石墨烯可降解餐盒及其制备方法技术

本发明专利技术属于石墨烯技术领域，具体涉及一种新型石墨烯可降解餐盒及其制备方法。针对现有PLA制备餐盒存在的制备工艺复杂，生产成本高，抗菌性能不好的问题，本发明专利技术提供了一种石墨烯可降解餐盒，该餐盒在制备时加入了氧化石墨烯，先将氧化石墨烯制备成抗菌剂，再在此基础上，通过与聚乳酸有效结合，提高聚乳酸的抗菌性能和机械强度，制备成三层结构的可降解餐盒。本发明专利技术的餐盒抗菌性能更好，抗菌时间更长，同时还大大降低了餐盒的重量。本发明专利技术餐盒制备方法简单，性能优异，适宜工业化生产。适宜工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯可降解餐盒及其制备方法


[0001]本专利技术属于石墨烯
，具体涉及一种新型石墨烯可降解餐盒及其制备方法。

技术介绍

[0002]一次性餐盒是种比较常见的消费品，国内快餐行业的发展，使其需求量与日俱增。随着环境污染日益加重和对卫生安全问题的不断重视，一次性餐盒的安全性、环保性被推到风口浪尖。国家有关部门已限令从2000年10月30日起，在全国范围内禁止使用一次性发泡塑料餐具。所以，使用天然可降解的高分子材料代替以石油为原料合成的高分子材料制作可降解餐具已是必然，且拥有广阔的应用场景。
[0003]可降解餐具是指可在自然环境微生物(细菌、霉菌、藻类)酶作用下，发生生物化学反应，引起外观霉变到内在质量变化，最终形成二氧化碳和水的餐具。目前的一次性餐具按原材料来源、生产工艺、降解方式和回收水平分为以下三大类：1、生物降解类：如纸制品(含纸浆模塑型、纸板涂膜型)、食用粉模塑型、植物纤维模塑型等；2、光/生物降解性材料类：光/生物降解塑料(非发泡)型，如光生物降解PP类；3、易于回收利用材料类：如聚丙烯类(PP)、高抗冲聚苯乙烯类(HIPS)、双向拉伸聚苯乙烯(BOPS)、天然无机矿物填充聚丙烯复合材料制品等。
[0004]应用最广、产量最大的主要是PLA和PBAT两类可降解塑料，PLA可应用于食品包装领域的一次性饭盒、食品饮料外包装和高附加值薄膜；还可应用于生物医疗领域，用于医用缝合线、药物控释载体、骨科内固定材料、工程支架、药品缓释控制材料、眼科材料等方面。但目前还少有生产PLA可降解餐盒的，主要是加工技术尚未像通用塑料那么成熟，工艺复杂，成本高售价高，使用稳定性不足造成产品质量差等原因。
[0005]专利CN105440611A公开了一种具有抗菌阻隔性的高强韧聚乳酸薄膜，该复合薄膜由聚乳酸、EVOH、聚乳酸接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯辛烯、八臂马来酸酐、纳米TiO2、抗氧剂和抗紫外线剂制备而成，相比于纯PLA薄膜，其力学性能提高，阻隔性能增加，但存在的缺陷时使用的原料复杂，且产品的抗菌效果不好。
[0006]专利CN102550456A公开了一种采用二氧化钛、载银二氧化钛、载银氟石等超细抗菌粉体来制备抗菌聚乳酸母粒的方法，提高了纯PLA餐具的抗菌性能，但采用的抗菌粉体密度较大，增加了餐具产品的重量，且对金黄色葡萄球菌的抑菌率降低。
[0007]由此可见，现有的复合聚乳酸抗菌剂要么抗菌效果不好，要么制备工艺复杂，原料众多，难以工业化应用，为了拓宽聚乳酸的应用范围，将其应用于可降解餐盒领域，还需要进一步研究。

