CN113087973A - 一种可生物降解的耐高温一次性餐具及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可生物降解的耐高温一次性餐具及其制备方法,餐具由以下组分组成:变性淀粉、玻璃纤维、PLA、PBAT、矿物粉、聚丁二酸丁二酯、云母粉、聚烯烃、松香酸钠、硅酸镁铝、聚乙二醇、生物降解促进剂、相容剂、发泡剂、成核剂、表面活性剂、分散剂、偶联剂。制备方法:将上述材料进行混合,加入模具中,模具热压成型。有益效果:本发明通过变性淀粉、玻璃纤维、PLA、PBAT、矿物粉、聚丁二酸丁二酯、云母粉、聚烯烃、松香酸钠、硅酸镁铝、聚乙二醇、生物降解促进剂、相容剂、发泡剂、成核剂、表面活性剂、分散剂、偶联剂混合后制成的餐具具有较好的降解效果、较高的耐高温性,能够运用在高温食物中,能够有效保护生态环境。
Description
技术领域
本发明涉及生物降解餐具技术领域,具体涉及一种可生物降解的耐高温一次性餐具及其制备方法。
背景技术
据相关数据发布显示,全国外卖总体订单量将达到 171.2 亿单,同比增长 7.5%,全国外卖市场交易规模将达到 8352 亿元,同比增长 14.8%。我国外卖用户规模已经接近5亿人,而80、90后是餐饮外卖服务消费的中坚力量,他们所订的外卖餐食且并不局限于一日三餐,其中的下午茶、夜宵成为消费者点外卖的新宠。
外卖的盛起,给一次性塑料餐具提供了巨大的市场需求。每年都要消耗大量的塑料制品。塑料制品提供便利的同时,由于过量使用及回收处理不到位等原因,也造成了严重的能源资源浪费和环境污染。特别是超薄塑料包装袋容易破损,大多被随意丢弃,成为“白色污染”的主要来源。越来越多的国家和地区已经限制塑料包装袋的生产、销售、使用。人们开始从源头上采取有力措施,研究开发生产耐用、易于降解的新型塑料制品,但研发出来的可降解的塑料制品均出现降解效果差,不耐高温的问题。
CN201911310069.3公开一种耐高温可降解塑料材料,所述耐高温可降解塑料材料的组分包括:聚丁二酸丁二酯、碳化硅、表面活性剂、分散剂、抗氧剂、马来酸酐接枝改性剂和云母粉。该技术方案在耐高温可降解塑料材料组分中所添加的碳化硅具有很好的耐高温性能,利用分散剂均匀的分散在材料中,利用马来酸酐接枝改性剂将碳化硅与聚丁二酸丁二酯很好的粘结在一起,不仅可以提高可降解塑料的耐高温性能,还能提高可降解材料的韧性。但是,该技术的降解效果差,降解时间长,不利于材料快速处理,同时,耐高温性能也只是提高,并不能够长时间存储较高温度的食物。
CN202011022738.X公开一种用于环保餐具的易清洁耐高温聚乳酸复合材料,由以下重量份数的原料组成:改性聚乳酸35-70份、植物纤维30-65份、松香酸钠0.8-1.5份、硅酸镁铝0.1-0.3份、聚乙二醇10-25份和润滑剂3-6份。该技术方案中的全氟辛基磺酰胺与聚乳酸界面结合,使改性聚乳酸的韧性较差,本发明通过加入松香酸钠改善了改性聚乳酸与植物纤维的界面结合力,提高了两者的相容性,提高了聚乳酸复合材料的韧性,并且由于植物纤维的加入,提高了聚乳酸复合材料的耐热性能。同时,还采用全氟辛基磺酰胺对聚乳酸进行改性,并通过控制植物纤维的长度和纤度,与松香酸钠、聚乙二醇等原料共混,制得聚乳酸复合材料,该复合材料易于清洁,可耐高温,其热变形温度超过131℃,且具有优异的机械性能,高韧性,不易脆断,延长了使用寿命。该技术方案虽然大大提高了餐具的耐高温性,能够长时间存储较高温度的食物,但是其降解效果差,降解时间长,不利于材料快速处理。
由鉴于此,发明一种可生物降解的耐高温一次性餐具及其制备方法是非常必要的。
发明内容
为全面解决上述问题,尤其是针对现有技术所存在的不足,本发明提供了一种可生物降解的耐高温一次性餐具及其制备方法能够全面解决上述问题。
为实现上述目的,本发明采用以下技术手段:
一种可生物降解的耐高温一次性餐具,由以下组分组成:变性淀粉、玻璃纤维、PLA、PBAT、矿物粉、聚丁二酸丁二酯、云母粉、聚烯烃、松香酸钠、硅酸镁铝、聚乙二醇、生物降解促进剂、相容剂、发泡剂、成核剂、表面活性剂、分散剂、偶联剂。
