CN112920576A - 一种一次性可降解饭盒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一次性可降解饭盒，所述一次性可降解饭盒原料包括聚丙烯、TiO2纳米粉、聚己内酯、纤维材料、二氧化硅、阻燃剂、抗菌剂、抗氧化剂、隔热材料。同时本发明还公开了上述一次性可降解饭盒的制备方法，由该方法制备得到的饭盒具有良好的机械强度和韧性。作为饭盒主体塑料之一的聚己内酯作为一种可生物降解高分子材料，同时原料中还加入TiO2纳米粉，利用其光催化性能，进一步提升了饭盒的分解降解能力，提高了饭盒的降解程度和速率，减少了白色污染的产生，减少了对环境的污染。

Description

一种一次性可降解饭盒及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料餐具领域，具体地，涉及一种一次性可降解饭盒及其制备方法。
背景技术
现今社会生活节奏的加快，人际交流的增多，对于一次性用品的需求量逐渐增大，例如一次性纸杯、一次性餐具等等。然而这些一次性用品的大量使用，不可避免的会产生白色污染，因此，人们对一次性用品提出了更高的要求，可降解一次性塑料制品逐渐受到青睐。
聚丙烯具有优异的力学性能，较低的密度，良好的耐热性能，优良的抗弯曲疲劳性、化学稳定性和电性能等优点，是目前用量最大的通用塑料之一。聚丙烯用途之一是可以注塑制成饭盒，不仅能耐蒸汽，还能在微波中使用等，是家庭日常使用的主要餐具之一。但是，市面上的饭盒也存在不抗菌、不易降解的缺点，本发明公开的材料及其制备方法就是基于此而开展的工作。
发明内容
为解决上述背景中的问题，本发明提供了一种一次性可降解饭盒。
具体是通过以下技术方案得以实现：
一种一次性可降解饭盒，原料以重量份计为：聚丙烯20～30份、TiO2纳米粉5～8份、聚己内酯25-35份、纤维材料10～15份、二氧化硅3～6份、阻燃剂2～5份、抗菌剂1～4份、抗氧化剂2～4份、隔热材料3～5份。
进一步，优选的原料以重量份计为：聚丙烯26份、TiO2纳米粉6份、聚己内酯30份、纤维材料13份、二氧化硅5.5份、阻燃剂4份、抗菌剂3份、抗氧化剂3份、隔热材料4.5份。
优选的，所述纤维材料为PVC纤维和碳纳米管任意比例混合物。
优选的，所述阻燃剂为氢氧化镁纳米粉。
优选的，所述抗菌剂为直径20-60nm的银纳米粒子。
优选的，所述抗氧化剂为维生素E、硫代二丙酸二月桂酯、茶多酚按质量比1:0.5-2:0.5-2混合后形成的混合抗氧化剂。
优选的，所述隔热材料为空心玻璃微珠。
本发明还提供了一种一次性可降解饭盒的制备方法，包括以下步骤：
(1)聚丙烯在60℃烘箱中干燥去除水分，将干燥后的聚丙烯溶解于甲苯中升温至100℃持续搅拌至完全溶解，随后加入TiO2纳米粉继续搅拌40-60min，将混合物置于真空干燥箱中干燥备用，制得物料A。
(2)聚己内酯在60℃烘箱中干燥去除水分后，与步骤(1)制得物料A和混合纤维混合均匀置于双螺杆挤出机中，通过塑化熔融为粘性液体，在通过口模直接挤出造粒，制得物料B。
(3)将步骤(2)中制得物料B、二氧化硅、阻燃剂、抗菌剂、抗氧化剂、隔热材料置于密炼机中进行混炼制得混炼胶C。
(4)将步骤(3)所得混炼胶C送入模具料口内压制成型得到一次性可降解饭盒。
进一步的，步骤(3)中混炼温度为165～185℃，混炼时间为20～30min。
进一步的，步骤(4)中压制模具温度为125-135℃，压制压力为10-12MPa，压制时间为30-40s。
本发明的有益效果为：
1.本发明以选用两种主体塑料基聚丙烯和聚己内酯混合使用，两种塑料相互辅助，增强了所得一次性饭盒产品的机械强度以及韧性。
2.在使用聚丙烯与聚己内酯共混之前将其与二氧化钛混合，二氧化钛作为最好的光催化剂，有利于聚丙烯的光催化降解，能显著提高聚丙烯的分解效率，避免所得一次性饭盒产品造成白色污染。
