但是为了提高氧化钛与其他组分之间的相互协同作用进而提高所制得的饭盒的杀菌防臭性能，优选地，所述氧化钛为锐钛型纳米氧化钛；进一步优选地，氧化钛的平均粒径为30-50nm。
本发明中还提供了一种上述基于纳米材料的杀菌防臭饭盒的制备方法，所述制备方法由以下步骤组成：
先将聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、月桂酰胺乙基硫酸钠、海藻酸钠、壳聚糖、环氧羧甲基纤维素钠、乙烯基三甲氧基硅烷、氧化钛、银纳米粒子、竹叶酚酮和竹粉按照100：20-40：10-15：5-10：3-12：2-6：3-8：1-5：2-7：5-11：1.5-5.2：1.5-3.2：10-15的重量配比进行搅拌制得混合物M1；
接着，将所述混合物M1进行热处理形成熔融物M2；
最后，将所述熔融物M2挤出成型、并加工成所述杀菌防臭饭盒。
在上述制备方法中，所述搅拌的条件可以在宽的范围内调节控制，但是为了进一步提高制备效率及原料之间的混合效果，优选地，所述搅拌满足以下条件：转速为1500-2500rpm，搅拌的时间为30-50min。
同样，所述热处理的条件可以在较宽的范围内调节，但是为了提高制备效率及制得的饭盒的强度，优选地，所述热处理满足以下条件：热处理的温度为180-250℃，热处理的时间为4-6h。
在上述技术方案中，所述挤出成型的温度可以在宽的范围内选择，但是为了提高挤出效率进而提高饭盒的制备效率，优选地，所述挤出成型的温度为160-190℃。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
制备例1
先将竹材料粉碎后过网筛，制得到平均粒径为0.2mm的初级竹粉；接着，将所述初级竹粉与氢氧化钠、碳酸钠按照1：5：2的重量比进行混合后在85℃蒸煮3h，蒸煮结束后冷却晾干制得原竹粉；
再接着，将所述原竹粉投入过氧化氢水溶液(过氧化氢与水的体积比为1：1)中搅拌3小时以进行漂白；
最后，用水冲洗漂白后的所述原竹粉直至残留液的pH为7.0-7.5，接着在75℃真空干燥15h后即制得所述竹粉，记作W1。
制备例2
先将竹材料粉碎后过网筛，制得到平均粒径为0.3mm的初级竹粉；接着，将所述初级竹粉与氢氧化钠、碳酸钠按照1：6：3的重量比进行混合后在90℃蒸煮3h，蒸煮结束后冷却晾干制得原竹粉；
再接着，将所述原竹粉投入过氧化氢水溶液(过氧化氢与水的体积比为1：3)中搅拌2小时以进行漂白；
最后，用水冲洗漂白后的所述原竹粉直至残留液的pH为7.0-7.5，接着在85℃真空干燥13h后即制得所述竹粉，记作W2。
制备例3
先将竹材料粉碎后过网筛，制得到平均粒径为0.5mm的初级竹粉；接着，将所述初级竹粉与氢氧化钠、碳酸钠按照1：7：5的重量比进行混合后在100℃蒸煮2h，蒸煮结束后冷却晾干制得原竹粉；
再接着，将所述原竹粉投入过氧化氢水溶液(过氧化氢与水的体积比为1：4)中搅拌3小时以进行漂白；
最后，用水冲洗漂白后的所述原竹粉直至残留液的pH为7.0-7.5，接着在95℃真空干燥12h后即制得所述竹粉，记作W3。
制备例4
按照制备例1的方法制得所述竹粉，记作W4；不同的是未经过蒸煮步骤。
制备例5
按照制备例1的方法制得所述竹粉，记作W5；不同的是未经过漂白步骤。
制备例6
按照制备例1的方法制得所述竹粉，记作W6；不同的是未经过冲洗步骤。
制备例7
按照制备例1的方法制得所述竹粉，记作W7；不同的是所述初级竹粉与氢氧化钠、碳酸钠的重量比为1：2：7。
实施例1