优选的,所述可生物降解的耐高温一次性餐具各组分的重量份数为:变性淀粉50~60份、玻璃纤维5~10份、PLA40~50份、PBAT20~30份、矿物粉10~20份、聚丁二酸丁二酯30~40份、云母粉5~8份、聚烯烃10~20份、松香酸钠1~3份、硅酸镁铝0.5~1份、聚乙二醇10~20份、生物降解促进剂1~3份、相容剂2~4份、发泡剂6~10份、成核剂1~2份、表面活性剂5~8份、分散剂6~10份、偶联剂3~6份。
优选的,所述变性淀粉目数为100~200目;所述玻璃纤维的直径为13~17μm,线密度为1000~2000g/km。
优选的,所述PLA的熔融指数为6~8g/10min,测试条件为210℃/2.16kg,玻璃化转变温度为58~62℃,结晶温度为155~160℃。
优选的,所述PBAT的熔融指数为3~6g/min,测试条件为190℃/2.16kg,重均分子量在30000~100000,维卡软化点为75~85℃,热变形温度为40~50℃。
优选的,所述矿物粉为滑石粉、碳酸钙、高岭土中的至少一种,所述矿物粉的目数为1000~2000目。
优选的,所述生物降解促进剂为磷酸二氢钙、磷酸二氢钾、N-酰基-N-甲基丙氨酸中的至少一种。
优选的,所述相容剂为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的至少一种;所述成核剂为无机层状硅酸盐、纳米二氧化硅、1,3,5-苯三羧酰胺中的至少一种。
优选的,所述表面活性剂为有机硼非离子活性剂;所述分散剂为硬脂酰胺与高级醇组合物。
一种可生物降解的耐高温一次性餐具的制备方法,包括如下步骤:
(1)依次将变性淀粉、玻璃纤维、PLA、PBAT加入搅拌器中,常温下以600~900r/min的转速混合5~10分钟,得到第一混合料;
(2)往所述第一混合料中加入生物降解促进剂、相容剂,加热至40~50℃,以500~800r/min的转速混合2~5分钟,得到第二混合料;
(3)往所述第二混合料中加入矿物粉、聚丁二酸丁二酯、云母粉、聚烯烃,加热至50~60℃,以800~1000r/min的转速混合5~8分钟,得到第三混合料;
(4)往所述第三混合料中加入发泡剂、成核剂、表面活性剂,加热至40~50℃,以500~800r/min的转速混合2~5分钟,得到第四混合料;
(5)往所述第四混合料中加入松香酸钠、硅酸镁铝、聚乙二醇、分散剂、偶联剂,加热至60~80℃,以1000~1200r/min的转速混合8~10分钟得到第五混合料;
(6)待第五混合料降温至40~60℃时加入模具中,模具中喷附脱模剂,于200~250℃下30~60s热压成型,得到可生物降解的耐高温一次性餐具。
变性淀粉:变性淀粉可与石油基或人工合成的高分子材料混和以改善材料的可生物降解性,从而使这类环保材料的生产成本降至最低。
玻璃纤维:玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料,具有耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高,是一种较好的绝热保温材料。
PLA:聚乳酸(PLA)是一种新型的生物基及可再生生物降解材料,使用可再生的植物资源(如玉米、木薯等)所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖,再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸,再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。其具有良好的生物可降解性,使用后能被自然界中微生物在特定条件下完全降解,最终生成二氧化碳和水,不污染环境,这对保护环境非常有利,是公认的环境友好材料。
PBAT:PBAT属于热塑性生物降解塑料,是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物,兼具PBA和PBT的特性,既有较好的延展性和断裂伸长率,也有较好的耐热性和冲击性能;此外,还具有优良的生物降解性,是目前生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好降解材料之一。
