酱油渣与聚乳酸复合材料及其制备方法和在3D打印中的应用技术

本发明专利技术涉及一种酱油渣与聚乳酸复合材料，由聚乳酸、酱油渣、热塑性弹性体、改性剂制成；所述复合材料可用于3D打印成餐具、食品容器；其具有较好的韧性、力学性质和酱油渣的独特香味；为废弃酱油渣的处理和解决提供新的思路和方案，并且通过3D打印技术将其的应用领域扩大的更为广泛，不仅让3D打印材料的种类更加丰富，同时还遵循了废物再利用的环保理念。

【技术实现步骤摘要】
酱油渣与聚乳酸复合材料及其制备方法和在3D打印中的应用
本专利技术属于高分子复合材料领域，特别是酱油渣与聚乳酸复合材料及其制备方法，本专利技术还涉及其在3D打印中的应用。
技术介绍
中国专利技术专利CN101275011B公开了一种高抗冲击聚乳酸复合材料，由聚乳酸、弹性体、碳酸钙制成。中国专利技术专利申请CN101955639A公开了一种聚乳酸改性材料，由聚乳酸、热塑性聚酯弹性体、增塑剂、有机或无机填料、热塑性聚氨酯弹性体为聚酯类热塑性聚氨酯，增塑剂为乙酰柠檬酸三丁酯、环氧大豆油、己二酸丙二醇聚酯或马来酸二辛酯中的一种或两种混合物，有机或无机填料是淀粉、滑石粉、碳酸钙、云母、蒙脱土、粘土或二氧化钛的一种或一种以上混合物。酱油在日常生活中，属于一种不可缺少的大宗调味品，人们在日常生活中的使用量很大，目前我国酱油年产量约500万吨，因此而也会产生大量的废渣——酱油渣。我国的酱油市场销量的年增长率一直保持在10%以上，而与此同时带来的酱油渣废弃量也尤为惊人，每生产1kg酱油，就会产生大约0.67kg酱油渣，所以酱油渣的产量是非常大的，如果得不到很好的再次利用，就会废弃大量的酱油渣。酱油渣本身的数量非常多、水分的含量比较高，再加上运输困难，同时又难以保存，所以一直没能有很好的处理方式。目前的生产厂家主要的处理手段是以低价售给农民，然后他们当作饲料添加物或肥料，有的厂家甚至直接丢弃当垃圾处理，因此导致酱油渣的附加值较低，造成了大量的资源浪费，同时，也给环境造成了很大的污染。因此，如何充分利用废弃的酱油渣，对提高企业的经济和社会效益具有重大意义。随着3D打印机的普及，消费者对3D打印的花样的需求越来越高。除了塑料类的3D打印耗材，已经出现了以金属、陶瓷、食物甚至人体细胞为基材的3D打印材料。但没有发现酱油渣在3D打印中的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有对酱油渣废物利用渠道的局限性，提供一种酱油渣与聚乳酸复合材料及其制备方法。本专利技术的目的还在于提供所述材料在3D打印餐具中的应用。本专利技术利用酱油渣和聚乳酸良好的复合性能，制备出可用于3D打印的酱油渣的聚乳酸复合材料，构建一条利用酱油渣的工业路线。得到的酱油渣复合材料具有良好力学性能，同时自身材质决定了它食品级别的应用，不仅可以充分利用酱油渣废弃物，同时使用过程中还会伴有酱油独特的香味，可以将其利用在餐具、食品容器的3D打印中。本专利技术的酱油渣与聚乳酸复合材料由以下质量份数组分制成：聚乳酸60～80份酱油渣17～34份热塑性弹性体1～5份改性剂1~2份。所述聚乳酸优选为分子量为1万～8万的PLA；更优选为分子量为7万的PLA。所述的热塑性弹性体为SEBS（苯乙烯一丁二烯一苯乙嵌共聚物）、SBS（热塑性聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物）和TPE（1,1,2,2-四苯乙烯热塑性弹性体）中的一种或一种以上。所述的改性剂为纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛中的一种或一种以上。所述酱油渣与聚乳酸复合材料，具有良好的力学性能，属于环保材料，既能用于3D打印的基础材料中，又可以大大的增加了对酱油渣的废物利用，这对该材料的食品方面的应用有很大的优势和特点。所述酱油渣与聚乳酸复合材料的制备方法包括如下步骤：将酱油渣、聚乳酸、热塑性弹性体、改性剂混合，投入挤出机中，经过混炼成型得到用于3D打印的材料。优选采用酱油渣粉，酱油渣粉制备如下：将酱油渣颗粒浸泡于水溶液中，经搅拌混合、粉碎、分离，分别获得酱油渣和盐水，干燥酱油渣得到粉状。所述的水优选纯净水或蒸馏水。所述的酱油渣和水溶液的混合比例优选为1：1~1：5。所述的搅拌混合优选在混料机中100转＼分条件下混合10～15分钟。所述的粉碎过程优选过200~300目筛。所述的干燥的温度优选为100~105℃，时间优选为20～30小时。所述挤出机优选单螺杆挤出机中，单螺杆挤出机的温度设置为：机头一区150-170℃、机筒一区160-180℃、机筒二区170-190℃、机筒三区170-190℃；从单螺杆挤出机出来的熔融物进行冷却定型，得到成型丝状；所述的单螺杆挤出机的温度优选设置为：机头一区160~175℃、机筒一区170~180℃、机筒二区175~185℃、机筒三区175~185℃。