先将聚丙烯树脂(重均分子量为2万)、聚氯乙烯树脂(重均分子量为3万)、酚醛树脂(重均分子量为1万)、脲醛树脂(重均分子量为1万)、月桂酰胺乙基硫酸钠、海藻酸钠、壳聚糖、环氧羧甲基纤维素钠、乙烯基三甲氧基硅烷、锐钛型纳米氧化钛(平均粒径为30nm)、银纳米粒子(平均粒径为20nm)、竹叶酚酮和竹粉(W1)按照100：20：10：5：3：2：3：1：2：5：1.5：1.5：10的重量配比在1500rpm转速下搅拌30min制得混合物M1；
接着，将所述混合物M1在180℃下热处理6h形成熔融物M2；
最后，将所述熔融物M2在170℃挤出成型、并加工成所述杀菌防臭饭盒，记作A1。
实施例2
先将聚丙烯树脂(重均分子量为2.5万)、聚氯乙烯树脂(重均分子量为4万)、酚醛树脂(重均分子量为1.5万)、脲醛树脂(重均分子量为1.5万)、月桂酰胺乙基硫酸钠、海藻酸钠、壳聚糖、环氧羧甲基纤维素钠、乙烯基三甲氧基硅烷、锐钛型纳米氧化钛(平均粒径为40nm)、银纳米粒子(平均粒径为22nm)、竹叶酚酮和竹粉(W2)按照100：30：12：8：9：3：5：3：5：8：3.5：2.5：12的重量配比在2000rpm转速下搅拌40min制得混合物M1；
接着，将所述混合物M1在195℃下热处理5h形成熔融物M2；
最后，将所述熔融物M2在180℃挤出成型、并加工成所述杀菌防臭饭盒，记作A2。
实施例3
先将聚丙烯树脂(重均分子量为3万)、聚氯乙烯树脂(重均分子量为5万)、酚醛树脂(重均分子量为2万)、脲醛树脂(重均分子量为2万)、月桂酰胺乙基硫酸钠、海藻酸钠、壳聚糖、环氧羧甲基纤维素钠、乙烯基三甲氧基硅烷、锐钛型纳米氧化钛(平均粒径为50nm)、银纳米粒子(平均粒径为25nm)、竹叶酚酮和竹粉(W1)按照100：40：15：10：12：6：8：5：7：11：5.2：3.2：15的重量配比在2500rpm转速下搅拌50min制得混合物M1；
接着，将所述混合物M1在250℃下热处理4h形成熔融物M2；
最后，将所述熔融物M2在190℃挤出成型、并加工成所述杀菌防臭饭盒，记作A3。
对比例1
按照实施例1的方法制得杀菌防臭饭盒，记作B1，不同的是，所使用的竹粉为W4。
对比例2
按照实施例1的方法制得杀菌防臭饭盒，记作B2，不同的是，所使用的竹粉为W5。
对比例3
按照实施例1的方法制得杀菌防臭饭盒，记作B3，不同的是，所使用的竹粉为W6。
对比例4
按照实施例1的方法制得杀菌防臭饭盒，记作B4，不同的是，所使用的竹粉为W7。
对比例5
按照实施例1的方法制得杀菌防臭饭盒，记作B5，不同的是，未使用脲醛树脂。
对比例6
按照实施例1的方法制得杀菌防臭饭盒，记作B6，不同的是，未使用银纳米粒子。
对比例7
按照实施例1的方法制得杀菌防臭饭盒，记作B7，不同的是，未使用氧化钛。
对比例8
按照实施例1的方法制得杀菌防臭饭盒，记作B8，不同的是，未使用精竹粉。
检测例1
根据国标GB/T 1539—2007的规定测定实施例和对比例制值得的饭盒A1-A3以及B1-B8的菌落数量(n/cfu·g-1)；另外将同样重量的米饭放置于饭盒A1-A3以及B1-B8中72小时后，观察饭盒内的是否有臭味；具体结果见表1。
表1
编号 菌落总数(n/cfu·g-1) 是否有臭味
A1 8 无臭味
A2 6 无臭味
A3 5 无臭味
B1 15 有臭味
B2 16 有臭味
B3 11 有臭味
B4 20 有臭味
B5 17 有臭味
B6 25 有臭味
B7 21 有臭味
B8 22 有臭味