矿物粉:矿物粉为改性填充物,有效提高仿真材料的拉伸性能和抗冲击性能,并且加入生物降解促进剂后,可以提高仿真材料的可降解性,在自然降解的情况下,最终生成二氧化碳和水,参与植物的光合作用,不仅对环境无污染,而且可以达到全降解的效果。
聚丁二酸丁二酯:白色颗粒,聚丁二酸丁二醇酯(PBS)由丁二酸和丁二醇经缩合聚合合成而得,树脂呈乳白色,无嗅无味,易被自然界的多种微生物或动植物体内的酶分解、代谢,最终分解为二氧化碳和水,是典型的可完全生物降解聚合物材料。具有良好的生物相容性和生物可吸收性;密度1.26g/cm,熔点114℃,根据分子量的高低和分子量分布的不同,结晶度在30~45%之间。
云母粉:利用马来酸酐接枝改性剂将云母粉与聚丁二酸丁二酯很好的粘结在一起,不仅可以提高可降解塑料的耐高温性能,还能提高可降解材料的韧性。
聚烯烃:聚烯烃具有相对密度小、耐化学药品性、耐水性好;良好的机械强度、电绝缘性等特点。可用于薄膜、管材、板材、各种成型制品、电线电缆等。在农业、包装、电子、电气、汽车、机械、日用杂品等方面有广泛的用途。
松香酸钠:通过加入松香酸钠改善了改性聚乳酸与植物纤维的界面结合力,提高了两者的相容性,提高了聚乳酸复合材料的韧性,并且由于植物纤维的加入,提高了聚乳酸复合材料的耐热性能。
硅酸镁铝:硅酸镁铝具有优良的润滑性,能改善聚乳酸的加工性能,并且硅酸镁铝还具有优良的亲水能力,与全氟辛基磺酰胺相互作用,大大提高聚乳酸复合材料的亲水能力,使其具备优异的降解有机物的性能,对油性有机物进行氧化降解从而易被水带走,致使聚乳酸复合材料制备的环保餐具易清洁。
聚乙二醇:聚乙二醇系列产品无毒、无刺激性,味微苦,具有良好的水溶性,并与许多有机物组份有良好的相溶性。它们具有优良的润滑性、保湿性、分散性、粘接剂、抗静电剂及柔软剂等。本发明的聚乙二醇与植物纤维混合,使植物纤维能均匀分散在改性聚乳酸基体中,并增加了植物纤维和改性聚乳酸的相容性,提高了聚乳酸复合材料的韧性。
相容剂:相容剂又称增容剂,是指借助于分子间的键合力,促使不相容的两种聚合物结合在一体,进而得到稳定的共混物的助剂,这里是指高分子增容剂。
马来酸酐接枝相容剂:马来酸酐接枝相容剂通过引入强极性反应性基团,使材料具有高的极性和反应性,是一种高分子界面偶联剂、相容剂、分散促进剂。主要用于无卤阻燃、填充、玻纤增强、增韧,金属粘结、合金相容等,能大大提高复合材料的相容性和填料的分散性,从而提高复合材料机械强度。马来酸酐接枝相容剂可改善无机填料与有机树脂相容性,提高产品的拉伸、冲击强度,实现高填充,减少树脂用量,改善加工流变性,提高表面光洁度。
发泡剂:发泡剂就是使对象物质成孔的物质,它可分为化学发泡剂和物理发泡剂和表面活性剂三大类。化学发泡剂是那些经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体,并在聚合物组成中形成细孔的化合物;物理发泡剂就是泡沫细孔是通过某一种物质的物理形态的变化,即通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解而形成的;发泡剂均具有较高的表面活性,能有效降低液体的表面张力,并在液膜表面双电子层排列而包围空气,形成气泡,再由单个气泡组成泡沫。
脱模剂:脱模剂是一种介于模具和成品之间的功能性物质。脱模剂有耐化学性,在与不同树脂的化学成份(特别是苯乙烯和胺类)接触时不被溶解。脱模剂还具有耐热及应力性能,不易分解或磨损;脱模剂粘合到模具上而不转移到被加工的制件上,不妨碍喷漆或其他二次加工操作。由于注塑、挤出、压延、模压、层压等工艺的迅速发展,脱模剂的用量也大幅度地提高。
生物降解促进剂:生物降解促进剂一种改性淀粉添加剂。为适于在160℃左右的聚合物融熔加工温度之需,需把通常亲水的淀粉变成表面僧水的淀粉,且还要降低淀粉的含水量,结果发现,这种改性淀粉与聚合物界面接触能带来许多好处,其中最重要的好处之一是能使普通的聚合物一聚乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯和聚氨酯等塑料发生生物降解作用。
成核剂:成核剂是适用于聚乙烯、聚丙烯等不完全结晶塑料,通过改变树脂的结晶行为,加快结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化,达到缩短成型周期、提高制品透明性、表面光泽、抗拉强度、刚性、热变形温度、抗冲击性、抗蠕变性等物理机械性能的新功能助剂。
