一种餐具用生物高分子复合材料及其制备方法
【专利摘要】一种餐具用生物高分子复合材料，由下述原料制成：生物基高分子，纤维素晶须，生物碳酸钙，加工助剂组成。其制备方法，（1）材料的预处理加工：生物基高分子材料、纤维素晶须和生物碳酸钙等分别进行干燥处理；（2）配料，各种原料投入高搅机中进行预混合，混合温度低于120℃，原料预混合均匀得混合料；（3）用双螺杆挤出混合造粒。本发明采用可再生的全生物质材料来制备，有利于资源利用与环境保护。本发明生产方法简单、工艺流程短、可用现有塑料加工设备进行工业生产应用。为环保餐具的生产制造提供了一种安全健康的餐具材料，特别适用于替代密胺仿瓷餐具材料。
【专利说明】一种餐具用生物高分子复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种生物高分子复合材料，具体地说是一种餐具用生物高分子复合 材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 塑料餐具目前已广泛应用于人们的日常生活中，但是目前的塑料餐具原料大多来 源于石化材料，从长远看资源有限，并且各种塑料餐具的存在卫生安全问题，尤其是用途广 泛的密胺塑料仿瓷餐具，是由三聚氰胺-甲醛树脂材料制造，存在卫生安全的健康问题，并 且不能用于微波炉中进行加热使用。因此，开发环保健康安全的新性餐具材料是塑料餐具 材料代替传统塑料是餐具生产行业特别是密胺塑料仿瓷餐具行业十分关注的问题。生物高 分子材料是基于可再生资源的安全卫生、环境友好的材料，是餐具生产应用的首选材料。但 是如以单一的生物高分子材料作为餐具材料，存在强度低、耐热性不佳的缺点，影响了其工 业生产的应用。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于为解决目前塑料餐具不安全和不环保，影响使用人的健康问 题，以及单一的生物高分子材料作为餐具材料，存在强度低、耐热性不佳的技术不足，提供 一种餐具用生物高分子复合材料及其制备方法的技术方案。
[0004] 本发明的技术方案：一种餐具用生物高分子复合材料，由下述质量份的原料制成： 生物基高分子30-65,纤维素晶须20-50,生物碳酸钙10-20,加工助剂1. 5-5。
[0005] 所述的生物基高分子为聚乳酸、生物基聚酯（PET)、生物基聚羟基烷酸酯或杜仲橡 胶中的至少一种。
[0006] 所述的纤维素晶须为木纤维素、竹纤维素、麻纤维素晶须中的至少一种。
[0007] 所述的生物碳酸钙为牡蛎生产碳酸钙，贝壳生产碳酸钙和壳聚糖生产碳酸钙中的 至少一种，粒度为1250目以上。
[0008] 所述的加工助剂为棕榈蜡、米糠蜡和漆蜡中的至少一种。
[0009] -种餐具用生物高分子复合材料的制备方法，具体为以下步骤： (1) 材料的预处理加工：生物基高分子材料、纤维素晶须和生物碳酸钙干燥处理，干燥 条件为 100-120°C，0. 5-2 小时； (2) 按权利要求1配料，原料投入高搅机中进行预混合，混合温度低于120°C，原料混合 均勻为混合料； (3) 将上述混合料加入双螺杆挤出造粒机料斗，由螺旋输送进入双螺杆挤出造粒机中 进行造粒，温度145-185°C，粒料风冷为餐具用生物高分子复合材料。
[0010] 所述的餐具用生物高分子复合材料成型采用常规塑料的注塑、模压和挤压方式进 行成型生产各种餐具。
[0011] 本发明的特点在于将多种生物高分子材料进行复合改性加工，以提高材料的综合 性能，可满足餐具材料的应用条件要求。纤维晶须和生物碳酸钙的有机/无机复合改性，可 全面提高生物高分子材料的强度和耐热性能，为餐具的环保化提供了一种新复合材料。本 发明原料中的生物高分子是直接来源于生物质或通过生物学或化学途径而获得的高分子 材料，其来源于可再生资源，不消耗石化资源，属于环境友好材料。加工助剂为各种生物蜡 材料，使用安全环保。
