一种仿瓷餐具用环保材料及其制备方法
【专利摘要】一种仿瓷餐具用环保材料，是由谷类蛋白质塑料、热稳定剂、增强剂及交联剂制成，其制备方法是将谷类蛋白质塑料与热稳定剂和增强剂加温混合为预混合料，经塑化、混合、造粒、冷却为粒料，粒料与交联剂混合均匀后粉碎加工为生物基仿瓷餐具材料。采用本发明制备的仿瓷餐具材料具有以下优点：1、使用材料为安全的生物质材料，制备工艺简单，可连续生产；2、制备的材料可在现有的仿瓷餐具成型加工线上直接应用，不增加新生产设备；3、生产的仿瓷餐具克服了目前三聚氰氨—甲醛树脂仿瓷餐具存在的安全卫生性、微波炉中不能应用问题。
【专利说明】一种仿瓷餐具用环保材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种餐具材料及其制备方法，具体的是一种仿瓷餐具用环保材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]仿瓷餐具是一种以树脂为原料加工制作的外观类似于瓷的餐具，比瓷坚实，不易碎，而且色泽鲜艳，光洁度强，极受儿童喜爱。目前我国制造仿瓷餐具的材料主要为三聚氰氨一甲醛树脂，又称蜜胺树脂，其生产的仿瓷餐具存在以下不足:(1)餐具残留三聚氰氨、甲醛，会对人体健康造成危害；(2)餐具不能用于微波炉中使用；(3)餐具使用废弃后不可生物降解，对环境有影响。
[0003]蛋白质塑料是可生物降解材料领域应用广泛的天然高分子材料之一，蛋白质塑料为可再生资源制备、生物可降解和生物相容的环境友好型材料，且可以进行物理和化学改性提高材料的性能。目前，植物蛋白塑料主要以大豆蛋白、玉大米蛋白、小麦蛋白、大米蛋白和葵花子蛋白为原料。蛋白质塑料尤其谷类蛋白质塑料是无有害物质且可降解的优良生物塑料材料，由于蛋白质具有热解的性能，直接应用制造仿瓷餐具其耐热性和强度性能较低，不能满足仿瓷餐具在使用期的正常使用，植物蛋白塑料限制了在环保型仿瓷餐具生产中的应用。目前由谷类植物蛋白塑料用于生产环保型仿瓷餐具材料技术未见报道。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有仿瓷餐具存在的不足，提供一种仿瓷餐具用环保材料及其制备方法。由该制备方法生产的仿瓷餐具材料可用于替代目前传统的三聚氰氨一甲醛树脂仿瓷餐具材料，克服其存在的不足，可用于作为食品接触材料，生产环保型仿瓷餐具。
[0005]本发明的技术方案是这样实现的:一种仿瓷餐具用环保材料，其特征在于它是由下述质量百分比的原料制成:谷类蛋白质塑料65-85%、热稳定剂0.5-5%、增强剂10-30%及交联剂0.5-2%，其制备方法是将谷类蛋白质塑料与热稳定剂和增强剂加温混合为预混合料，经塑化、混合、造粒、冷却为粒料，粒料与交联剂混合均匀后粉碎加工为生物基仿瓷餐具材料。
[0006]所述的谷类蛋白质塑料的原料为大米蛋白质、小麦蛋白质或玉米蛋白质中至少一种；所述的热稳定剂为生物基环氧化大豆油、维生素C或维生素E中至少一种；所述的增强剂为生物碳酸钙为牡蛎粉，粒度为325-1250目；所述的交联剂为生物材料京尼平、单宁酸中至少一种。
[0007]—种仿瓷餐具用环保材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下:
(1)将谷类蛋白质塑料与热稳定剂和增强剂加入混合机加温至80-120°C，混合均匀为预混合料；
(2)预混合料加入双螺杆挤出造粒机中塑化、混合、挤出造粒、冷却为粒料，塑化温度为145-185°C ；(3)粒料与交联剂进行混合处理均匀后粉碎为生物基仿瓷餐具材料；
(4)生物基仿瓷餐具材料的物理性能:拉伸强度为60-85Mpa、断裂伸长率/%为2_6%、热变形温度(0.45MPa) /V为 145-165°C、冲击强度 3-10/KJ/m2。
[0008]步骤(3)所述的粉碎粒度大于或等于100目，粉碎温度为低于45°C。
[0009]由于本发明是用于制作餐具，本发明选择的原料及添加剂都是生物基产品，环保无毒，热稳定剂是采用了可食用的植物环氧化大豆油、维生素C或维生素E ;增强剂也是采用的无毒害的生物碳酸钙，交联剂为生物材料京尼平或单宁酸，从原料上杜绝了三聚氰胺和甲醛，这些材料在微波炉加热后不会释放毒性物。由于植物蛋白质塑料具有亲水性和耐热性问题，直接用于制作餐具会出现水解和降解问题，如要用于制作符合使用期满足耐久性仿瓷餐具，需要选择合适的交联剂进行交联以改善其性能的不足。本发明是通过生物材料京尼平或单宁酸进行交联，加强了蛋白质分子间或分子内的键合作用，改善蛋白质塑料的机械性能和增加材料的强度。植物蛋白质塑料加工热稳定性较差，制作的餐具材料过程容易受热导致性能变化，本发明采用了可食用的植物环氧化大豆油、维生素C或维生素E，改善了植物蛋白质塑料加工热稳定性。本发明采用无毒害的生物碳酸钙作为增强剂，使得蛋白质塑料的强度得到提高，加工成型产品外观具有显著的仿瓷效果；本发明采用的各种添加剂使蛋白质塑料制作的餐具材料的加工热稳定性、成型流动性、机械性能和外观满足餐具的生产加工各项技术要求。本发明是将谷类蛋白质材料、热稳定剂、增强剂及交联剂按特定的配比及加工方法制为环保型生物基仿瓷餐具材料。该材料可满足餐具使用期内加热、高温清洗的使用需要，在使用3年餐具废弃后材料将在环境中自然降解。由于材料中无三聚氰胺和甲醛，微波炉加热后不会释放毒性物，解决了目前三聚氰氨一甲醛树脂仿瓷餐具不能用于微波炉加热的问题，是一种环境友好生物高分子材料。为防止材料加工过程的交联，在粒料冷却后与交联剂混合均匀后粉碎过程，粉碎温度控制为低于45°C。
