一种抗菌可生物降解餐具及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抗菌可生物降解餐具及其制备方法，可降解餐具包含以下重量份的组分：淀粉40‑70份，PLA 20‑30份，PBAT 5‑15份，植物纤维10‑15份，相容剂10‑15份，扩链剂1‑3份，抗菌剂10‑15份；其制备方法为：改性淀粉的制备‑原料预处理‑原料混合‑挤出造粒‑注塑成型制备得到可降解餐具；本发明专利技术的可降解餐具以改性淀粉为主料，添加PLA、PBAT可生物降解材料改善性能，并添加特定种类的相容剂和抗菌剂使用，制备得到的餐具如餐盒等绿色环保，成本低，可降解性能优异，同时抗菌性能优异，力学性能好，耐刺破性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌可生物降解餐具及其制备方法
本专利技术涉及可生物降解食品包装材料
，尤其涉及一种抗菌、可生物降解餐具、特别是可生物降解餐盒及其制备方法。
技术介绍
随着经济发展，生活节奏在不断加快，快餐食品被广泛接受，为适应环保要求，一次性可生物降解餐盒的市场应运而生。目前经济环保的可降解快餐盒多是以植物纤维如秸秆、稻草等、淀粉如玉米淀粉等为主料，填充无机填料等加工而成。如现有技术CN111423737A公开一种生物基可降解餐盒及其制备方法，以秸秆粉、疏水助剂、润滑剂、反应性助剂、可生物降解高分子化合物、抗氧化剂、接枝处理助剂/增韧相容助剂、抗菌剂为原料制备得到，通过将秸秆粉进行凝胶、塑化、接枝、抗氧化、偶联、抗菌处理，得到性能优异的可降解餐盒材料，在60天能够降解72.3％，能够在144天内完全降解，有效解决白色污染。现有技术CN108420166A公开一种高铁专用淀粉环保餐盒，采用淀粉及纤维素纤维的混合物为主料，所用辅料均为食用级或饲料级，并经过热压模塑成型技术制作而成，制备淀粉全降解环保餐盒，具有隔热、保温、使用性能优良，可用作微波炉加热、废弃后降解迅速、不污染环境等。上述现有技术中虽然能够在一定程度解决餐盒可降解，治理白色污染的问题，但以淀粉或植物纤维为主料制备得到的可降解餐盒抗拉力差，易碎裂等技术问题。现有的可降解塑料中开始选用生物可降解树脂如PLA、PBAT等生物基材料作为添加剂，改善材料的力学性能差、易碎裂等问题。聚乳酸(PLA)是一种重要的生物基可降解塑料，由于其易加工、机械强度高等优异性能,在替代石油基非降解塑料方面具有巨大的潜力而以PLA为原料制备的食品包装袋、一次性餐具等产品不仅不影响正常使用，同时其废弃物可降解，对环境不会带来任何污染。尽管PLA具有良好的特性，但PLA是一种半结晶聚合物，由于其在常规加工技术中的极慢的结晶速度和快速的冷却速度，在加工后常常变成非晶态，因此固有地变脆，与传统的石油聚合物相比，PLA的性能(如蒸气/气体阻隔性，抗冲击性和熔体粘度)通常不足，这限制了其功能性应用。目前，提高PLA韧性的方式主要由共聚改性、增塑改性和熔融共混改性，熔融共混由于加工操作简单、成本低被广泛采用。聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)是一种生物可降解脂肪族-芳香族共聚酯，它是由己二酸、对苯二甲酸、1,4-丁二醇为原料通过直接酯化或酯交换的方法合成。PBAT同PLA一样都是常见的生物可降解塑料，能在较短时间内降解，不会对环境造成危害。因为其玻璃化转变温度非常低，在室温下为橡胶态，因此PBAT的柔韧性非常好，而且PBAT抗撕裂强度高、易于加工、热稳定性好，被广泛用于包装袋、膜等领域。将PLA与生物可降解的柔性树脂聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)共混,可以在不牺牲其生物降解性的前提下提高PLA的韧性，但PLA与PBAT不相容，受力时不能进行界面间的应力传递，影响材料进一步性能的提升，选择合适的增溶剂进行改性对于提高共混物的相容性具有重要意义。了满足可降解生物材料制备的包装袋、膜、餐具等具备优异的抗菌性能，通常需添加抗菌剂使用，常用的抗菌剂种类包括无机抗菌剂、有机抗菌剂等。现有技术CN110358264A公开了一种生物基环保包装袋及其制备方法，以淀粉、PBAT、PLA为原料，具体的玉米淀粉20-40份，PBAT50-70份，PLA10-20份，甘油5-10份，马来酸酐0.1-1份，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1-5份，开口剂0.1-1份，抗菌剂1-3份，滑石粉1-3份，碳酸钙1-3份，扩链剂0.1-1份，提高了包装袋的降解性能，绿色环保，同时降低了成本，通过加入抗菌剂提高了氧化锌、氧化铜或磷酸二氢铵使用提高包装袋的抗菌防霉性能，具体通过原料前处理-原料混合-挤出造粒-粒料混合-挤出吹膜-收卷制成包装袋。现有技术CN109401225A公开了一种生物可降解保鲜膜及其制备方法，其原料主要有50-60份PBAT，15-30份改性淀粉，20-40份聚乳酸，3-10份生物降解脂肪族-芳香族共聚酯，3-10份甲基羟丙基纤维素醚，2-8份纳米滑石粉，0.1-0.5份扩链剂，0.2-0.8份抗氧剂和0.2-0.6份润滑剂制成，通过各组分的协同作用，在提高保鲜膜产品韧性、可塑性、强度以及可降解性的同时，大大降低了成本，有利于规模化生产和应用。现有技术CN108752884A公开了一种高抗菌性PLA/PBAT材料及其制备方法与应用，具体的先将无机填料在负压条件下与锌盐水溶液混合，再碱化、热处理，偶联，可获得ZnO均匀粉末的抗菌性填料，最后与PLA和PBAT混合得到高抗菌性PLA/PBAT材料，可提高材料的抗菌效率，并避免由于直接填充纳米ZnO导致材料力学性能下降。现有技术CN111286178A公开了一种抗菌可降解吹塑薄膜材料，所述材料的制备原料包括基体树脂、稳定剂、降解添加剂、偶联剂、相容改性剂、抗菌剂和助剂，所述基体树脂包括PLA、PBS、PHA或PBAT中的至少一种，采用的抗菌剂为改性木质纤维素，改性壳聚糖或苦参碱，该材料不仅能够满足吹塑工艺的需求，同时还具有良好的抗菌功能，通过添加纳米二氧化硅、纳米二氧化钛和纳米氧化铈等成分不仅能够增强材料的力学性能和稳定性，同时还能辅助抑菌。现有制备的可生物降解餐具如餐盒等多关注提高材料生物降解率、力学性能、抗菌性能、耐热性等某一方面，也未解决餐盒在挤压时容易被承装的硬物刺破而导致菜汤等溢出的问题。针对针对现有技术中提供的可生物降解餐盒无法同时满足可降解性、力学性能、抗菌性以及耐刺破性能等问题，本专利技术提供了一种可生物降解餐盒，生物降解率高，力学性能好，抗菌性能以及耐刺破性能优异。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种具备优异的生物降解性能、力学性能、抗菌性能、耐刺破性能可生物降解餐具。在本专利技术的一个技术方案中，提供了一种抗菌可生物降解餐具，其包括以下原料组分：淀粉40-70份PLA20-30份PBAT5-15份植物纤维10-15份相容剂10-15份扩链剂1-3份抗菌剂10-15份。本专利技术中使用的淀粉选自玉米淀粉、小麦淀粉、甘薯淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉等中的一种或多种，天然淀粉资源丰富、成本低、降解率高，但其分子中含有大量的羟基，具有较强的亲水性，与生物可降解树脂相容性差，优选使用上述淀粉的改性淀粉，具体的通过将淀粉与甘油按照质量比为2-5:1混合，在混合物中加入淀粉质量的2-5％的马来酸酐，充分混合后，经过双螺杆挤出机挤出造粒，得到改性淀粉。本专利技术中使用的聚乳酸的重均分子量为10-30×104g/mol，如常用的商业牌号为4032D、3052D等。本专利技术中使用PBAT的数均分子量为2-5×104g/mol，如常用的商业牌号为Ecoflex-F-blend-C1200、TH-801T等。本专利技术中使用的植物纤维选自秸秆纤维，棉纤维、麻纤维、竹纤维、木浆纤维等中的一种或多种，优选地所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗菌可生物降解餐具，其特征在于：包含以下重量份数的组分：淀粉40-70份，PLA 20-30份，PBAT 5-15份，植物纤维10-15份，相容剂10-15份，扩链剂1-3份，抗菌剂10-15份；/n其中相容剂为端羟基聚乳酸低聚物和含环氧基的乙烯基聚合物；抗菌剂为碳纳米管-羧甲基壳聚糖-银的复合抗菌剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗菌可生物降解餐具，其特征在于：包含以下重量份数的组分：淀粉40-70份，PLA20-30份，PBAT5-15份，植物纤维10-15份，相容剂10-15份，扩链剂1-3份，抗菌剂10-15份；
其中相容剂为端羟基聚乳酸低聚物和含环氧基的乙烯基聚合物；抗菌剂为碳纳米管-羧甲基壳聚糖-银的复合抗菌剂。


