CN108485299A - 一种植物纤维餐具的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植物纤维餐具的制备方法，属于餐具领域。本发明以微晶纤维素为原料，添加氧化剂高碘酸钠，制备具有醛基的氧化纤维素，其与天然秸秆纤维素复配，增加了餐具的刚性，一方面由于其充当了部分增塑剂的角色，也使得餐具的表面变得平整其具有一定的热稳定性，另一方面随其含量的增加，拉伸强度提高，并且具有较好的水汽阻隔性能，其具有可再生、可生物降解的特性，不会对环境造成污染。目前植物纤维餐具表面易软化，这主要是由于植物纤维餐具耐水性较差，水会渗入餐具内部，造成餐具软化而无法使用，植物纤维餐具中胶粘剂主要是使用甲醛系列的胶粘剂，对环境有污染，产品不易降解的问题。

Description

一种植物纤维餐具的制备方法

技术领域

本发明属于餐具领域，具体涉及一种植物纤维餐具的制备方法。

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，且植物纤维餐具中胶粘剂主要是使用甲醛系列的脲醛树脂、酚醛树脂或三聚氰胺树脂胶粘剂，由于胶中含有甲醛，生产过程和产品都对环境有不同程度的污染，且生产成本较高，产品不易降解。因此，需要提供一种耐水性能优异且环保的植物纤维餐具。

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表面易软化，这主要是由于植物纤维餐具耐水性较差，水会渗入餐具内部，造成餐具软化而无法使用，植物纤维餐具中胶粘剂主要是使用甲醛系列的胶粘剂，对环境有污染，产品不易降解的问题，提供一种植物纤维餐具的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种植物纤维餐具的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：

（1）取秸秆粉碎过60目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒蒸汽爆破，得蒸汽爆破物，取尿素按质量比1：4蒸馏水溶解，于0~2℃保持10~12h，得尿素溶液，取蒸汽爆破物按质量比1：4~6：2~5加入尿素溶液、质量分数为14%的氢氧化钠溶液混合，保持5~10min，过滤，取滤渣A用蒸馏水洗涤，干燥，得干燥物；

（2）取0.3mol/L高碘酸钠溶液按质量比25：1加入微晶纤维素混合，升温至40~45℃，调节pH至6~6.5，保持5~6h，再加入微晶纤维素质量5~6倍的乙二醇混合，于45~55℃保持1~2h，抽滤，取滤渣B用蒸馏水洗涤，冷冻干燥，得冷冻干燥物，取冷冻干燥物按质量比3：5加入干燥物混合，得混合基料，备用；

（3）取木薯淀粉按质量比25：2加入蒸馏水，糊化，再加入蒸馏水质量5~8%的硫酸亚铁，搅拌混合，得搅拌混合物，按质量份数计，取40~50份搅拌混合物、2~3份过氧化氢、50~60份乙酸乙烯酯、2~5份聚乙烯醇、0.2~0.4份过硫酸铵混合，于50~55℃保持1~2h，得混合物，备用；

（4）按质量份数计，取20~30份步骤（2）备用的混合基料、6~8份二氯甲烷、1~2份2-溴异丁酰溴、0.2~0.4份吡啶，搅拌混合，旋转蒸发，过滤，取滤渣C依次用乙醇、去离子水洗涤，真空干燥，得真空干燥物，按质量份数计，取40~50份真空干燥物、3~5份N,N-二甲基甲酰胺、0.02~0.04份溴化亚铜、0.01~0.03份五甲基二乙烯三胺、0.02~0.04丙烯酸十二烷基酯，通入氮气，于50~60℃搅拌反应3~4h，抽滤，取抽滤渣洗涤，干燥，得干燥基体物；

（5）按质量份数计，取40~60份干燥基体物、15~20份步骤（3）备用的混合物、3~5份海藻酸钠、8~10份200目高岭土、5~12份水混合，倒入模具，于20MPa、155~160℃定型70~80s，冷却至室温，取出，即得植物纤维餐具。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明以玉米秸秆为原料，采用碱脲预处理的方法，使用氢氧化钠水溶液及尿素水溶液在较低温度下与秸秆纤维混合，期望在一定成都上能够溶解秸秆纤维的表面蜡质层，洗出一部分的灰分，打开内部缠结的纤维素、半纤维素和木质素，增大了秸秆纤维的比表面积，降低秸秆纤维的极性，增加它与胶黏剂或者树脂基体的相容性，伸展翘起的纤维束与植物纤维餐具中添加的胶黏剂既有化学键的胶接又产生了物理缠结，使得餐具的力学性能提高；

