本申请涉及环保餐具领域，更具体地说，它涉及一种以甘蔗渣为基料的环保材料的制备方法及其应用。
背景技术：
：在餐饮行业，一般使用的吸管、水杯、托盘等主要是使用石化原料制成对应的塑料制品，但随着人们环保意识的不断增强，也随着国家政策的调控，2020年年初国家出台的《关于进一步加强塑料污染治理的意见》，全国范围餐饮行业禁止使用不可降解一次性塑料吸管、水杯等，取而代之的是纸质吸管、纸质水杯等。从实际使用体验来看，纸质制品的使用体验差于塑料制品，主要是因为纸质制品长时间浸泡后容易软化弯曲，通常没喝多久就会变得又软又黏，影响消费者的使用。针对上述相关技术，申请人认为现有的餐饮行业的一次性塑料制品污染大，纸质制品虽然比较环保，但耐水性较差导致消费者体验差，因此急需开发一种既环保、耐水性又好的材料来满足市场的需求。技术实现要素：为了在环保的前提下提高一次性餐饮制品的耐水强度，本申请提供一种以甘蔗渣为基料的环保材料的制备方法及其应用。第一方面，本申请提供一种以甘蔗渣为基料的环保材料的制备方法，采用如下的技术方案：步骤1)，备料：将甘蔗渣、水、植物粘合剂、增稠剂混合，以600-1500rpm的转速搅拌30-60分钟，制成粘结底料；步骤2)，成模：将所述粘结底料放入模具中，在120-180℃的温度下挤压10-30s，获得以甘蔗渣为基料的环保材料；所述以甘蔗渣为基料的环保材料包括以下质量份数的组分：甘蔗渣35-55份；植物粘合剂20-40份；水15-25份；增稠剂20-30份；所述甘蔗渣的细度为100-2200目；所述植物粘合剂包括葛根粉、甘薯粉、地瓜粉和树薯粉。通过采用上述技术方案，由于采用甘蔗渣与葛根粉、甘薯粉、地瓜粉和树薯粉配合，葛根粉、甘薯粉、地瓜粉、树薯粉中含有不同类型的淀粉，分别具有不同的粘性温度，在加热过程中，淀粉中的糖苷键断裂，断裂形成分子量较小的淀粉片段具有粘性，本申请通过不同淀粉的断裂温度使得甘蔗渣在较广的温度范围内获得较好的粘性，也通过葛根粉、甘薯粉、地瓜粉、树薯粉的配合，在固化后能形成完整连续的防水膜，该防水膜的分子间隙的宽度约为几纳米，虽然单个的水分子可以从这些间隙中通过，但自然界的水通常处在缔合状态，几十个水分子之间由于氢键的作用而形成一个较大的水分子团，形成的防水膜使得水分子团难以通过防水膜之间的间隙浸润环保材料的内部使得以甘蔗渣为基料的环保材料的耐水性较好，同时由于使用的原料具有较好的生物降解性，因此，获得既环保又耐水的环保材料。优选的，所述步骤2)中的挤压温度为130-150℃。通过采用上述技术方案，加热挤压时的温度为130-150℃，使得植物粘合剂中糖苷键断裂成更多的分子量较小的淀粉片段，使得植物粘合剂的粘性进一步提高，同时在该温度下，植物粘合剂的糊化更为均匀，使得环保材料固化后形成防水膜更为均匀，从而使得环保材料的耐水性进一步提高。优选的，所述植物粘合剂为葛根粉、甘薯粉、地瓜粉和树薯粉以1：1-2：1-2：1-3的质量比复配而成。通过采用上述技术方案，由于葛根粉、甘薯粉、地瓜粉和树薯粉以特定比例配合，使得淀粉颗粒与颗粒之间具有一定的距离，使得体系中不易形成“晶桥”而变得较为分散，使得甘蔗渣与植物粘合剂混合和后不易形成块状的团聚体，使得甘蔗渣和淀粉能够更充分地结合，使得以甘蔗渣为基料的环保材料形成的防水膜的致密性进一步提升，从而使得环保材料的耐水性进一步增加。优选的，所述甘蔗渣的细度为1500-2000目。通过采用上述技术方案，由于甘蔗渣的细度在1500-2000目，更均匀地分在体系中，更均匀地和植物粘合剂而结合形成细腻的产品，从而提高了环保材料的性能。优选的，所述步骤1)中还加入有质量份数为3-7份的碳酸钙。