2.根据权利要求1所述的抗菌可生物降解餐具，其特征在于：所述的淀粉选自玉米淀粉、小麦淀粉、甘薯淀粉、红薯淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉等中的一种或多种。


3.根据权利要求2所述的抗菌可生物降解餐具，其特征在于：所述淀粉为改性淀粉，其通过将淀粉与甘油按照质量比为2-5:1混合，接着加入淀粉质量的2-5％的马来酸酐，充分混合后，经过双螺杆挤出机挤出造粒，得到改性淀粉。


4.根据权利要求1-3任一项所述的抗菌可生物降解餐具，其特征在于：端羟基聚乳酸低聚物的分子量为400-1200，含环氧基的乙烯基聚合物的环氧值为0.20-0.80mmol/g。


5.根据权利要求1-4任一项所述的抗菌可生物降解餐具，其特征在于：所述端羟基乳酸低聚物与含环氧基的乙烯基聚合物两者的重量比为3-5:1。


6.根据权利要求1-5任一项所述的抗菌可生物降解餐具，其特征在于：所述扩链剂选自二恶唑啉类扩链剂、官能度大于2的异氰酸酯类扩链剂以及环氧类扩链剂中的一种或多种，优选二噁唑啉类扩链剂与异氰酸酯扩链剂的混合物，更优选二噁唑啉类扩链剂与异氰酸酯扩链剂两者的质量比为1-4：4-1。

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【专利技术属性】
技术研发人员：俞祺尔，裘辰豪，
申请(专利权)人：杭州之西科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33