（2）本发明以微晶纤维素为原料，添加氧化剂高碘酸钠，制备具有醛基的氧化纤维素，其与天然秸秆纤维素复配，增加了餐具的刚性，一方面由于其充当了部分增塑剂的角色，也使得餐具的表面变得平整其具有一定的热稳定性，另一方面随其含量的增加，拉伸强度提高，并且具有较好的水汽阻隔性能，其具有可再生、可生物降解的特性，不会对环境造成污染；

（3）本发明以木薯淀粉为原料，经氧化后再与乙酸乙烯酯接枝共聚，进行氧化过程中C6原子上的伯醇基被氧化成醛基，最后被氧化成羧基，羧基含量增多使纤维素表面亲和性提高，从而提高了反应活性，提高了与纤维素的交联能力，使这类胶黏类物质的渗透力和粘结力增强，其绿色环保，不含有醛类物质；

（4）本发明通过利用原子转移自由基聚合在植物纤维餐具基料表面接枝烷基单体丙烯酸十二烷基酯，接枝后的纤维素具有良好的疏水性能，形成荷叶效应，增强了耐水性，能够使油水分离，餐具表面油污更易清洁，水不会渗入内部，使餐具软化而无法使用。

具体实施方式

一种植物纤维餐具的制备方法，包括如下步骤：

（1）取玉米秸秆粉碎过60目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒于0.35MPa、蒸汽爆破120~130s，得蒸汽爆破物，取尿素按质量比1：4蒸馏水溶解，于0~2℃保持10~12h，得尿素溶液，取蒸汽爆破物按质量比1：4~6：2~5加入尿素溶液、质量分数为14%的氢氧化钠溶液混合，保持5~10min，过滤，取滤渣A用蒸馏水洗涤3~5次，干燥，得干燥物；

（2）取0.3mol/L高碘酸钠溶液按质量比25：1加入微晶纤维素混合，升温至40~45℃，调节pH至6~6.5，保持5~6h，再加入微晶纤维素质量5~6倍的乙二醇混合，于45~55℃保持1~2h，抽滤，取滤渣B用蒸馏水洗涤，冷冻干燥，得冷冻干燥物，取冷冻干燥物按质量比3：5加入干燥物混合，得混合基料，备用；

（3）取木薯淀粉按质量比25：2加入蒸馏水，升温至50~55℃糊化10~15min，再加入蒸馏水质量5~8%的硫酸亚铁，搅拌混合10~15min，得搅拌混合物，按质量份数计，取40~50份搅拌混合物、2~3份过氧化氢、50~60份乙酸乙烯酯、2~5份聚乙烯醇、0.2~0.4份过硫酸铵混合，于50~55℃保持1~2h，得混合物，备用；

（4）按质量份数计，取20~30份步骤（2）备用的混合基料、6~8份二氯甲烷、1~2份2-溴异丁酰溴、0.2~0.4份吡啶混合，于25~30℃搅拌混合3~4h，旋转蒸发，过滤，取滤渣C依次用乙醇、去离子水洗涤3~4次，真空干燥，得真空干燥物，按质量份数计，取40~50份真空干燥物、3~5份N,N-二甲基甲酰胺、0.02~0.04份溴化亚铜、0.01~0.03份五甲基二乙烯三胺、0.02~0.04丙烯酸十二烷基酯，通入氮气，于50~60℃搅拌反应3~4h，抽滤，取抽滤渣依次用0.3mol/L的草酸溶液、乙醇、超纯水洗涤，干燥，得干燥基体物；

（5）按质量份数计，取40~60份干燥基体物、15~20份步骤（3）备用的混合物、3~5份海藻酸钠、8~10份200目高岭土、5~12份水混合，倒入模具，于20MPa、155~160℃定型70~80s，冷却至室温，取出，即得植物纤维餐具。

一种植物纤维餐具的制备方法，包括如下步骤：

（1）取玉米秸秆粉碎过60目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒于0.35MPa、蒸汽爆破120s，得蒸汽爆破物，取尿素按质量比1：4蒸馏水溶解，于0℃保持10h，得尿素溶液，取蒸汽爆破物按质量比1：4：2加入尿素溶液、质量分数为14%的氢氧化钠溶液混合，保持5min，过滤，取滤渣A用蒸馏水洗涤3次，干燥，得干燥物；

