一种生物基可降解刀叉材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物基可降解刀叉材料及其制备方法，所述生物基可降解刀叉材料由以下原料制成：秸秆纤维、植物淀粉、脂肪族聚酯、钠基蒙脱土、疏水助剂、热塑助剂、复合成核剂、功能助剂。本发明专利技术所述的生物基可降解刀叉材料能够在135天内自动分解，不会造成环境污染，且制作成本大幅度降低；所述的生物基可降解刀叉材料主要原料为秸秆，通过利用秸秆制作可降解材料，能够有效解决秸秆利用难问题，变废为宝；所述的生物基可降解刀叉材料通过将秸秆纤维、植物淀粉共混改性，能够有效的利用植物纤维的韧性强度高和热塑性能，再结合改性钠基蒙脱土在秸秆纤维、植物淀粉材料内部形成插层结构，来显著提升冲击强度、韧性和耐热性。

【技术实现步骤摘要】
一种生物基可降解刀叉材料及其制备方法
本专利技术涉及可降解刀叉用品
，具体涉及一种生物基可降解刀叉材料及其制备方法。
技术介绍
我国是产粮大国,长期以来,各地农村普遍对秸秆进行焚烧处理。据粗略统计,全国焚烧的秸秆约占总储量的30%，焚烧秸秆所带来的废气严重污染空气。近几年,我国频发大范围的深度雾霾,解决这方面的问题已经是刻不容缓的问题。有关资料表明，目前我国粮食总产量为6.1亿吨，秸秆产量约8亿吨，随着粮食产量增加，每年秸秆产量递增1200万吨。秸秆作为粮食作物和经济作物生产的副产物，它含有丰富的蛋白质、维生素、氮、磷、钾、微量元素等，可提炼酒精、生物汽油、木醋酸、木焦油、多寡糖等能源、农药、食品原料和添加剂及炭产品和饲草等。以玉米秸秆为例，一亩地大约可产生1吨秸秆，通过综合利用，可以产出约500千克复合肥、400千克纸浆和100千克酒精。可以说，做好秸秆综合利用，从“禁烧”到综合利用再到产业化，会对我国农业及粮食生产起到“事半功倍”的作用，而由此产生的社会效益更是深远。众所周知，现在白色污染正在不断的破坏我们赖以生存的环境，全世界正在努力想办法消除“白色污染”给人们带来的危害，许多良田减产，土地沙漠化，河流堵塞，造成洪涝灾害。外卖已经成为大部分人的生活常态，外卖的载体一次性刀叉的需求也越来越大，2017年中国外卖大数据报告，餐饮大盘收入达到39644亿元，未来预计保持10%左右的增速，中国在线外卖2107年收入达到3000亿元，美团、饿了么、百度外卖三家官方平台数据显示，每天有约6000万份外卖在大街小巷中配送着，这就意味着每天产生大约10多吨的塑料刀叉，这些塑料刀叉被丢弃或者填埋后大约需要上百年的时间，才可能降解，对环境的污染非常严重，对资源的浪费更是严重。在制备聚合物基蒙脱土纳米复合材料的过程中，由于蒙脱土层间距仅为1nm左右，且层间化学微环境为亲水憎油性，不利于单体或大分子插层。蒙脱土在使用前，通常需要进行有机改性。为了使聚合物能较好地插层剥离蒙脱土，通常需用有机季铵盐、膦盐等有机阳离子化合物或其它具有亲蒙脱土官能团如羟基、胺基等有机物对蒙脱土进行改性，从而使蒙脱土与聚合物本体有较好的相容性和较高的热稳定性。例如在聚合物基层状硅酸盐粘土的纳米复合材料中，亲水性的层状粘土需要经过脂肪胺类表面活性剂的改性，确保其能够与聚合物相容，从而提高材料的气体阻隔性、机械性能、热稳定性以及阻燃性等。蒙脱土的有机化处理通常采用小分子的季铵盐与蒙脱土发生离子交换各种有机阳离子可通过离子交换反应来置换蒙脱土层间原有的水合阳离子，即粘土层间的阳离子和有机阳离子交换形成亲油粘土。聚酯中的聚乳酸PLA、聚己内脂PLA、聚乙烯醇、聚羟基烷酸脂、聚丁二酸丁二醇脂的价格偏高，生产出一次性生物降解刀叉高于市场价格1~2倍，不能被消费者和商家任何。而且这些材料本身的物理机械性能和化学性能和普通塑料相比还有很大的缺陷，因此生物基可降解材料和一次性生物基可降解刀叉的需求日益明显和迫切。为此，人们通过在秸秆粉中加入可生物降解高分子化合物等的研究中，可以在一定程度上改善树脂的性能，提高对秸秆资源的利用。目前以秸秆为原料的材料耐热性能差、冲击强度、韧性达不到要求。有鉴于此，有必要提供一种可以通过工艺配方解决现有的秸秆粉生物基可降解材料耐热性能差、冲击强度、韧性达不到要求。
技术实现思路