表面活性剂:表面活性剂(surfactant)被誉为“工业味精”,是指具有固定的亲水亲油基团,在溶液的表面能定向排列,并能使表面张力显著下降的物质。它是一大类有机化合物,他们的性质极具特色,应用极为灵活、广泛,有很大的实用价值和理论意义。
分散剂:分散剂具有较好的分散性和优异的高温稳定性,与树脂、填料有适当的相容性;热稳定性良好。
偶联剂:偶联剂在塑料配混中,改善合成树脂与无机填充剂或增强材料的界面性能的一种塑料添加剂。又称表面改性剂。它在塑料加工过程中可降低合成树脂熔体的粘度,改善填充剂的分散度以提高加工性能,进而使制品获得良好的表面质量及机械、热和电性能。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1、本发明通过引入变性淀粉,有效提高了一次性餐具的降解性,便于一次性餐具自然降解。
2、本发明以PLA为基体树脂,加入玻璃纤维和矿物粉进行增强改性,有效提高PLA材料的拉伸性能和抗冲击性能,并且加入生物降解促进剂之后,可以进一步加快PLA材料的降解性能,在自然降解的情况下,最终生成二氧化碳和水,参与植物的光合作用,不仅对环境无污染,而且可以达到全降解的效果。
3、本发明以PBAT为基体树脂,以玻璃纤维为主要改性填充物,矿物粉为次要改性填充物,有效提高仿真材料的拉伸性能和抗冲击性能,并且加入生物降解促进剂后,可以提高仿真材料的可降解性,在自然降解的情况下,最终生成二氧化碳和水,参与植物的光合作用,不仅对环境无污染,而且可以达到全降解的效果。
4、本发明利用分散剂均匀的分散在可降解材料中,再利用相容剂将各个可降解材料很好的粘结在一起,不仅可以提高可降解材料的耐高温性能,还能提高可降解材料的韧性。同时,表面活性剂具有很好的抗静电性能、热稳定性好、持久性强的优点,可改善材料的润滑性能和热稳定性能,从而有效提高了可降解材料的耐热性和热稳定性。
5、本发明可降解材料中还添加硅酸镁铝,硅酸镁铝具有优良的润滑性,能改善可降解材料的加工性能,并且硅酸镁铝还具有优良的亲水能力,大大提高可降解材料的亲水能力,使其具备优异的降解有机物的性能。
综上,本发明通过变性淀粉、玻璃纤维、PLA、PBAT、矿物粉、聚丁二酸丁二酯、云母粉、聚烯烃、松香酸钠、硅酸镁铝、聚乙二醇、生物降解促进剂、相容剂、发泡剂、成核剂、表面活性剂、分散剂、偶联剂混合后制成的一次性餐具具有较好的降解效果和较高的耐高温性能,能够运用在高温食物中,能够有效保护生态环境。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述:
实施例1:
(1)依次将变性淀粉50份、玻璃纤维5份、PLA40份、PBAT20份加入搅拌器中,常温下以600r/min的转速混合5分钟,得到第一混合料;
(2)往所述第一混合料中加入生物降解促进剂1份、相容剂2份,加热至40℃,以500r/min的转速混合2分钟,得到第二混合料;
(3)往所述第二混合料中加入矿物粉10份、聚丁二酸丁二酯30份、云母粉5份、聚烯烃10份,加热至50℃,以800r/min的转速混合5分钟,得到第三混合料;
(4)往所述第三混合料中加入发泡剂6份、成核剂1份、表面活性剂5份,加热至40℃,以500r/min的转速混合2分钟,得到第四混合料;
(5)往所述第四混合料中加入松香酸钠1份、硅酸镁铝0.5份、聚乙二醇10份、分散剂6份、偶联剂3份,加热至60℃,以1000r/min的转速混合8分钟得到第五混合料;
(6)待第五混合料降温至40℃时加入模具中,模具中喷附脱模剂,于200℃下30s热压成型,得到可生物降解的耐高温一次性餐具。
实施例2:
(1)依次将变性淀粉52份、玻璃纤维6份、PLA42份、PBAT22份加入搅拌器中,常温下以700r/min的转速混合6分钟,得到第一混合料;
(2)往所述第一混合料中加入生物降解促进剂2份、相容剂3份,加热至42℃,以550r/min的转速混合3分钟,得到第二混合料;
(3)往所述第二混合料中加入矿物粉12份、聚丁二酸丁二酯32份、云母粉6份、聚烯烃12份,加热至55℃,以900r/min的转速混合6分钟,得到第三混合料;