所述的单螺杆挤出机的主机转速优选为75～180转＼分；更优选为180转＼分。本专利技术方法制备得到的复合材料，单丝的平均直径约为1.75mm～3mm；优选为1.75mm或3mm，直径误差在±5%以内。可用于３Ｄ打印餐具和食品容器。本专利技术与现有技术相比具有如下优点及效果：（1）本专利技术提供的复合材料在保持良好的韧性和力学性质外，还可以保持酱油渣的独特香味。（2）本专利技术采用经前处理的酱油渣粉，不仅可以大幅度除去酱油渣的盐水物质，更可以使酱油渣制得的复合材料填充更紧密，使打印效果大幅提升，提高了材料的力学性能。（3）本专利技术用于废弃酱油渣的再利用，为废弃酱油渣的处理和解决提供新的思路和方案，并且通过3D打印技术将其的应用领域扩大的更为广泛，不仅让3D打印材料的种类更加丰富，同时还遵循了废物再利用的环保理念。附图说明图1是实施例１制备的酱油渣与聚乳酸复合材料线材；图2是图1的线材经３Ｄ打印得到的餐具。具体实施方式实施例1（1）配方用量（质量份）：聚乳酸PLA（分子量7万，2003D，NatureWorksLLCIngeoTM）70份、酱油渣粉23份、热塑性弹性体（SEBS）5份、纳米碳酸钙颗粒2份。（2）制备过程：①将酱油渣颗粒浸泡于水溶液中，按照1：3的比例，期间不停搅拌进行混合，然后将酱油渣和水的混合物粉碎至300目，最后将得到的料液分离，分别获得酱油渣和盐水，然后将所得到的酱油渣在100℃的条件下完全干燥24小时，得酱油渣粉；②将各原料按配方量投入混料机中，混料机设置100转＼分运行10分钟；将混合均匀的物料投入到单螺杆挤出机中，单螺杆挤出机的温度设置为：机头一区170℃、机筒一区170℃、机筒二区190℃、机筒三区185℃；主机转速设置为180转＼分；从单螺杆挤出机出来的熔融物进入冷却定型台以自来水冷却；从冷却定型台出来后的成型丝状进入风干机把水吹干；从风干机出来后经过双向激光测径仪然后送入牵引机；最后丝进入力矩电机绕线得如图１所示的线材，单丝的平均直径约为1.75mm，直径误差在±5%以内。线材经３Ｄ打印得到如图２所示的餐具。实施例2（1）配方用量（质量份）：聚乳酸PLA（分子量7万，2003D，NatureWorksLLCIngeoTM）60份、酱油渣粉34份、热塑性弹性体（SBS）1份、纳米二氧化硅颗粒1份。（2）制备过程：①再将将酱油渣颗粒浸泡于水溶液中，按照1：1的比例，期间不停搅拌进行混合，然后将酱油渣和水的混合物粉碎至200目，最后将得到的料液分离，分别获得酱油渣和盐水，然后将所得到的酱油渣在105℃的条件下完全干燥20小时；②将各原料按配方量投入混料机中，混料机设置100转＼分运行15分钟；将混合均匀的物料投入到单螺杆挤出机中，单螺杆挤出机的温度设置为：机头一区150℃、机筒一区160℃、机筒二区170℃、机筒三区190℃；主机转速设置为75转＼分；从单螺杆挤出机出来的熔融物进入冷却定型台以自来水冷却；从冷却定型台出来后的成型丝状进入风干机把水吹干本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酱油渣与聚乳酸复合材料，其特征在于由以下质量份数组分制成：聚乳酸       60～80份酱油渣       17～34份热塑性弹性体 1～5份改性剂       1~2份。

【技术特征摘要】
1.一种酱油渣与聚乳酸复合材料，其特征在于由以下质量份数组分制成：聚乳酸60～80份酱油渣17～34份热塑性弹性体1～5份改性剂1~2份。2.根据权利要求1所述复合材料，其特征在于所述聚乳酸的分子量为1万～8万。3.根据权利要求1或2所述复合材料，其特征在于所述热塑性弹性体为SEBS（苯乙烯一丁二烯一苯乙嵌共聚物）、SBS（热塑性聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物）和TPE（1,1,2,2-四苯乙烯热塑性弹性体）中的一种或一种以上。4.根据权利要求3所述复合材料，其特征在于所述的改性剂为纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛中的一种或一种以上。5.权利要求1—4之一所述酱油渣与聚乳酸复合材料的制备方法，其特征在于：将酱油渣、聚乳酸、热塑性弹性体、改性剂混合，投入挤出机中，经过混炼成型得到用于3D打印的材料。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：周武艺，屈阳，曹庸，董先明，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44