（2）取0.3mol/L高碘酸钠溶液按质量比25：1加入微晶纤维素混合，升温至40℃，调节pH至6，保持5h，再加入微晶纤维素质量5倍的乙二醇混合，于45℃保持1h，抽滤，取滤渣B用蒸馏水洗涤，冷冻干燥，得冷冻干燥物，取冷冻干燥物按质量比3：5加入干燥物混合，得混合基料，备用；

（3）取木薯淀粉按质量比25：2加入蒸馏水，升温至50℃糊化10min，再加入蒸馏水质量5%的硫酸亚铁，搅拌混合10min，得搅拌混合物，按质量份数计，取40份搅拌混合物、2份过氧化氢、50份乙酸乙烯酯、2份聚乙烯醇、0.2份过硫酸铵混合，于50℃保持1h，得混合物，备用；

（4）按质量份数计，取20份步骤（2）备用的混合基料、6份二氯甲烷、1份2-溴异丁酰溴、0.2份吡啶混合，于25℃搅拌混合3h，旋转蒸发，过滤，取滤渣C依次用乙醇、去离子水洗涤3次，真空干燥，得真空干燥物，按质量份数计，取40份真空干燥物、3份N,N-二甲基甲酰胺、0.02份溴化亚铜、0.01份五甲基二乙烯三胺、0.02丙烯酸十二烷基酯，通入氮气，于50℃搅拌反应3h，抽滤，取抽滤渣依次用0.3mol/L的草酸溶液、乙醇、超纯水洗涤，干燥，得干燥基体物；

（5）按质量份数计，取40份干燥基体物、15份步骤（3）备用的混合物、3份海藻酸钠、8份200目高岭土、5份水混合，倒入模具，于20MPa、155℃定型70s，冷却至室温，取出，即得植物纤维餐具。

一种植物纤维餐具的制备方法，包括如下步骤：

（1）取玉米秸秆粉碎过60目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒于0.35MPa、蒸汽爆破130s，得蒸汽爆破物，取尿素按质量比1：4蒸馏水溶解，于2℃保持12h，得尿素溶液，取蒸汽爆破物按质量比1：6：5加入尿素溶液、质量分数为14%的氢氧化钠溶液混合，保持10min，过滤，取滤渣A用蒸馏水洗涤5次，干燥，得干燥物；

（2）取0.3mol/L高碘酸钠溶液按质量比25：1加入微晶纤维素混合，升温至45℃，调节pH至6.5，保持6h，再加入微晶纤维素质量6倍的乙二醇混合，于55℃保持2h，抽滤，取滤渣B用蒸馏水洗涤，冷冻干燥，得冷冻干燥物，取冷冻干燥物按质量比3：5加入干燥物混合，得混合基料，备用；

（3）取木薯淀粉按质量比25：2加入蒸馏水，升温至55℃糊化15min，再加入蒸馏水质量8%的硫酸亚铁，搅拌混合15min，得搅拌混合物，按质量份数计，取50份搅拌混合物、3份过氧化氢、60份乙酸乙烯酯、5份聚乙烯醇、0.4份过硫酸铵混合，于55℃保持2h，得混合物，备用；

（4）按质量份数计，取30份步骤（2）备用的混合基料、8份二氯甲烷、2份2-溴异丁酰溴、0.4份吡啶混合，于30℃搅拌混合4h，旋转蒸发，过滤，取滤渣C依次用乙醇、去离子水洗涤4次，真空干燥，得真空干燥物，按质量份数计，取50份真空干燥物、5份N,N-二甲基甲酰胺、0.04份溴化亚铜、0.03份五甲基二乙烯三胺、0.04丙烯酸十二烷基酯，通入氮气，于60℃搅拌反应4h，抽滤，取抽滤渣依次用0.3mol/L的草酸溶液、乙醇、超纯水洗涤，干燥，得干燥基体物；

（5）按质量份数计，取60份干燥基体物、20份步骤（3）备用的混合物、5份海藻酸钠、10份200目高岭土、12份水混合，倒入模具，于20MPa、160℃定型80s，冷却至室温，取出，即得植物纤维餐具。

一种植物纤维餐具的制备方法，包括如下步骤：

（1）取玉米秸秆粉碎过60目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒于0.35MPa、蒸汽爆破125s，得蒸汽爆破物，取尿素按质量比1：4蒸馏水溶解，于1℃保持11h，得尿素溶液，取蒸汽爆破物按质量比1：5：3.5加入尿素溶液、质量分数为14%的氢氧化钠溶液混合，保持7.5min，过滤，取滤渣A用蒸馏水洗涤4次，干燥，得干燥物；

