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一种耐水型植物纤维餐具 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐水型植物纤维餐具，属于环保领域。本发明以羟丙基二淀粉磷酸酯、聚羟基脂肪酸酯和马来酸酐为原料，加入增塑辅助剂聚乙二醇‑400、甘油，可以提高淀粉与聚羟基脂肪酸酯的相容性，增大了分子链间的柔顺性，使大分子能够排列规整，具有较好的塑化效果，结晶度变大，提高了淀粉基的致密性和加工性能。本发明解决了目前植物纤维餐具耐水性较差、表面易软化而造成餐具软化而无法使用的问题。

Description

一种耐水型植物纤维餐具
技术领域
本发明属于环保领域，具体涉及一种耐水型植物纤维餐具。
背景技术
餐具是人们生活的必需品。近年来随着经济的飞速发展，人们的生活节奏也日益加快，快餐行业得以循序发展，这也造成市场对快餐餐具的需求量不断增大。传统的快餐餐具多为发泡塑料餐具，经常使用发泡塑料餐具会给人体健康构成伤害，并且其不易进行后处理，容易对环境造成污染。为了提高餐具使用的安全性和环保性能，现有技术中有利用植物纤维制备餐具。植物纤维材料来源于农作物秸秆和快速再生植物，是自然界中取之不尽用之不竭的可再生资源。由于植物纤维材料具有强度高，表面纹理天然、质朴，颜色鲜艳，质感新颖，可以替代部分塑料、玻璃、陶、瓷等制品，节省石油资源和能耗。通过对植物纤维改性可用于制作餐饮容器具、可控降解容器、工艺品、日用品、建筑板材、工业包装等新型绿色环保材料，目前大部分植物纤维产品是一次性餐饮具。
目前的植物纤维餐具是以麦秸、导槽或玉米等为原料，经分所后得到植物纤维，再向植物纤维中混入适量助剂如粘结剂脱模剂等后注入模具中，在高温高压下利用干压法压制成型。由于植物纤维具有良好的生物降解性能，且不会产生对人体有害的物质，因此植物纤维餐具愈来愈受到人们的关注。另外，相对于纸浆模具餐具，其原料来源广泛，完全不需消耗木材，有利于降低餐具的成本。植物纤维餐具虽具备上述优点，但是其表面易软化，这主要是由于植物纤维餐具耐水性较差，当其与水长期接触后，水会渗入餐具内部，造成餐具软化而无法使用。因此，生产出一种耐水型植物纤维餐具具有很大的市场前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前植物纤维餐具耐水性较差、表面易软化而造成餐具软化而无法使用的问题，提出一种耐水型植物纤维餐具。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种耐水型植物纤维餐具，其特征在于，包括以下重量份的组分：玉米杆粉25~35份、稻壳粉10~20份、淀粉基添加物15~25份、胶黏剂12~18份、防水填充剂3~5份、补强剂2~5份。
所述玉米杆粉的制备方法为：将玉米杆放入粉碎机中粉碎，控制粒径在6mm以下，再将粉碎物输入超细粉碎机中细化，过100目筛，得玉米杆粉。
所述稻壳粉的制备方法为：将稻壳输入粉碎机粉碎，控制粒径在6mm以下，再将粉碎物输入超细粉碎机中细化，过100目筛，得稻壳粉。
所述淀粉基添加物的制备方法为：取聚羟基脂肪酸酯按质量比1~4：3~5加入马来酸酐，于75~80℃搅拌混合，得搅拌混合物，取羟丙基二淀粉磷酸酯按质量比8~10：3~5：2~4加入搅拌混合物、蒙脱土，搅拌混合，再加入淀粉质量15~20%的甘油和淀粉质量30~40%的聚乙二醇~200，搅拌混合，得搅拌混合物a，取搅拌混合物a按质量比10~15：2~5加入纳米二氧化硅，挤压造粒，再于25~30℃、湿度条件为50%的条件下均衡1~3天，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒，即得淀粉基添加物。