3.聚己内酯是一种生物可降解、可吸收高分子材料，自然条件下6-12月即可降解，聚己内酯具有较低的熔点和较高的韧性使其具有较好的加工性，但熔体强度低，通过熔融共混与聚丙烯形成复合材料体系，改善了其机械强度低的缺点，同时进一步增强了所得一次性饭盒产品的降解能力，减少环境污染。
4.聚己内酯和聚丙烯熔融共混的过程中加入了碳纳米管和PVC纤维的混合物，两种物质熔融进体系内部，相互之间搭建、缠绕，形成纤维网络，进一步提升了材料的机械强度。碳纳米管的大比表面，适宜作为二氧化钛纳米和纳米银粒子的载体，增强了两种纳米材料的附着性能，进而助力其效果的发挥。
5.制作饭盒的过程中添加进纳米银离子，银离子具有抗菌作用，提升了所得一次性饭盒的抗菌性。
具体实施方式
实施例1
一种一次性可降解饭盒，其制备方法包括如下步骤：
(1)聚丙烯在60℃烘箱中干燥去除水分，将干燥后的26份聚丙烯溶解于甲苯中升温至100℃持续搅拌至完全溶解，随后加入6份TiO2纳米粉继续搅拌50min，将混合物置于真空干燥箱中干燥备用，制得物料A。
(2)30份聚己内酯在60℃烘箱中干燥去除水分后，与步骤(1)制得物料A和13份混合纤维混合均匀置于双螺杆挤出机中，通过塑化熔融为粘性液体，在通过口模直接挤出造粒，制得物料B，其中混合纤维为PVC纤维与碳纳米管按照质量比1:1组成的混合物。
(3)将步骤(2)中制得物料B、5.5份二氧化硅、4份氢氧化镁纳米粉、3份直径在50nm左右的银纳米粒子、3份抗氧化剂、4.5份空心玻璃微珠置于密炼机中进行混炼，混炼温度为180℃，混炼时间为25min，制得混炼胶C，其中抗氧化剂为维生素E、硫代二丙酸二月桂酯、茶多酚按质量比1:2:2混合后形成的混合抗氧化剂。
(4)将步骤(3)所得混炼胶C送入模具料口内压制成型，压制模具温度为130℃，压制压力为11MPa，压制时间为30s，得到一次性可降解饭盒。
实施例2
一种一次性可降解饭盒，其制备方法包括如下步骤：
(1)聚丙烯在60℃烘箱中干燥去除水分，将干燥后的22份聚丙烯溶解于甲苯中升温至100℃持续搅拌至完全溶解，随后加入6.5份TiO2纳米粉继续搅拌40min，将混合物置于真空干燥箱中干燥备用，制得物料A。
(2)32份聚己内酯在60℃烘箱中干燥去除水分后，与步骤(1)制得物料A和11份混合纤维混合均匀置于双螺杆挤出机中，通过塑化熔融为粘性液体，在通过口模直接挤出造粒，制得物料B，其中混合纤维为PVC纤维与碳纳米管按照质量比1:2组成的混合物。
(3)将步骤(2)中制得物料B、3.2份二氧化硅、4.2份氢氧化镁纳米粉、3份直径在50nm左右的银纳米粒子、2.5份抗氧化剂、4份空心玻璃微珠置于密炼机中进行混炼，混炼温度为165℃，混炼时间为30min，制得混炼胶C，其中抗氧化剂为维生素E、硫代二丙酸二月桂酯、茶多酚按质量比1:0.5:0.5混合后形成的混合抗氧化剂。
(4)将步骤(3)所得混炼胶C送入模具料口内压制成型，压制模具温度为135℃，压制压力为12MPa，压制时间为40s，得到一次性可降解饭盒。
实施例3
一种一次性可降解饭盒，其制备方法包括如下步骤：
(1)聚丙烯在60℃烘箱中干燥去除水分，将干燥后的30份聚丙烯溶解于甲苯中升温至100℃持续搅拌至完全溶解，随后加入7份TiO2纳米粉继续搅拌60min，将混合物置于真空干燥箱中干燥备用，制得物料A。
(2)35份聚己内酯在60℃烘箱中干燥去除水分后，与步骤(1)制得物料A和12份混合纤维混合均匀置于双螺杆挤出机中，通过塑化熔融为粘性液体，在通过口模直接挤出造粒，制得物料B，其中混合纤维为PVC纤维与碳纳米管按照质量比2:1组成的混合物。
(3)将步骤(2)中制得物料B、5份二氧化硅、3份氢氧化镁纳米粉、3.5份直径在50nm左右的银纳米粒子、3.2份抗氧化剂、4.5份空心玻璃微珠置于密炼机中进行混炼，混炼温度为175℃，混炼时间为30min，制得混炼胶C，其中抗氧化剂为维生素E、硫代二丙酸二月桂酯、茶多酚按质量比1:1:1混合后形成的混合抗氧化剂。
(4)将步骤(3)所得混炼胶C送入模具料口内压制成型，压制模具温度为125℃，压制压力为10MPa，压制时间为30s，得到一次性可降解饭盒。