(4)往所述第三混合料中加入发泡剂7份、成核剂1份、表面活性剂6份,加热至45℃,以600r/min的转速混合3分钟,得到第四混合料;
(5)往所述第四混合料中加入松香酸钠2份、硅酸镁铝0.6份、聚乙二醇12份、分散剂7份、偶联剂4份,加热至65℃,以1100r/min的转速混合9分钟得到第五混合料;
(6)待第五混合料降温至45℃时加入模具中,模具中喷附脱模剂,于210℃下32s热压成型,得到可生物降解的耐高温一次性餐具。
实施例3:
(1)依次将变性淀粉53份、玻璃纤维8份、PLA43份、PBAT43份加入搅拌器中,常温下以800r/min的转速混合8分钟,得到第一混合料;
(2)往所述第一混合料中加入生物降解促进剂3份、相容剂4份,加热至43℃,以800r/min的转速混合5分钟,得到第二混合料;
(3)往所述第二混合料中加入矿物粉13份、聚丁二酸丁二酯33份、云母粉8份、聚烯烃13份,加热至60℃,以900r/min的转速混合7分钟,得到第三混合料;
(4)往所述第三混合料中加入发泡剂9份、成核剂2份、表面活性剂8份,加热至50℃,以500~800r/min的转速混合2~5分钟,得到第四混合料;
(5)往所述第四混合料中加入松香酸钠3份、硅酸镁铝1份、聚乙二醇13份、分散剂9份、偶联剂6份,加热至80℃,以1200r/min的转速混合9分钟得到第五混合料;
(6)待第五混合料降温至60℃时加入模具中,模具中喷附脱模剂,于250℃下60s热压成型,得到可生物降解的耐高温一次性餐具。
实施例4:
(1)依次将变性淀粉54份、玻璃纤维9份、PLA44份、PBAT24份加入搅拌器中,常温下以800r/min的转速混合6分钟,得到第一混合料;
(2)往所述第一混合料中加入生物降解促进剂2份、相容剂3份,加热至40℃,以600r/min的转速混合3分钟,得到第二混合料;
(3)往所述第二混合料中加入矿物粉14份、聚丁二酸丁二酯34份、云母粉6份、聚烯烃14份,加热至56℃,以900r/min的转速混合6分钟,得到第三混合料;
(4)往所述第三混合料中加入发泡剂10份、成核剂1份、表面活性剂7份,加热至45℃,以700r/min的转速混合4分钟,得到第四混合料;
(5)往所述第四混合料中加入松香酸钠1份、硅酸镁铝0.9份、聚乙二醇14份、分散剂10份、偶联剂5份,加热至70℃,以1100r/min的转速混合9分钟得到第五混合料;
(6)待第五混合料降温至60℃时加入模具中,模具中喷附脱模剂,于210℃下40s热压成型,得到可生物降解的耐高温一次性餐具。
实施例5:
(1)依次将变性淀粉55份、玻璃纤维10份、PLA45份、PBAT25份加入搅拌器中,常温下以800r/min的转速混合9分钟,得到第一混合料;
(2)往所述第一混合料中加入生物降解促进剂2份、相容剂3份,加热至45℃,以700r/min的转速混合4分钟,得到第二混合料;
(3)往所述第二混合料中加入矿物粉15份、聚丁二酸丁二酯35份、云母粉7份、聚烯烃15,加热至55℃,以900r/min的转速混合7分钟,得到第三混合料;
(4)往所述第三混合料中加入发泡剂9份、成核剂、表面活性剂1份,加热至48℃,以700r/min的转速混合4分钟,得到第四混合料;
(5)往所述第四混合料中加入松香酸钠2份、硅酸镁铝0.5份、聚乙二醇15份、分散剂9份、偶联剂5份,加热至70℃,以1100r/min的转速混合9分钟得到第五混合料;
(6)待第五混合料降温至50℃时加入模具中,模具中喷附脱模剂,于240℃下50s热压成型,得到可生物降解的耐高温一次性餐具。
实施例6:
(1)依次将变性淀粉60份、玻璃纤维10份、PLA50份、PBAT30份加入搅拌器中,常温下以900r/min的转速混合10分钟,得到第一混合料;
(2)往所述第一混合料中加入生物降解促进剂3份、相容剂4份,加热至50℃,以800r/min的转速混合5分钟,得到第二混合料;
(3)往所述第二混合料中加入矿物粉20份、聚丁二酸丁二酯40份、云母粉8份、聚烯烃20份,加热至60℃,以1000r/min的转速混合8分钟,得到第三混合料;
(4)往所述第三混合料中加入发泡剂10份、成核剂2份、表面活性剂8份,加热至50℃,以800r/min的转速混合5分钟,得到第四混合料;
