本发明涉及一种耐高温憎水一次性餐具的制备方法，属于一次性餐具制造技术领域。
背景技术
近年来，随着经济和科学技术的飞速发展，人的生活节奏越来越快，一次性餐具的使用量逐年增多。市面上的一次性餐具主要包括快餐盒、筷子、勺子等。目前国内存在的一次性餐具主要有发泡类、塑料类、纸浆类、淀粉类。发泡类、塑料类餐具主要以石油为原料，其成分为聚乙烯或聚苯乙烯，它具有难分解，有毒，被埋在土壤里一百年不会降解等特点，在燃烧时会放出大量有毒的气体，对环境造成严重危害。用它来包装食品，对人体健康的危害也很大，特别是用它装较热的食品时，它内部的有害物质就会被吸出来，凝结在食物上，人吃了这样的食品，不仅肝脏、肾脏受损，而且机能还会发生变异；纸浆类餐具主要以木材为原料，严重消耗森林资源，成本较高，而且该类餐具刚性强度、防水、防油性能较差，其制造过程污水排放量大，带来的后果不亚于塑料所带来的白色污染；淀粉类餐具一般由红薯、玉米等淀粉为主要原料，加入发泡剂、润滑剂、稳定剂、偶联剂等成分，采用挤塑或注塑工艺得到。淀粉类餐具外表美观、容易降解，但在粮食紧缺的情况下不宜推广使用，而且该类餐具防水、防油性能较差，易脆裂、易吸潮、易被微生物侵蚀，很难在市场上大量推广。
植物纤维餐具是利用植物的根、茎、叶如麦秸、玉米秸、稻草、甘蔗渣等植物的纤维，通过与无毒无味不易分解的添加剂混合，在高温、高压条件下制作的碗、盒、杯、盘等餐具。具有生产过程清洁、无污染，原材料来源广泛，餐具易降解，所分解的产物不会污染环境，而且其可以增加土壤的肥力等优点，目前越来越深受消费者喜爱。但是目前此种植物纤维餐具使用性能不太好，寿命短，且抗菌性能差。
因此，亟需研制出一种能够解决上述问题的一次性餐具非常有必要。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对目前一次性餐具耐高温性能差，疏水性差，导致餐具沾水时易软化的缺陷，提供了一种耐高温憎水一次性餐具的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种耐高温憎水一次性餐具的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取等质量的秸秆和甘蔗渣混合得到混合物，依次用无水乙醇和蒸馏水清洗4～8次，将清洗后的混合物放入蒸汽爆破罐中，通入饱和蒸汽升高爆破罐中气压，恒压静置打开爆破罐得到爆破产物；
（2）将上述爆破产物放入马弗炉中升高温度预热，预热结束后将马弗炉中通入氮气，在氮气环境下升高马弗炉中温度恒温煅烧，制得煅烧产物；
（3）按重量份数计，称取3～5份上述煅烧产物、3～5份重铬酸钾、20～24份硫酸溶液投入烧杯中，将烧杯置于冰水浴中，恒温反应30～40min制得混合反应液，反应结束后向烧杯中加入混合反应液质量5～10%的3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，在超声震荡仪中超声震荡，再向烧杯中以50～70ml/min的速率通入氢气20～25min，过滤得到滤渣，将滤渣干燥并研磨得到研磨产物，备用；
（4）称取500～700g虾壳放入研磨机中研磨得到研磨产物，用氢氧化钠溶液浸渍研磨产物，再用搅拌器搅拌混合，在水浴锅中恒温反应，反应结束后抽滤得到滤饼，用蒸馏水清洗滤饼3～5次后干燥并研磨，过300目筛得到反应固体；
（5）将上述反应固体与菜籽油按质量比1:2混合，在超声震荡仪中超声震荡制得混合悬浊液，按重量份数计，称取10～12份混合悬浊液、25～28份备用的研磨产物、5～6份淀粉和2～3份桃胶投入不锈钢模具中，用液压机压制成型，放入烘箱中干燥固化，取出待其自然冷却至室温后，拆模即得耐高温憎水一次性餐具。
步骤（1）中所述的爆破罐中的气压为1.5～1.9mpa，恒压静置时间为15～20min。
步骤（2）中所述的马弗炉中预热温度为80～90℃，预热时间为100～120min，煅烧温度为280～320℃，恒温煅烧时间为2～3h。
步骤（3）中所述的硫酸溶液的质量分数为50～60%，超声震荡仪中的频率为35～38khz，震荡时间为30～40min。
步骤（4）中所述的氢氧化钠溶液的质量分数为10～15%，搅拌器的搅拌转速为500～600r/min，搅拌混合时间为10～15min，水浴锅中的水浴温度为35～45℃，恒温反应时间为3～4h。
步骤（5）中所述的超声震荡仪中的超声频率为35～40khz，超声震荡时间为30～40min，液压机中的压力为20～30mpa，烘箱中温度为105～110℃，干燥固化时间为20～24h。