本专利技术提供一种生物基可降解刀叉材料及其制备方法，所述生物基可降解刀叉材料能够生物降解，通过将秸秆纤维、植物淀粉共混改性，再结合改性钠基蒙脱土在秸秆纤维、植物淀粉材料内部形成插层结构，来显著提升冲击强度、韧性和耐热性。本专利技术解决其技术问题采用以下技术方案：一种生物基可降解刀叉材料，所述生物基可降解刀叉材料由以下重量份原料制成：8~25份秸秆纤维、8~25份植物淀粉、10~60份脂肪族聚酯、1~6份钠基蒙脱土、1~6份疏水助剂、4~12份热塑助剂、1~6份复合成核剂、1~6份功能助剂。作为一种最优选方案，所述生物基可降解刀叉材料由以下重量份原料制成：15份秸秆纤维、15份植物淀粉、30份脂肪族聚酯、3份钠基蒙脱土、2份疏水助剂、8份热塑助剂、4份复合成核剂、3份功能助剂。作为一种优选方案，所述秸秆纤维为玉米秸秆纤维、小麦秸秆纤维、大豆秸秆纤维、谷糠纤维、稻壳纤维、木质纤维中的一种或多种。作为一种最优选方案，所述秸秆纤维为玉米秸秆纤维、小麦秸秆纤维按照重量比1:1混合。作为一种优选方案，所述植物淀粉为马铃薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、芋头淀粉中的一种或多种。作为一种最优选方案，所述植物淀粉为玉米淀粉。作为一种优选方案，所述钠基蒙脱土为改性钠基蒙脱土，所述改性钠基蒙脱土的制备方法为：将50～70份乙醇加入到80～120份去离子水中配置成乙醇水溶液，将10～20份钠基蒙脱土加入到乙醇水溶液中，超声处理15～25min，形成稳定的悬浮溶液，按阳离子交换容量60～80mmol/100g钠基蒙脱土计算，加入十八烷基二甲基叔胺，充分反应，用乙醇洗涤2～4次，干燥，研磨，即得所述的改性钠基蒙脱土。作为一种优选方案，所述脂肪族聚酯为聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯中的一种或两种。作为一种最优选方案，所述脂肪族聚酯为聚丁二酸丁二醇酯。作为一种优选方案，所述疏水助剂为乙烯基三乙氧基硅烷、KH-570、KH-550、KH-560、KH-590、三异硬脂酰钛酸异丙脂、三油酰基钛酸异丙脂、十二烷基苯磺酰基、花生油、铝酸脂偶联剂、铝钛复合偶联剂、硬脂酸中的一种或多种。作为一种最优选方案，所述疏水助剂为乙烯基三乙氧基硅烷、KH-570按照重量比1：2混合。作为一种优选方案，所述热塑助剂为1，4-丁二醇、2，5-己二醇、丙三醇、乙二醇、丙二醇、山梨醇、木糖醇、麦芽糖醇、甲酰胺、乙酰胺中的一种或多种。作为一种最优选方案，所述热塑助剂为山梨醇。作为一种优选方案，所述复合成核剂所述复合成核剂为纳米滑石粉、纳米级轻质碳酸钙、TMC-200、TMC-210、TMC-300、TMC-306、TMC-328、KL-4300、KL-4376、KL4370B中的两种或多种。作为一种最优选方案，所述复合成核剂为纳米滑石粉、TMC-328按照重量比1：1.5混合。作为一种优选方案，所述功能助剂为润滑剂、抗氧化剂、增韧相容助剂中的一种或多种。作为一种最优选方案，所述功能助剂由润滑剂、抗氧化剂、增韧相容助剂按照重量比为1：1：1组成。作为一种优选方案，所述润滑剂为脂肪酸酰胺类、液体石蜡、固体石蜡、微晶石蜡、聚乙烯蜡、聚四氟乙烯蜡、脂肪酸中的一种或多种。作为一种最优选方案，所述润滑剂为液体石蜡。作为一种优选方案，所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂622、抗氧剂215、抗氧剂B215、抗氧剂B561、抗氧剂BHT、抗氧剂T502、抗氧剂DSTOP、维生素E中的一种或多种。作为一种最优选方案，所述抗氧化剂为抗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物基可降解刀叉材料，其特征在于，所述生物基可降解刀叉材料由以下重量份原料制成：8~25份秸秆纤维、8~25份植物淀粉、10~60份脂肪族聚酯、1~6份钠基蒙脱土、1~6份疏水助剂、4~12份热塑助剂、1~6份复合成核剂、1~6份功能助剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物基可降解刀叉材料，其特征在于，所述生物基可降解刀叉材料由以下重量份原料制成：8~25份秸秆纤维、8~25份植物淀粉、10~60份脂肪族聚酯、1~6份钠基蒙脱土、1~6份疏水助剂、4~12份热塑助剂、1~6份复合成核剂、1~6份功能助剂。