(5)往所述第四混合料中加入松香酸钠3份、硅酸镁铝1份、聚乙二醇20份、分散剂10份、偶联剂6份,加热至80℃,以1200r/min的转速混合10分钟得到第五混合料;
(6)待第五混合料降温至60℃时加入模具中,模具中喷附脱模剂,于250℃下60s热压成型,得到可生物降解的耐高温一次性餐具。
对比例1:
(1)依次将玻璃纤维5份、PLA40份、PBAT20份加入搅拌器中,常温下以600r/min的转速混合5分钟,得到第一混合料;
(2)往所述第一混合料中加入生物降解促进剂1份、相容剂2份,加热至40℃,以500r/min的转速混合2分钟,得到第二混合料;
(3)往所述第二混合料中加入矿物粉10份、聚丁二酸丁二酯30份、云母粉5份、聚烯烃10份,加热至50℃,以800r/min的转速混合5分钟,得到第三混合料;
(4)往所述第三混合料中加入发泡剂6份、成核剂1份、表面活性剂5份,加热至40℃,以500r/min的转速混合2分钟,得到第四混合料;
(5)往所述第四混合料中加入松香酸钠1份、硅酸镁铝0.5份、聚乙二醇10份、分散剂6份、偶联剂3份,加热至60℃,以1000r/min的转速混合8分钟得到第五混合料;
(6)待第五混合料降温至40℃时加入模具中,模具中喷附脱模剂,于200℃下30s热压成型,得到可生物降解的耐高温一次性餐具。
对比例2:
(1)依次将变性淀粉52份、玻璃纤维6份、PBAT22份加入搅拌器中,常温下以700r/min的转速混合6分钟,得到第一混合料;
(2)往所述第一混合料中加入生物降解促进剂2份、相容剂3份,加热至42℃,以550r/min的转速混合3分钟,得到第二混合料;
(3)往所述第二混合料中加入矿物粉12份、聚丁二酸丁二酯32份、云母粉6份、聚烯烃12份,加热至55℃,以900r/min的转速混合6分钟,得到第三混合料;
(4)往所述第三混合料中加入发泡剂7份、成核剂1份、表面活性剂6份,加热至45℃,以600r/min的转速混合3分钟,得到第四混合料;
(5)往所述第四混合料中加入松香酸钠2份、硅酸镁铝0.6份、聚乙二醇12份、分散剂7份、偶联剂4份,加热至65℃,以1100r/min的转速混合9分钟得到第五混合料;
(6)待第五混合料降温至45℃时加入模具中,模具中喷附脱模剂,于210℃下32s热压成型,得到可生物降解的耐高温一次性餐具。
对比例3:
(1)依次将变性淀粉53份、玻璃纤维8份、PLA43份、加入搅拌器中,常温下以800r/min的转速混合8分钟,得到第一混合料;
(2)往所述第一混合料中加入生物降解促进剂3份、相容剂4份,加热至43℃,以800r/min的转速混合5分钟,得到第二混合料;
(3)往所述第二混合料中加入矿物粉13份、聚丁二酸丁二酯33份、云母粉8份、聚烯烃13份,加热至60℃,以900r/min的转速混合7分钟,得到第三混合料;
(4)往所述第三混合料中加入发泡剂9份、成核剂2份、表面活性剂8份,加热至50℃,以500~800r/min的转速混合2~5分钟,得到第四混合料;
(5)往所述第四混合料中加入松香酸钠3份、硅酸镁铝1份、聚乙二醇13份、分散剂9份、偶联剂6份,加热至80℃,以1200r/min的转速混合9分钟得到第五混合料;
(6)待第五混合料降温至60℃时加入模具中,模具中喷附脱模剂,于250℃下60s热压成型,得到可生物降解的耐高温一次性餐具。
对比例4:
(1)依次将变性淀粉54份、玻璃纤维9份、PLA44份、PBAT24份加入搅拌器中,常温下以800r/min的转速混合6分钟,得到第一混合料;
(2)往所述第一混合料中加入相容剂3份,加热至40℃,以600r/min的转速混合3分钟,得到第二混合料;
(3)往所述第二混合料中加入矿物粉14份、聚丁二酸丁二酯34份、云母粉6份、聚烯烃14份,加热至56℃,以900r/min的转速混合6分钟,得到第三混合料;
(4)往所述第三混合料中加入发泡剂10份、成核剂1份、表面活性剂7份,加热至45℃,以700r/min的转速混合4分钟,得到第四混合料;
(5)往所述第四混合料中加入松香酸钠1份、硅酸镁铝0.9份、聚乙二醇14份、分散剂10份、偶联剂5份,加热至70℃,以1100r/min的转速混合9分钟得到第五混合料;