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种基于纳米材料的杀菌防臭饭盒，其特征在于，所述杀菌防臭饭盒由如下组分制备而得：聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、月桂酰胺乙基硫酸钠、海藻酸钠、壳聚糖、环氧羧甲基纤维素钠、乙烯基三甲氧基硅烷、氧化钛、银纳米粒子、竹叶酚酮和竹粉；
其中，按照重量份计，相对于100份的聚丙烯树脂，所述聚氯乙烯树脂的用量为20-40份，所述酚醛树脂的用量为10-15份，所述脲醛树脂的用量为5-10份，所述月桂酰胺乙基硫酸钠的用量为3-12份，所述海藻酸钠的用量为2-6份，所述壳聚糖的用量为3-8份，所述环氧羧甲基纤维素钠的用量为1-5份，所述乙烯基三甲氧基硅烷的用量为2-7份，所述氧化钛的用量为5-11份，所述银纳米粒子的用量为1.5-5.2份，所述竹叶酚酮的用量为1.5-3.2份，所述竹粉的用量为10-15份。
2.根据权利要求1所述的杀菌防臭饭盒，其中，所述竹粉由以下步骤制得：
先将竹材料粉碎后过网筛，制得到平均粒径为0.2-0.5mm的初级竹粉；接着，将所述初级竹粉与氢氧化钠、碳酸钠按照1：5-7：2-5的重量比进行混合、蒸煮，蒸煮结束后冷却晾干制得原竹粉；
再接着，将所述原竹粉投入过氧化氢水溶液中，其中，过氧化氢与水的体积比为1：1-4搅拌2-3小时以进行漂白；
最后，用水冲洗漂白后的所述原竹粉直至残留液的pH为7.0-7.5、真空干燥后即制得所述竹粉。
3.根据权利要求2的杀菌防臭饭盒，其中，所述蒸煮的条件为：蒸煮温度为85-100℃，蒸煮时间为2-3h。
4.根据权利要求2的杀菌防臭饭盒，其中，所述真空干燥的条件为：干燥温度为70-95℃，干燥时间为12-15h。
5.根据权利要求2-4中任意一项所述的杀菌防臭饭盒，其中，所述聚丙烯树脂的重均分子量为2万-3万，所述聚氯乙烯树脂的重均分子量为3万-5万，所述酚醛树脂的重均分子量为1万-2万，所述脲醛树脂的重均分子量为1万-2万。
6.根据权利要求2-4中任意一项所述的杀菌防臭饭盒，其中，所述银纳米粒子的平均粒径为20-25nm；
优选地，所述氧化钛为锐钛型纳米氧化钛；
进一步优选地，所述氧化钛的平均粒径为30-50nm。
7.一种基于纳米材料的杀菌防臭饭盒的制备方法，其特征在于，所述制备方法由以下步骤组成：
先将聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、月桂酰胺乙基硫酸钠、海藻酸钠、壳聚糖、环氧羧甲基纤维素钠、乙烯基三甲氧基硅烷、氧化钛、银纳米粒子、竹叶酚酮和竹粉按照100：20-40：10-15：5-10：3-12：2-6：3-8：1-5：2-7：5-11：1.5-5.2：1.5-3.2：10-15的重量配比进行搅拌制得混合物M1；
接着，将所述混合物M1进行热处理形成熔融物M2；
最后，将所述熔融物M2挤出成型、并加工成所述杀菌防臭饭盒。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述搅拌满足以下条件：转速为1500-2500rpm，搅拌的时间为30-50min。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述热处理满足以下条件：热处理的温度为180-250℃，热处理的时间为4-6h。
10.根据权利要求7-9中任意一项所述的制备方法，其中，所述挤出成型的温度为160-190℃。
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