技术实现思路

[0008]本专利技术要解决的技术问题为：现有聚乳酸制备餐盒时，制备工艺复杂，生产成本高，抗菌性能不好的问题。
[0009]本专利技术解决上述技术问题的技术方案为：提供了一种石墨烯可降解餐盒的制备方法。该方法包括以下步骤：
[0010]a、将硫酸铜溶于去离子水中，形成硫酸铜溶液A；
[0011]b、将聚乙烯醇保温并搅拌，使其溶于去离子水，形成聚乙烯醇溶液B；
[0012]c、将溶液B放在磁力搅拌器里搅拌，搅拌的同时滴加溶液A，使铜离子溶于B中，得到溶液C；
[0013]d、将氧化石墨烯溶于去离子水中，超声搅拌形成稳定分散的悬浮液，将溶液C加入悬浮液中，转移至长玻璃管中，密封，先冷冻后解冻，重复数次后形成氧化石墨烯/铜复合材料；
[0014]e、洗涤、离心后，冷冻干燥，制得氧化石墨烯/铜复合抗菌剂；
[0015]f、将氧化石墨烯/铜复合抗菌剂与聚乳酸混合，得到复合抗菌母粒；
[0016]g、将复合抗菌母粒与PLA混合均匀，挤出后裁切、收卷，得到石墨烯可降解片材；
[0017]h、将淀粉、PLA与助剂混合均匀，挤出后裁切、收卷，得到混合可降解片材；
[0018]i、在两层步骤g制得的石墨烯可降解片材间放置一层步骤h制得的混合可降解片材，将三层片材加热软化，模压成型，裁剪后制备得到石墨烯可降解餐盒。
[0019]其中，步骤a中，所述的硫酸铜溶液的浓度为1～10mg/ml。
[0020]其中，步骤b中，所述聚乙烯醇保温的温度为65～100℃。
[0021]其中，步骤b中，所述聚乙烯醇溶液浓度为0.1～2g/ml。
[0022]其中，步骤c中，聚乙烯醇起保护作用。
[0023]其中，步骤c中，所述搅拌的时间为30～90min。
[0024]其中，步骤c中，溶液A与溶液B的体积比为0.5～4：2.5～9。
[0025]其中，步骤d中，所述的氧化石墨烯悬浮液的浓度为20mg/ml。
[0026]其中，步骤d中，所述的氧化石墨烯悬浮液与溶液C的体积比为1.5～4.5：4～8.5。
[0027]其中，步骤d中，冷冻是指在冰箱中冷冻到
‑
15～
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35℃，解冻是指在室温下放置至温度为20～30℃。
[0028]其中，步骤d中，重复次数为3～8次。
[0029]其中，步骤e中，所述冷冻干燥的温度为
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20～
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30℃，冷冻干燥时间为8～12h。
[0030]其中，步骤f中，复合抗菌母粒中，氧化石墨烯复合抗菌剂与聚乳酸的重量比为1～5：95～99。
[0031]其中，步骤f中，将氧化石墨烯复合抗菌剂与聚乳酸基体比例1～5：95～99加入双螺杆挤出机料斗中，通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，形成石墨烯复合聚乳酸复合抗菌母粒。
[0032]其中，步骤g中，所述复合抗菌母粒与PLA的重量比为：1～5：95～99。
[0033]其中，步骤g中，所述挤出是通过多流道控制挤出模头挤出，挤出温度为180～210℃。
[0034]其中，步骤h中，所述淀粉、PLA和助剂的重量比为：15～45：40～75：5～20。
[0035]其中，所述的助剂包括：碳酸钙、PBS和PBAT。碳酸钙用于提高片材的耐温性能和强度，也充当了成核剂的作用；PBS，用来提高耐温性能；PBAT，用来增韧。
[0036]进一步的，所述的助剂为：按重量份数计，25～50份碳酸钙，25～50份PBS，25～50
份PBAT。
[0037]其中，步骤h中，所述挤出是通过多流道控制挤出模头挤出，挤出温度为180～210℃。
[0038]其中，步骤i中，所述模压成型的设备为气压热成型机，成型温度为190～210℃。
[0039]本专利技术的有益效果为：
[0040]本专利技术制备了一种石墨烯可降解餐盒，为了减轻餐盒的重量，并达到良好的效果，本专利技术采用了氧化石墨烯，先将氧化石墨烯制备成抗菌剂，再在此基础上，通过与聚乳酸有效结合，提高聚乳酸的抗菌性能和机械强度，制备成三层结构的可降解餐盒。本专利技术制备的可降解餐盒为超低密度餐盒，大大降低了餐盒的重量，并且，还具有良好的抗菌效果，稳定性也更高。本专利技术制备石墨烯可降解餐盒的方法简本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.石墨烯可降解餐盒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、将硫酸铜溶于去离子水中，形成硫酸铜溶液A；b、将聚乙烯醇保温并搅拌，使其溶于去离子水，形成聚乙烯醇溶液B；c、将溶液B放在磁力搅拌器里搅拌，搅拌的同时滴加溶液A，使铜离子溶于B中，得到溶液C；d、将氧化石墨烯溶于去离子水中，超声搅拌形成稳定分散的悬浮液，将溶液C加入悬浮液中，转移至长玻璃管中，密封，先冷冻后解冻，重复数次后形成氧化石墨烯/铜复合材料；e、洗涤、离心后，冷冻干燥，制得氧化石墨烯/铜复合抗菌剂；f、将氧化石墨烯/铜复合抗菌剂与聚乳酸混合，得到复合抗菌母粒；g、将复合抗菌母粒与PLA混合均匀，挤出后裁切、收卷，得到石墨烯可降解片材；h、将淀粉、PLA与助剂混合均匀，挤出后裁切、收卷，得到混合可降解片材；i、在两层步骤g制得的石墨烯可降解片材间放置一层步骤h制得的混合可降解片材，将三层片材加热软化，模压成型，裁剪后制备得到石墨烯可降解餐盒。2.根据权利要求1所述的石墨烯可降解餐盒的制备方法，其特征在于：满足下述至少一项，步骤a所述的硫酸铜溶液的浓度为1～10mg/ml；或步骤b所述聚乙烯醇保温的温度为65～100℃；或步骤b所述聚乙烯醇溶液浓度为0.1～2g/ml；或步骤c所述搅拌的时间为30～90min；或步骤c溶液A与溶液B的体积比为0.5～4：2.5～9；或步骤d所述的氧化石墨烯悬浮液的浓度为20mg/ml；或步骤d所述的氧化石墨烯悬浮液与溶液C的体积比为1.5～4.5：4～8.5；或步骤d所述冷冻是指在冰箱中冷冻到
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15～
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【专利技术属性】
技术研发人员：于政中，潘登，张浩轩，梁迪斯，
申请(专利权)人：深圳环能石墨烯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：