(6)待第五混合料降温至60℃时加入模具中,模具中喷附脱模剂,于210℃下40s热压成型,得到可生物降解的耐高温一次性餐具。
对比例5:
(1)依次将变性淀粉55份、玻璃纤维10份、PLA45份、PBAT25份加入搅拌器中,常温下以800r/min的转速混合9分钟,得到第一混合料;
(2)往所述第一混合料中加入生物降解促进剂2份,加热至45℃,以700r/min的转速混合4分钟,得到第二混合料;
(3)往所述第二混合料中加入矿物粉15份、聚丁二酸丁二酯35份、云母粉7份、聚烯烃15,加热至55℃,以900r/min的转速混合7分钟,得到第三混合料;
(4)往所述第三混合料中加入发泡剂9份、成核剂2份、表面活性剂1份,加热至48℃,以700r/min的转速混合4分钟,得到第四混合料;
(5)往所述第四混合料中加入松香酸钠2份、硅酸镁铝0.5份、聚乙二醇15份、分散剂9份、偶联剂5份,加热至70℃,以1100r/min的转速混合9分钟得到第五混合料;
(6)待第五混合料降温至50℃时加入模具中,模具中喷附脱模剂,于240℃下50s热压成型,得到可生物降解的耐高温一次性餐具。
对比例6:
(1)依次将变性淀粉60份、玻璃纤维10份、PLA50份、PBAT30份加入搅拌器中,常温下以900r/min的转速混合10分钟,得到第一混合料;
(2)往所述第一混合料中加入生物降解促进剂3份、相容剂4份,加热至50℃,以800r/min的转速混合5分钟,得到第二混合料;
(3)往所述第二混合料中加入矿物粉20份、聚丁二酸丁二酯40份、云母粉8份、聚烯烃20份,加热至60℃,以1000r/min的转速混合8分钟,得到第三混合料;
(4)往所述第三混合料中加入发泡剂10份、成核剂2份,加热至50℃,以800r/min的转速混合5分钟,得到第四混合料;
(5)往所述第四混合料中加入松香酸钠3份、硅酸镁铝1份、聚乙二醇20份、分散剂10份、偶联剂6份,加热至80℃,以1200r/min的转速混合10分钟得到第五混合料;
(6)待第五混合料降温至60℃时加入模具中,模具中喷附脱模剂,于250℃下60s热压成型,得到可生物降解的耐高温一次性餐具。
为了便于性能对比,我们选择传统一次性餐具与本发明实施例1-6、对比例1-6进行性能对比,传统一次性餐具为泡沫餐具。利用泥土掩埋来判断各个餐具的可生物降解性能;利用加热块放置于餐具中,通过餐具变形来判断其耐高温性能。具体见表1。
表1性能数据表。
序号 | 掩埋2月残留/% | 掩埋4月残留/% | 掩埋6月残留/% | 热变形温度/℃ |
实施例1 | 58.2 | 38.2 | 18.2 | 130 |
实施例2 | 56.8 | 36.8 | 16.8 | 128 |
实施例3 | 57.4 | 37.4 | 17.4 | 135 |
实施例4 | 58.5 | 38.5 | 18.5 | 126 |
实施例5 | 59.1 | 39.1 | 19.1 | 129 |
实施例6 | 56.1 | 36.1 | 16.1 | 131 |
对比例1 | 72.2 | 62.2 | 52.2 | 133 |
对比例2 | 70.8 | 60.8 | 50.8 | 130 |
对比例3 | 71.4 | 61.4 | 51.4 | 127 |
对比例4 | 57.5 | 37.5 | 17.5 | 100 |
对比例5 | 56.1 | 36.1 | 16.1 | 108 |
对比例6 | 58.1 | 38.1 | 18.1 | 95 |
泡沫餐具 | 98.2 | 97.6 | 96.2 | 60 |
由表1可以看出,实施例1-6制成的一次性餐具具有较好的降解效果和较高的耐高温性能。
通过实施例1和对比例1可以看出,变性淀粉能够提高可生物降解的耐高温一次性餐具的降解效率。
通过实施例2和对比例2可以看出,PLA能够提高可生物降解的耐高温一次性餐具的降解效率。
通过实施例3和对比例3可以看出,PBAT能够提高可生物降解的耐高温一次性餐具的降解效率。
通过实施例4和对比例4可以看出,生物降解促进剂能够提高可生物降解的耐高温一次性餐具的耐高温性能。