2.根据权利要求1所述的生物基可降解刀叉材料，其特征在于，所述生物基可降解刀叉材料由以下重量份原料制成：15份秸秆纤维、15份植物淀粉、30份脂肪族聚酯、3份钠基蒙脱土、2份疏水助剂、8份热塑助剂、4份复合成核剂、3份功能助剂。


3.根据权利要求1所述的生物基可降解刀叉材料，其特征在于，所述秸秆纤维为玉米秸秆纤维、小麦秸秆纤维、大豆秸秆纤维、谷糠纤维、稻壳纤维、木质纤维中的一种或多种；所述植物淀粉为马铃薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、木薯淀粉、芋头淀粉中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的生物基可降解刀叉材料，其特征在于，所述钠基蒙脱土为改性钠基蒙脱土，所述改性钠基蒙脱土的制备方法为：将50～70份乙醇加入到80～120份去离子水中配置成乙醇水溶液，将10～20份钠基蒙脱土加入到乙醇水溶液中，超声处理15～25min，形成稳定的悬浮溶液，按阳离子交换容量60～80mmol/100g钠基蒙脱土计算，加入十八烷基二甲基叔胺，充分反应，用乙醇洗涤2～4次，干燥，研磨，即得所述的改性钠基蒙脱土。


5.根据权利要求1所述的生物基可降解刀叉材料，其特征在于，所述脂肪族聚酯为聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯中的一种或两种；所述疏水助剂为乙烯基三乙氧基硅烷、KH-570、KH-550、KH-560、KH-590、三异硬脂酰钛酸异丙脂、三油酰基钛酸异丙脂、十二烷基苯磺酰基、花生油、铝酸脂偶联剂、铝钛复合偶联剂、硬脂酸中的一种或多种。


6.根据权利要求1所述的生物基可降解刀叉材料，其特征在于，所述热塑助剂为1，4-丁二醇、2，5-己二醇、丙三醇、乙二醇、丙二醇、山梨醇、木糖醇、麦芽糖醇、甲酰胺、乙酰胺中的一种或多种；所述复合成核剂为纳米滑石粉、纳米级轻质碳酸钙、TMC...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆栓，吕敬先，
申请(专利权)人：深圳国至新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44