本发明的有益技术效果是：
（1）本发明首先将秸秆和甘蔗渣放入蒸汽爆破罐中处理，处理后放入马弗炉中煅烧，煅烧后用重铬酸钾氧化然后加入有机硅烷改性得到研磨产物，再用氢气进行还原处理，最后将虾壳在碱性环境下水解并与菜籽油混合，加入研磨产物以及其它试剂混合放入模具中压制成型，制得耐高温憎水一次性餐具，本发明中以秸秆和甘蔗渣为原料，放入蒸汽爆破罐中，破坏植物纤维中的氢键以及分子间作用力的吸附从而分离出纤维素、植物纤维以及其它有机物质，然后放入马弗炉中碳化制成碳纤维，并利用重铬酸钾对碳纤维进行氧化处理，随后利用有机硅烷对氧化碳纤维进行偶联改性，引入环氧基团、硅元素以及其它官能团，使碳纤维与餐具中其它分子之间形成更多、更稳定的共价键、氢键、离子键吸附，从而形成致密稳定的空间结构，提高了餐具的耐高温性能，并且有机硅烷在纤维表层形成疏水膜层，提高餐具的疏水性能；
（2）本发明从虾壳中提取壳聚糖、半纤维素等有机物质，并将这些有机物质溶于菜籽油中，使这些有机物质表层附着一层油状薄膜，从而提高餐具的疏水效果，虾壳中提取的壳聚糖、半纤维等有机物质具有羟基、氨基等官能团，可以与有机硅烷结合，形成牢固的吸附作用，使餐具中内部空间结构交叉相连，从而提高了餐具的力学性能和耐热性，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
称取等质量的秸秆和甘蔗渣混合得到混合物，依次用无水乙醇和蒸馏水清洗4～8次，将清洗后的混合物放入蒸汽爆破罐中，通入饱和蒸汽升高爆破罐中气压至1.5～1.9mpa，恒压静置15～20min，打开爆破罐得到爆破产物；将上述爆破产物放入马弗炉中，升高温度至80～90℃，预热100～120min，预热结束后将马弗炉中通入氮气，在氮气环境下升高马弗炉中温度至280～320℃，恒温煅烧2～3h制得煅烧产物；按重量份数计，称取3～5份上述煅烧产物、3～5份重铬酸钾、20～24份质量分数为50～60%的硫酸溶液投入烧杯中，将烧杯置于冰水浴中，恒温反应30～40min制得混合反应液，反应结束后向烧杯中加入混合反应液质量5～10%的3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，在超声震荡仪中以35～38khz的频率超声震荡30～40min，再向烧杯中以50～70ml/min的速率通入氢气20～25min，过滤得到滤渣，将滤渣干燥并研磨得到研磨产物，备用；称取500～700g虾壳放入研磨机中研磨得到研磨产物，用质量分数为10～15%的氢氧化钠溶液浸渍研磨产物，再用搅拌器以500～600r/min的转速搅拌混合10～15min，在水浴温度为35～45℃的水浴锅中恒温反应3～4h，反应结束后抽滤得到滤饼，用蒸馏水清洗滤饼3～5次后干燥并研磨，过300目筛得到反应固体；将上述反应固体与菜籽油按质量比1:2混合，在超声震荡仪中以35～40khz的频率超声震荡30～40min制得混合悬浊液，按重量份数计，称取10～12份混合悬浊液、25～28份备用的研磨产物、5～6份淀粉和2～3份桃胶投入不锈钢模具中，用液压机以20～30mpa的压力压制成型放入烘箱中，在105～110℃下干燥固化20～24h后取出，待其自然冷却至室温后，拆模即得耐高温憎水一次性餐具。
实例1
称取等质量的秸秆和甘蔗渣混合得到混合物，依次用无水乙醇和蒸馏水清洗4次，将清洗后的混合物放入蒸汽爆破罐中，通入饱和蒸汽升高爆破罐中气压至1.5mpa，恒压静置15min，打开爆破罐得到爆破产物；将上述爆破产物放入马弗炉中，升高温度至80℃，预热100min，预热结束后将马弗炉中通入氮气，在氮气环境下升高马弗炉中温度至280℃，恒温煅烧2h制得煅烧产物；按重量份数计，称取3份上述煅烧产物、3份重铬酸钾、20份质量分数为50%的硫酸溶液投入烧杯中，将烧杯置于冰水浴中，恒温反应30min制得混合反应液，反应结束后向烧杯中加入混合反应液质量5%的3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，在超声震荡仪中以35khz的频率超声震荡30min，再向烧杯中以50ml/min的速率通入氢气20min，过滤得到滤渣，将滤渣干燥并研磨得到研磨产物，备用；称取500g虾壳放入研磨机中研磨得到研磨产物，用质量分数为10%的氢氧化钠溶液浸渍研磨产物，再用搅拌器以500r/min的转速搅拌混合10min，在水浴温度为35℃的水浴锅中恒温反应3h，反应结束后抽滤得到滤饼，用蒸馏水清洗滤饼3次后干燥并研磨，过300目筛得到反应固体；将上述反应固体与菜籽油按质量比1:2混合，在超声震荡仪中以35khz的频率超声震荡30min制得混合悬浊液，按重量份数计，称取10份混合悬浊液、25份备用的研磨产物、5份淀粉和2份桃胶投入不锈钢模具中，用液压机以20mpa的压力压制成型放入烘箱中，在105℃下干燥固化20h后取出，待其自然冷却至室温后，拆模即得耐高温憎水一次性餐具。