所述胶黏剂的制备方法为：按重量份数取阿拉伯树胶1~4份、乙酸纤维素2~6份进行混合，加入3~5份聚乙烯醇、20~30份去离子水，再加入环氧大豆油3~8份进行搅拌，热压，得胶黏剂。
所述防水填充剂的制备方法为：按重量比1~3：1.5~3.5取液体石蜡、滑石粉混合搅拌，得防水填充剂。
所述补强剂的制备方法为：按重量比2~5：0.5~2取羧甲基纤维素钠、海藻酸钠混合，将混合物输入超细粉碎机中细化，过100目筛，得补强剂。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以羟丙基二淀粉磷酸酯、聚羟基脂肪酸酯和马来酸酐为原料，加入增塑辅助剂聚乙二醇-400、甘油，可以提高淀粉与聚羟基脂肪酸酯的相容性，增大了分子链间的柔顺性，使大分子能够排列规整，具有较好的塑化效果，结晶度变大，提高了淀粉基的致密性和加工性能。
本发明以硅烷偶联剂KH~570和聚乙烯醇、纳米二氧化硅对木薯淀粉进行改性处理，使木薯淀粉接触角达到134°±1.5°，表面改性木薯淀粉具有更强的疏水性，从而使本植物纤维餐具防水性提高；淀粉与聚乙烯醇分子发生接枝和交联反应，提高了胶合强度与热稳定性，纳米二氧化硅还具有另外两个功能：杀菌性和提高光洁度，使本发明健康又美观。
本发明采用阿拉伯树胶和环氧大豆油、聚乙烯醇作为胶黏剂主要成分，其中阿拉伯树胶是一种天然的、安全无害的增稠剂，在高含量时有非常高的粘度表现，且不易溶解于油和酒精，提高了植物纤维餐具的防油性能；聚乙烯醇既能与纤维素有很好的粘结力，同时可用于淀粉的改性处理，降低了本发明的制备工艺难度；本发明采用液体石蜡和滑石粉作为防水填充剂，环保健康无污染，在提高植物纤维餐具防水性的同时能提高耐油性，比相同作用的硬脂酸和碳酸钙效果更好。
具体实施方式
玉米杆粉的制备方法为：将玉米杆放入粉碎机中粉碎，控制粒径在6mm以下，再将粉碎物输入超细粉碎机中细化，过100目筛，收集过筛颗粒，得玉米杆粉。
稻壳粉的制备方法为：将稻壳输入粉碎机粉碎，控制粒径在6mm以下，再将粉碎物输入超细粉碎机中细化，过100目筛，收集过筛颗粒，得稻壳粉。
淀粉基添加物：聚羟基脂肪酸酯按质量比1~4：3~5加入马来酸酐，于75~80℃搅拌混合2~3h，得搅拌混合物，取羟丙基二淀粉磷酸酯按质量比8~10：3~5：2~4加入搅拌混合物、蒙脱土，搅拌混合10~20min，再加入淀粉质量15~20%的甘油和淀粉质量30~40%的聚乙二醇-200，搅拌混合30~40min，得搅拌混合物a，取搅拌混合物a按质量比10~15：2~5加入纳米二氧化硅，于100~130℃挤压造粒，再于25~30℃、湿度条件为50%的条件下均衡1~3天，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒，即得淀粉基添加物。
胶黏剂的制备方法为：按重量份数取阿拉伯树胶1~4份、乙酸纤维素2~6份进行混合，加入3~5份聚乙烯醇、20~30份去离子水，再加入环氧大豆油3~8份进行搅拌，速率为180~220r/min，160~180℃热压，得胶黏剂。
防水填充剂的制备方法为：按重量比1~3：1.5~3.5取液体石蜡、滑石粉混合搅拌，得防水填充剂。
补强剂的制备方法为：按重量比2~5：0.5~2取羧甲基纤维素钠、海藻酸钠混合，将混合物输入超细粉碎机中细化，过100目筛，收集过筛颗粒，得补强剂。
一种耐水型植物纤维餐具，包括以下重量份的组分：玉米杆粉25~35份、稻壳粉10~20份、淀粉基添加物15~25份、胶黏剂12~18份、防水填充剂3~5份、补强剂2~5份。
玉米杆粉的制备方法为：将玉米杆放入粉碎机中粉碎，控制粒径在6mm以下，再将粉碎物输入超细粉碎机中细化，过100目筛，收集过筛颗粒，得玉米杆粉。
稻壳粉的制备方法为：将稻壳输入粉碎机粉碎，控制粒径在6mm以下，再将粉碎物输入超细粉碎机中细化，过100目筛，收集过筛颗粒，得稻壳粉。