采用本发明制备的仿瓷餐具材料具有以下优点:
1、使用材料为安全的生物质材料，制备工艺简单，可连续生产； 2、制备的材料可在现有的仿瓷餐具成型加工线上直接应用，不增加新生产设备；
3、生产的仿瓷餐具克服了目前三聚氰氨一甲醛树脂仿瓷餐具存在的安全卫生性、微波炉中不能应用问题。
[0010]4、生产的仿瓷餐具废弃后可生物降解，不污染环境，有利环境保护。
[0011]5、用本发明的材料制造的餐具外形美观，色泽鲜艳，表面光洁，组织细腻，具有陶瓷的质感，坚实，不易碎。用本发明的材料生产的餐具的机械强度与传统仿瓷餐具的机械强度相问。
[0012]下面结合实施例对本发明进一步说明，但并不表示对本发明的限制。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明的生产工艺的流程图1混合机、2挤出造粒机、3切粒机、4储料箱、5混合机、6磨粉机、7分选机、8包装机。
【具体实施方式】
[0014]一种仿瓷餐具用环保材料及其制备方法，1-5实施方式的组方见表1，具体步骤如下:
(1)按质量百分比备下述原料:谷类蛋白质塑料65-85%、热稳定剂0.5-5%、增强剂10-30%及交联剂0.5-2%，所述的为谷类蛋白质塑料中蛋白质含量大于85%，所述的为谷类蛋白质塑料为大米蛋白质塑料、小麦蛋白质塑料或玉米蛋白质塑料；热稳定剂为环氧化大豆油、维生素C或维生素E中至少一种；增强剂为生物基钙材料中至少一种，所述的生物碳酸钙是牡蛎壳粉，粒度为325-1250目；生物交联剂为京尼平或单宁酸中至少一种；
(2)将谷类蛋白质塑料与热稳定剂和增强剂加入混合机1加温至80-120°C，混合均匀为预混合料；
(3)预混合料加入双螺杆挤出造粒机2中塑化、混合、由切粒机3切粒、冷却为粒料进入储料箱4，塑化温度为145-185°C ；
(4)粒料与交联剂进入混合机5混合均匀，造粒为颗粒型环保型生物基仿瓷餐具材料；也可将粒料与交联剂进入混合机5混合均匀，在磨粉机6粉碎，经分选机7分选，包装机8包装为粉末型生物基仿瓷餐具材料，所述的粉料粒度至少为100目，粉碎温度为低于45°C。
[0015](5)检验生物基仿瓷餐具材料:拉伸强度为60_85Mpa、断裂伸长率/%为2_6%、热变形温度(0.45MPa) /℃为 145-165°C、冲击强度 3-10/KJ/m2。
[0016]表1 实施例1- 5原料组成、数量及检验数据表
【权利要求】
1.一种仿瓷餐具用环保材料，其特征在于，它是由下述质量百分比的原料制成:谷类蛋白质塑料65-85%、热稳定剂0.5-5%、增强剂10-30%及交联剂0.5_2%，其制备方法是将谷类蛋白质塑料与热稳定剂和增强剂加温混合为预混合料，经塑化、混合、造粒、冷却为粒料，粒料与交联剂混合均匀后粉碎加工为生物基仿瓷餐具材料。
2.根据权利要求1所述的一种仿瓷餐具用环保材料，其特征在于，所述的谷类蛋白质塑料的原料为大米蛋白质、小麦蛋白质或玉米蛋白质中至少一种；所述的热稳定剂为生物基环氧化大豆油、维生素C或维生素E中至少一种；所述的增强剂为生物碳酸钙为牡蛎粉，粒度为325-1250目；所述的交联剂为生物材料京尼平、单宁酸中至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种仿瓷餐具用环保材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下: (I)将谷类蛋白质塑料与热稳定剂和增强剂加入混合机加温至80-120°C，混合均匀为预混合料； (2 )预混合料加入双螺杆挤出造粒机中塑化、混合、挤出造粒、冷却为粒料，塑化温度为145-185°C ； (3)粒料与交联剂进行混合处理均匀后粉碎为生物基仿瓷餐具材料； (4)生物基仿瓷餐具材料的物理性能:拉伸强度为60-85Mpa、断裂伸长率/%为2_6%、热变形温度(0.45MPa) /V为 145-165°C、冲击强度 3-10/KJ/m2。
4.根据权利要求1所述的一种仿瓷餐具用环保材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的粉碎粒度大于或等于 100目， 粉碎温度为低于45°C。
【文档编号】C08K3/26GK103881399SQ201210560907
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年12月21日 优先权日:2012年12月21日
【发明者】刘玉强, 颜丽, 周兴伟, 王颖臻 申请人:昆明学院