实例2
称取等质量的秸秆和甘蔗渣混合得到混合物，依次用无水乙醇和蒸馏水清洗5次，将清洗后的混合物放入蒸汽爆破罐中，通入饱和蒸汽升高爆破罐中气压至1.7mpa，恒压静置17min，打开爆破罐得到爆破产物；将上述爆破产物放入马弗炉中，升高温度至85℃，预热110min，预热结束后将马弗炉中通入氮气，在氮气环境下升高马弗炉中温度至300℃，恒温煅烧2h制得煅烧产物；按重量份数计，称取4份上述煅烧产物、4份重铬酸钾、22份质量分数为55%的硫酸溶液投入烧杯中，将烧杯置于冰水浴中，恒温反应35min制得混合反应液，反应结束后向烧杯中加入混合反应液质量7%的3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，在超声震荡仪中以37khz的频率超声震荡35min，再向烧杯中以60ml/min的速率通入氢气23min，过滤得到滤渣，将滤渣干燥并研磨得到研磨产物，备用；称取600g虾壳放入研磨机中研磨得到研磨产物，用质量分数为13%的氢氧化钠溶液浸渍研磨产物，再用搅拌器以550r/min的转速搅拌混合13min，在水浴温度为40℃的水浴锅中恒温反应3h，反应结束后抽滤得到滤饼，用蒸馏水清洗滤饼4次后干燥并研磨，过300目筛得到反应固体；将上述反应固体与菜籽油按质量比1:2混合，在超声震荡仪中以38khz的频率超声震荡35min制得混合悬浊液，按重量份数计，称取11份混合悬浊液、27份备用的研磨产物、5份淀粉和2份桃胶投入不锈钢模具中，用液压机以25mpa的压力压制成型放入烘箱中，在107℃下干燥固化22h后取出，待其自然冷却至室温后，拆模即得耐高温憎水一次性餐具。
实例3
称取等质量的秸秆和甘蔗渣混合得到混合物，依次用无水乙醇和蒸馏水清洗8次，将清洗后的混合物放入蒸汽爆破罐中，通入饱和蒸汽升高爆破罐中气压至1.9mpa，恒压静置20min，打开爆破罐得到爆破产物；将上述爆破产物放入马弗炉中，升高温度至90℃，预热120min，预热结束后将马弗炉中通入氮气，在氮气环境下升高马弗炉中温度至320℃，恒温煅烧3h制得煅烧产物；按重量份数计，称取5份上述煅烧产物、5份重铬酸钾、24份质量分数为60%的硫酸溶液投入烧杯中，将烧杯置于冰水浴中，恒温反应40min制得混合反应液，反应结束后向烧杯中加入混合反应液质量10%的3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷，在超声震荡仪中以38khz的频率超声震荡40min，再向烧杯中以70ml/min的速率通入氢气25min，过滤得到滤渣，将滤渣干燥并研磨得到研磨产物，备用；称取700g虾壳放入研磨机中研磨得到研磨产物，用质量分数为15%的氢氧化钠溶液浸渍研磨产物，再用搅拌器以600r/min的转速搅拌混合15min，在水浴温度为45℃的水浴锅中恒温反应4h，反应结束后抽滤得到滤饼，用蒸馏水清洗滤饼5次后干燥并研磨，过300目筛得到反应固体；将上述反应固体与菜籽油按质量比1:2混合，在超声震荡仪中以40khz的频率超声震荡40min制得混合悬浊液，按重量份数计，称取12份混合悬浊液、28份备用的研磨产物、6份淀粉和3份桃胶投入不锈钢模具中，用液压机以30mpa的压力压制成型放入烘箱中，在110℃下干燥固化24h后取出，待其自然冷却至室温后，拆模即得耐高温憎水一次性餐具。
对比例
以重庆市某公司生产的一次性餐具作为对比例
对本发明制得的耐高温憎水一次性餐具和对比例中的一次性餐具进行检测，检测结果如表1所示：
阻燃性测试
v-0：垂直试样在10秒内停止燃烧；不允许有液滴；
v-1：垂直试样在30秒内停止燃烧；不允许有液滴；
v-2：垂直试样在30秒内停止燃烧；允许有燃烧物滴下。
生物降解性测试
将本发明制得的耐高温憎水一次性餐具和对比例中的一次性餐具同时埋入土壤中，保持样品上层覆土厚度为2～3厘米，观察并记录完全降解时间。
耐油性能测试
将本发明制得的耐高温憎水一次性餐具和对比例中的一次性餐具内同时盛满色拉油，室温下放置180min后，观察餐具变化情况。
表1性能测定结果
由表1数据可知，本发明制得的耐高温憎水一次性餐具，具有力学性能优异，阻燃性好，对环境无污染，回收利用率高等特点，且耐水、耐油、耐高温性能良好，具有广阔的使用前景。