淀粉基添加物：聚羟基脂肪酸酯按质量比1：3加入马来酸酐，于75℃搅拌混合2h，得搅拌混合物，取羟丙基二淀粉磷酸酯按质量比8：3：2加入搅拌混合物、蒙脱土，搅拌混合10min，再加入淀粉质量15%的甘油和淀粉质量30%的聚乙二醇-200，搅拌混合30min，得搅拌混合物a，取搅拌混合物a按质量比10：2加入纳米二氧化硅，于100℃挤压造粒，再于25℃、湿度条件为50%的条件下均衡1天，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒，即得淀粉基添加物。
胶黏剂的制备方法为：按重量份数取阿拉伯树胶1份、乙酸纤维素2份进行混合，加入3份聚乙烯醇、20份去离子水，再加入环氧大豆油3份进行搅拌，速率为180r/min，160℃热压，得胶黏剂。
防水填充剂的制备方法为：按重量比1：1.5取液体石蜡、滑石粉混合搅拌，得防水填充剂。
补强剂的制备方法为：按重量比2：0.5取羧甲基纤维素钠、海藻酸钠混合，将混合物输入超细粉碎机中细化，过100目筛，收集过筛颗粒，得补强剂。
一种耐水型植物纤维餐具，包括以下重量份的组分：玉米杆粉25份、稻壳粉10份、淀粉基添加物15份、胶黏剂12份、防水填充剂3份、补强剂2份。
玉米杆粉的制备方法为：将玉米杆放入粉碎机中粉碎，控制粒径在6mm以下，再将粉碎物输入超细粉碎机中细化，过100目筛，收集过筛颗粒，得玉米杆粉。
稻壳粉的制备方法为：将稻壳输入粉碎机粉碎，控制粒径在6mm以下，再将粉碎物输入超细粉碎机中细化，过100目筛，收集过筛颗粒，得稻壳粉。
淀粉基添加物：聚羟基脂肪酸酯按质量比4：5加入马来酸酐，于80℃搅拌混合3h，得搅拌混合物，取羟丙基二淀粉磷酸酯按质量比10：5：4加入搅拌混合物、蒙脱土，搅拌混合20min，再加入淀粉质量20%的甘油和淀粉质量40%的聚乙二醇-200，搅拌混合40min，得搅拌混合物a，取搅拌混合物a按质量比15：5加入纳米二氧化硅，于130℃挤压造粒，再于30℃、湿度条件为50%的条件下均衡3天，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒，即得淀粉基添加物。
胶黏剂的制备方法为：按重量份数取阿拉伯树胶4份、乙酸纤维素6份进行混合，加入5份聚乙烯醇、30份去离子水，再加入环氧大豆油8份进行搅拌，速率为220r/min，180℃热压，得胶黏剂。
防水填充剂的制备方法为：按重量比3：3.5取液体石蜡、滑石粉混合搅拌，得防水填充剂。
补强剂的制备方法为：按重量比5：2取羧甲基纤维素钠、海藻酸钠混合，将混合物输入超细粉碎机中细化，过100目筛，收集过筛颗粒，得补强剂。
一种耐水型植物纤维餐具，包括以下重量份的组分：玉米杆粉35份、稻壳粉20份、淀粉基添加物25份、胶黏剂18份、防水填充剂5份、补强剂5份。
玉米杆粉的制备方法为：将玉米杆放入粉碎机中粉碎，控制粒径在6mm以下，再将粉碎物输入超细粉碎机中细化，过100目筛，收集过筛颗粒，得玉米杆粉。
稻壳粉的制备方法为：将稻壳输入粉碎机粉碎，控制粒径在6mm以下，再将粉碎物输入超细粉碎机中细化，过100目筛，收集过筛颗粒，得稻壳粉。
淀粉基添加物：聚羟基脂肪酸酯按质量比3：4加入马来酸酐，于77℃搅拌混合2h，得搅拌混合物，取羟丙基二淀粉磷酸酯按质量比9：4：3加入搅拌混合物、蒙脱土，搅拌混合15min，再加入淀粉质量17%的甘油和淀粉质量35%的聚乙二醇-200，搅拌混合35min，得搅拌混合物a，取搅拌混合物a按质量比13：4加入纳米二氧化硅，于115℃挤压造粒，再于27℃、湿度条件为50%的条件下均衡2天，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒，即得淀粉基添加物。