（2）取0.3mol/L高碘酸钠溶液按质量比25：1加入微晶纤维素混合，升温至43℃，调节pH至6.3，保持5.5h，再加入微晶纤维素质量5.5倍的乙二醇混合，于50℃保持1.5h，抽滤，取滤渣B用蒸馏水洗涤，冷冻干燥，得冷冻干燥物，取冷冻干燥物按质量比3：5加入干燥物混合，得混合基料，备用；

（3）取木薯淀粉按质量比25：2加入蒸馏水，升温至53℃糊化12.5min，再加入蒸馏水质量6.5%的硫酸亚铁，搅拌混合12.5min，得搅拌混合物，按质量份数计，取45份搅拌混合物、2.5份过氧化氢、55份乙酸乙烯酯、3.5份聚乙烯醇、0.3份过硫酸铵混合，于53℃保持1.5h，得混合物，备用；

（4）按质量份数计，取25份步骤（2）备用的混合基料、7份二氯甲烷、1.5份2-溴异丁酰溴、0.3份吡啶混合，于27℃搅拌混合3.5h，旋转蒸发，过滤，取滤渣C依次用乙醇、去离子水洗涤3次，真空干燥，得真空干燥物，按质量份数计，取45份真空干燥物、4份N,N-二甲基甲酰胺、0.03份溴化亚铜、0.02份五甲基二乙烯三胺、0.03丙烯酸十二烷基酯，通入氮气，于55℃搅拌反应3.5h，抽滤，取抽滤渣依次用0.3mol/L的草酸溶液、乙醇、超纯水洗涤，干燥，得干燥基体物；

（5）按质量份数计，取50份干燥基体物、17.5份步骤（3）备用的混合物、4份海藻酸钠、9份200目高岭土、8.5份水混合，倒入模具，于20MPa、157℃定型75s，冷却至室温，取出，即得植物纤维餐具。

对比例：合肥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
					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	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浸泡软化严重
					自然环境降解难易程度	21天后完全降解	22天后完全降解	21天后完全降解	48后完全降解

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 (1)

1.一种植物纤维餐具的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：

（1）取秸秆粉碎过60目筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒蒸汽爆破，得蒸汽爆破物，取尿素按质量比1：4蒸馏水溶解，于0~2℃保持10~12h，得尿素溶液，取蒸汽爆破物按质量比1：4~6：2~5加入尿素溶液、质量分数为14%的氢氧化钠溶液混合，保持5~10min，过滤，取滤渣A用蒸馏水洗涤，干燥，得干燥物；

（2）取0.3mol/L高碘酸钠溶液按质量比25：1加入微晶纤维素混合，升温至40~45℃，调节pH至6~6.5，保持5~6h，再加入微晶纤维素质量5~6倍的乙二醇混合，于45~55℃保持1~2h，抽滤，取滤渣B用蒸馏水洗涤，冷冻干燥，得冷冻干燥物，取冷冻干燥物按质量比3：5加入干燥物混合，得混合基料，备用；

（3）取木薯淀粉按质量比25：2加入蒸馏水，糊化，再加入蒸馏水质量5~8%的硫酸亚铁，搅拌混合，得搅拌混合物，按质量份数计，取40~50份搅拌混合物、2~3份过氧化氢、50~60份乙酸乙烯酯、2~5份聚乙烯醇、0.2~0.4份过硫酸铵混合，于50~55℃保持1~2h，得混合物，备用；

（4）按质量份数计，取20~30份步骤（2）备用的混合基料、6~8份二氯甲烷、1~2份2-溴异丁酰溴、0.2~0.4份吡啶，搅拌混合，旋转蒸发，过滤，取滤渣C依次用乙醇、去离子水洗涤，真空干燥，得真空干燥物，按质量份数计，取40~50份真空干燥物、3~5份N,N-二甲基甲酰胺、0.02~0.04份溴化亚铜、0.01~0.03份五甲基二乙烯三胺、0.02~0.04丙烯酸十二烷基酯，通入氮气，于50~60℃搅拌反应3~4h，抽滤，取抽滤渣洗涤，干燥，得干燥基体物；

（5）按质量份数计，取40~60份干燥基体物、15~20份步骤（3）备用的混合物、3~5份海藻酸钠、8~10份200目高岭土、5~12份水混合，倒入模具，于20MPa、155~160℃定型70~80s，冷却至室温，取出，即得植物纤维餐具。