实施例4
一种一次性可降解饭盒，其制备方法包括如下步骤：
(1)聚丙烯在60℃烘箱中干燥去除水分，将干燥后的26份聚丙烯溶解于甲苯中升温至100℃持续搅拌至完全溶解，随后加入5份TiO2纳米粉继续搅拌50min，将混合物置于真空干燥箱中干燥备用，制得物料A。
(2)30份聚己内酯在60℃烘箱中干燥去除水分后，与步骤(1)制得物料A和15份混合纤维混合均匀置于双螺杆挤出机中，通过塑化熔融为粘性液体，在通过口模直接挤出造粒，制得物料B，其中混合纤维为PVC纤维与碳纳米管按照质量比1:3组成的混合物。
(3)将步骤(2)中制得物料B、3.3份二氧化硅、5份氢氧化镁纳米粉、3份直径在50nm左右的银纳米粒子、4份抗氧化剂、3份空心玻璃微珠置于密炼机中进行混炼，混炼温度为170℃，混炼时间为20min，制得混炼胶C，其中抗氧化剂为维生素E、硫代二丙酸二月桂酯、茶多酚按质量比1:1.5:2混合后形成的混合抗氧化剂。
(4)将步骤(3)所得混炼胶C送入模具料口内压制成型，压制模具温度为130℃，压制压力为11MPa，压制时间为40s，得到一次性可降解饭盒。
利用实施例1制备得到的一次性可降解饭盒，经过测试其性能符合《GB/T18006.1-2009》的标准；将其掩埋在由苗圃获得的自然土壤中，在20℃、湿度为35％的恒定条件下降解，7个月后基本降解完全。

Claims (10)

1.一种一次性可降解饭盒，其特征在于，所述一次性可降解饭盒的原料以重量份计为：聚丙烯20～30份、TiO2纳米粉5～8份、聚己内酯25-35份、纤维材料10～15份、二氧化硅3～6份、阻燃剂2～5份、抗菌剂1～4份、抗氧化剂2～4份、隔热材料3～5份。
2.如权利要求1所述的一种一次性可降解饭盒，其特征在于，所述原料以重量份计为：聚丙烯26份、TiO2纳米粉6份、聚己内酯30份、纤维材料13份、二氧化硅5.5份、阻燃剂4份、抗菌剂3份、抗氧化剂3份、隔热材料4.5份。
3.如权利要求1所述的一种一次性可降解饭盒，其特征在于，所述纤维材料为PVC纤维和碳纳米管任意比例混合物。
4.如权利要求1所述的一种一次性可降解饭盒，其特征在于，所述阻燃剂为氢氧化镁纳米粉。
5.如权利要求1所述的一种一次性可降解饭盒，其特征在于，所述抗菌剂为直径20-60nm的银纳米粒子。
6.如权利要求1所述的一种一次性可降解饭盒，其特征在于，所述抗氧化剂为维生素E、硫代二丙酸二月桂酯、茶多酚按质量比1:0.5-2:0.5-2混合后形成的混合抗氧化剂。
7.如权利要求1所述的一种一次性可降解饭盒，其特征在于，所述隔热材料为空心玻璃微珠。
8.如权利要求1所述的一种一次性可降解饭盒的制备方法，其特征在于，所述方法由以下步骤组成：
(1)聚丙烯在60℃烘箱中干燥去除水分，将干燥后的聚丙烯溶解于甲苯中升温至100℃持续搅拌至完全溶解，随后加入TiO2纳米粉继续搅拌40-60min，将混合物置于真空干燥箱中干燥备用，制得物料A；
(2)聚己内酯在60℃烘箱中干燥去除水分后，与步骤(1)制得物料A和纤维材料均匀混合后置于双螺杆挤出机中，通过塑化熔融为粘性液体，在通过口模直接挤出造粒，制得物料B；
(3)将步骤(2)中制得物料B、二氧化硅、阻燃剂、抗菌剂、抗氧化剂、隔热材料置于密炼机中进行混炼制得混炼胶C。(4)将步骤(3)所得混炼胶C送入模具料口内压制成型得到一次性可降解饭盒。
9.如权利要求8所述的一种一次性可降解饭盒的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中混炼温度为165～185℃，混炼时间为20～30min。
10.如权利要求8所述的一种一次性可降解饭盒的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中制模具温度为125-135℃，压制压力为10-12MPa，压制时间为30-40s。
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