胶黏剂的制备方法为：按重量份数取阿拉伯树胶3份、乙酸纤维素4份进行混合，加入4份聚乙烯醇、25份去离子水，再加入环氧大豆油5份进行搅拌，速率为200r/min，170℃热压，得胶黏剂。
防水填充剂的制备方法为：按重量比2：3取液体石蜡、滑石粉混合搅拌，得防水填充剂。
补强剂的制备方法为：按重量比3：1取羧甲基纤维素钠、海藻酸钠混合，将混合物输入超细粉碎机中细化，过100目筛，收集过筛颗粒，得补强剂。
一种耐水型植物纤维餐具，包括以下重量份的组分：玉米杆粉30份、稻壳粉15份、淀粉基添加物20份、胶黏剂15份、防水填充剂4份、补强剂3份。
对比例1：与实施例3的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少防水填充剂。
对比例2：与实施例3的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少补强剂。
对比例3：潍坊市某公司生产的植物纤维餐具。
将上述实施例所制备的餐具与对比例的餐具分别进行性能测试，具体测试结果见表1。
表1：
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
抗冲击强度J/m 14.76 13.87 13.91 13.1 10.4 10.1~10.83
释放有害物质 无任何有害物质释放 无任何有害物质释放 无任何有害物质释放 无任何有害物质释放 无任何有害物质释放 有甲醛释放
软化程度 2h浸泡无软化 2h浸泡无软化 2h浸泡无软化 2h浸泡轻微软化 2h浸泡无软化 2h浸泡软化严重
综合上述，本发明的餐具易降解且安全环保耐水性好，值得大力推广。

Claims (7)

1.一种耐水型植物纤维餐具，其特征在于，包括以下重量份的组分：玉米杆粉25~35份、稻壳粉10~20份、淀粉基添加物15~25份、胶黏剂12~18份、防水填充剂3~5份、补强剂2~5份。
2.根据权利要求1所述的一种耐水型植物纤维餐具，其特征在于，所述玉米杆粉的制备方法为：将玉米杆放入粉碎机中粉碎，控制粒径在6mm以下，再将粉碎物输入超细粉碎机中细化，过100目筛，得玉米杆粉。
3.根据权利要求1所述的一种耐水型植物纤维餐具，其特征在于，所述稻壳粉的制备方法为：将稻壳输入粉碎机粉碎，控制粒径在6mm以下，再将粉碎物输入超细粉碎机中细化，过100目筛，得稻壳粉。
4.根据权利要求1所述的一种耐水型植物纤维餐具，其特征在于，所述淀粉基添加物的制备方法为：取聚羟基脂肪酸酯按质量比1~4：3~5加入马来酸酐，于75~80℃搅拌混合，得搅拌混合物，取羟丙基二淀粉磷酸酯按质量比8~10：3~5：2~4加入搅拌混合物、蒙脱土，搅拌混合，再加入淀粉质量15~20%的甘油和淀粉质量30~40%的聚乙二醇-200，搅拌混合，得搅拌混合物a，取搅拌混合物a按质量比10~15：2~5加入纳米二氧化硅，挤压造粒，再于25~30℃、湿度条件为50%的条件下均衡1~3天，粉碎过200目筛，收集过筛颗粒，即得淀粉基添加物。
5.根据权利要求1所述的一种耐水型植物纤维餐具，其特征在于，所述胶黏剂的制备方法为：按重量份数取阿拉伯树胶1~4份、乙酸纤维素2~6份进行混合，加入3~5份聚乙烯醇、20~30份去离子水，再加入环氧大豆油3~8份进行搅拌，热压，得胶黏剂。
6.根据权利要求1所述的一种耐水型植物纤维餐具，其特征在于，所述防水填充剂的制备方法为：按重量比1~3：1.5~3.5取液体石蜡、滑石粉混合搅拌，得防水填充剂。
7.根据权利要求1所述的一种耐水型植物纤维餐具，其特征在于，所述补强剂的制备方法为：按重量比2~5：0.5~2取羧甲基纤维素钠、海藻酸钠混合，将混合物输入超细粉碎机中细化，过100目筛，得补强剂。
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