[0012] 本发明生物高分子复合材料的添加原料中的纤维素晶须是来源于植物的纳米纤 维，具有较大比表面积，较高力学性能，是一种高分子材料理想的增强剂。本发明原料中的 生物碳酸钙是从生物体原料出发加工生产的新补强材料，其无毒安全，并且添加于高分子 材料中可以同时取到增韧增强的双重作用。本发明原料中的生物蜡作为生物来源制备的材 料，添加于生物高分子复合材料中可以改善复合材料的加工与成型性能，并且改善餐具产 品的外观光泽性。本发明的主要原料生物高分子来源于可再生资源，可节约石油原料资源， 减少对石化原料的依赖。本发明的主要原料为天然材料，其废弃物可在自然环境中生物降 解，有利于环境保护。本发明主要原料来源于天然材料，辅助材料安全无毒，所制作的餐具 安全可靠。本发明的制备工艺、简单方便，制作成本低。本发明可广泛适用于各种塑料餐具 生产应用，尤其可用于替代密胺仿瓷餐具材料生产环保仿瓷餐具，解决密胺仿瓷餐具存在 安全卫生问题。
[0013] 本发明具有以下优点： (1)由于采用可再生的全生物质材料来制备，对资源利用与环境保护具有实际意义。
[0014] (2)纤维素晶须与生物碳酸钙复合增强改性，可大大提高生物高分子材料的强度 与耐热性，满足环保餐具的应用技术要求。
[0015] (3)生产方法简单、工艺流程短、可用现有塑料加工设备进行工业生产应用。
[0016] (4)为环保餐具的生产制造尤其是密胺仿瓷餐具生产，提供了一种安全卫生的新 型替代材料。
【具体实施方式】
[0017] 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。
[0018] 实施例1 生物基聚乳酸（PLA 4032D )30 kg，杨木纤维素晶须50 kg，粒度为1250目，牡蛎碳酸 钙15 kg，棕榈蜡3 kg，米糠蜡2kg。其中聚乳酸和木纤维素晶须先经120°C温度0.5-2小 时烘干后，与其它材料一起投入高搅机中进行预混合加工为混合料；混合均匀处理后的混 合料投入挤出机中进行挤出造粒加工，挤出造粒加工温度在150-180°C之间，造粒后由风冷 切粒方式回收。造粒后生物高分子复合材料，可采用普通塑料的注塑、模压和挤压方式进行 成型环保型仿瓷餐具。
[0019] 实施例2 生物基聚酯（PET) 45 kg，剑麻纤维素晶须40 kg，粒度为1500目，生物贝壳碳酸钙20 kg，米糠蜡2.5 kg，加工方法同实施例1。
[0020] 实施例3 生物基聚羟基烷酸酯45 kg，杜仲橡胶20 kg，竹纤维素晶须20 kg，粒度为1350目，壳 聚糖碳酸钙10 kg，漆蜡I. 5 kg。加工方法同实施例1。
[0021] 实施例1-3的材料物理机械性能
【权利要求】
1. 一种餐具用生物高分子复合材料，其特征在于由下述质量份的原料制成：生物基高 分子30-65,纤维素晶须20-50,生物碳酸钙10-20,加工助剂1. 5-5。
2. 根据权利要求1所述的一种餐具用生物高分子复合材料，其特征在于，所述的生物 基高分子为聚乳酸、生物基聚酯（PET)、生物基聚羟基烷酸酯或杜仲橡胶中的至少一种。
3. 根据权利要求1所述的一种餐具用生物高分子复合材料，其特征在于，所述的纤维 素晶须为木纤维素、竹纤维素、麻纤维素晶须中的至少一种。
4. 根据权利要求1所述的一种餐具用生物高分子复合材料，其特征在于，所述的生 物碳酸钙为牡蛎生产碳酸钙，贝壳生产碳酸钙和壳聚糖生产碳酸钙中的至少一种，粒度为 1250目以上。
5. 根据权利要求1所述的一种餐具用生物高分子复合材料，其特征在于，所述的加工 助剂为棕榈蜡、米糠蜡和漆蜡中的至少一种。
6. 根据权利要求1所述的一种餐具用生物高分子复合材料的制备方法，其特征在于， 具体为以下步骤： (1) 材料的预处理加工：生物基高分子材料、纤维素晶须和生物碳酸钙干燥处理，干燥 条件为 100-120°C，0. 5-2 小时； (2) 按权利要求1配料，原料投入高搅机中进行预混合，混合温度低于120°C，原料混合 均匀为混合处理料； (3 )造粒：将上述混合处理料加入双螺杆挤出造粒机料斗，由螺旋输送进入双螺杆挤出 造粒机中进行挤出造粒，温度145-185°C，粒料风冷为餐具用生物高分子复合材料。
7. 根据权利要求1所述的一种餐具用生物高分子复合材料的制备方法，其特征在于， 所述的餐具用生物高分子复合材料，采用常规塑料的注塑、模压和挤压方式进行成型各种 餐具。
【文档编号】C08L91/06GK104312117SQ201410540315
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】刘玉强, 颜丽, 王颖臻, 陈俊 申请人:昆明学院