通过实施例5和对比例5可以看出,相容剂能够提高可生物降解的耐高温一次性餐具的耐高温性能。
通过实施例6和对比例6可以看出,表面活性剂能够提高可生物降解的耐高温一次性餐具的耐高温性能。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可生物降解的耐高温一次性餐具,其特征在于,由以下组分组成:变性淀粉、玻璃纤维、PLA、PBAT、矿物粉、聚丁二酸丁二酯、云母粉、聚烯烃、松香酸钠、硅酸镁铝、聚乙二醇、生物降解促进剂、相容剂、发泡剂、成核剂、表面活性剂、分散剂、偶联剂。
2.根据权利要求1所述的一种可生物降解的耐高温一次性餐具,其特征在于,所述可生物降解的耐高温一次性餐具各组分的重量份数为:变性淀粉50~60份、玻璃纤维5~10份、PLA40~50份、PBAT20~30份、矿物粉10~20份、聚丁二酸丁二酯30~40份、云母粉5~8份、聚烯烃10~20份、松香酸钠1~3份、硅酸镁铝0.5~1份、聚乙二醇10~20份、生物降解促进剂1~3份、相容剂2~4份、发泡剂6~10份、成核剂1~2份、表面活性剂5~8份、分散剂6~10份、偶联剂3~6份。
3.根据权利要求1所述的一种可生物降解的耐高温一次性餐具,其特征在于,所述变性淀粉目数为100~200目;所述玻璃纤维的直径为13~17μm,线密度为1000~2000g/km。
4.根据权利要求1所述的一种可生物降解的耐高温一次性餐具,其特征在于,所述PLA的熔融指数为6~8g/10min,测试条件为210℃/2.16kg,玻璃化转变温度为58~62℃,结晶温度为155~160℃。
5.根据权利要求1所述的一种可生物降解的耐高温一次性餐具,其特征在于,所述PBAT的熔融指数为3~6g/min,测试条件为190℃/2.16kg,重均分子量在30000~100000,维卡软化点为75~85℃,热变形温度为40~50℃。
6.根据权利要求1所述的一种可生物降解的耐高温一次性餐具,其特征在于,所述矿物粉为滑石粉、碳酸钙、高岭土中的至少一种,所述矿物粉的目数为1000~2000目。
7.根据权利要求1所述的一种可生物降解的耐高温一次性餐具,其特征在于,所述生物降解促进剂为磷酸二氢钙、磷酸二氢钾、N-酰基-N-甲基丙氨酸中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种可生物降解的耐高温一次性餐具,其特征在于,所述相容剂为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的至少一种;所述成核剂为无机层状硅酸盐、纳米二氧化硅、1,3,5-苯三羧酰胺中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种可生物降解的耐高温一次性餐具,其特征在于,所述表面活性剂为有机硼非离子活性剂;所述分散剂为硬脂酰胺与高级醇组合物。
10.一种权利要求1~9任一所述的可生物降解的耐高温一次性餐具的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)依次将变性淀粉、玻璃纤维、PLA、PBAT加入搅拌器中,常温下以600~900r/min的转速混合5~10分钟,得到第一混合料;
(2)往所述第一混合料中加入生物降解促进剂、相容剂,加热至40~50℃,以500~800r/min的转速混合2~5分钟,得到第二混合料;
(3)往所述第二混合料中加入矿物粉、聚丁二酸丁二酯、云母粉、聚烯烃,加热至50~60℃,以800~1000r/min的转速混合5~8分钟,得到第三混合料;
(4)往所述第三混合料中加入发泡剂、成核剂、表面活性剂,加热至40~50℃,以500~800r/min的转速混合2~5分钟,得到第四混合料;
(5)往所述第四混合料中加入松香酸钠、硅酸镁铝、聚乙二醇、分散剂、偶联剂,加热至60~80℃,以1000~1200r/min的转速混合8~10分钟得到第五混合料;
(6)待第五混合料降温至40~60℃时加入模具中,模具中喷附脱模剂,于200~250℃下30~60s热压成型,得到可生物降解的耐高温一次性餐具。
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