通过采用上述技术方案由于加入特定比例的碳酸钙，一方面碳酸钙颗粒增大淀粉分子间的距离，消减高分子链段的作用力，促进光降解引发的自由基断链反应，加速环保材料的降解，另一方面碳酸钙与淀粉、甘蔗渣之间配合，碳酸钙能够较好地促进淀粉在体系中的分散性，使得不同类型的淀粉与甘蔗渣结合均匀，进而使得淀粉与甘蔗渣的结合性更好，从而提高了环保材料的耐水性。优选的，所述增稠剂为葫芦巴胶、沙蒿籽胶和亚麻籽胶以1：0.1-1：0.2-1的质量比复配。通过采用上述技术方案，由于本申请是利用不同类型淀粉配合后的植物粘合剂粘结甘蔗渣，而非现有利用淀粉发酵得到热稳定性较好的聚乳酸与甘蔗渣共混，本申请的技术方案虽然能提高耐水性，但因为淀粉的水热稳定性低于聚乳酸，导致环保材料在接触热水等介质中抗张强度变小而容易变形；葫芦巴胶和沙蒿籽胶作为增稠剂均能提高淀粉的水热稳定性，申请人想同时添加葫芦巴胶和沙蒿籽胶使环保材料的水热稳定性加倍提高，但通过实验发现同时添加葫芦巴胶和沙蒿籽胶后环保材料在热水中的抗张强度反而变小，但申请人意外发现热稳定较差的亚麻籽胶的加入反而缓解了葫芦巴胶和沙蒿籽胶之间相互抑制，使得环保材料的抗张强度得到了较大的提升，从而使得环保材料具有较好的水热稳定性而不易变形。优选的，所述葫芦巴胶、沙蒿籽胶、亚麻籽胶的质量比为1：0.5-0.8：0.6-0.8。通过采用上述技术方案，通过特定选择上述组分和质量比的增稠剂，使得环保材料在热水等介质中的抗张强度进一步提高，使得环保材料的水热稳定性进一步提升，从而使得环保材料更不易变形。第二方面，本申请提供一种以甘蔗渣为基料的环保材料的应用，采用如下的技术方案：一种以甘蔗渣为基料的环保材料用于制作吸管、餐盘或水杯。通过采用上述技术方案，利用上述环保材料制成的吸管、餐盘、水杯，一方面使用的原料来源于植物，甘蔗渣更是变废为宝，具有较好的生物降解性，另一方面打破了生物降解性和水热稳定性同时满足消费者需求的餐饮用具被垄断的尴尬局面，为餐饮市场提供了更多的选择，从而为创造良性的市场竞争环境贡献出一份力量。综上所述，本申请具有以下有益效果：1、由于本申请采用甘蔗渣与葛根粉、甘薯粉、地瓜粉和树薯粉配合，使得甘蔗渣在较广的温度范围内获得较好的粘性，在固化后能形成完整连续的防水膜，使得以甘蔗渣为基料的环保材料的耐水性较好，获得既环保又耐水的环保材料。2、本申请中优选葫芦巴胶、沙蒿籽胶、亚麻籽胶以特定比例配成增稠剂，使得环保材料在热水等介质中的抗张强度提高，使得环保材料的水热稳定性较好，从而使得环保材料不易变形。3、本申请的应用，利用上述环保材料制成的吸管、餐盘、水杯，变废为宝，具有较好的生物降解性，为餐饮市场提供了更多的选择，从而为创造良性的市场竞争环境贡献出一份力量。具体实施方式以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。实施例实施例1-4实施例1-4公开以甘蔗渣为基料的环保材料的吸管，由以下组分制备而成：甘蔗渣、水、植物粘合剂、增稠剂。其中植物粘合剂为葛根粉、甘薯粉、地瓜粉和树薯粉的复配。增稠剂为黄原胶。具体投入量见表1，单位g。表1实施例1-3中以甘蔗渣为基料的环保材料的吸管的制备方法为：步骤1)，备料：将细度为1000目的甘蔗渣、水、植物粘合剂、增稠剂加入搅拌机中混合，以600rpm的转速搅拌30分钟，制成粘结底料；步骤2)，成模：将粘结底料放入吸管模具中，在120℃的温度下挤压10s，获得以甘蔗渣为基料的环保材料的吸管实施例4中一种以甘蔗渣为基料的环保材料的吸管的制备方法为：步骤1)，备料：将细度为2200目的甘蔗渣、水、植物粘合剂、增稠剂加入搅拌机中混合，以1500rpm的转速搅拌60分钟，制成粘结底料；步骤2)，成模：将粘结底料放入吸管模具中，在180℃的温度下挤压30s，获得以甘蔗渣为基料的环保材料的吸管。实施例5本实施例公开一种以甘蔗渣为基料的环保材料的吸管。与实施例3的区别在于：甘蔗渣的细度为1500目。实施例6本实施例公开一种以甘蔗渣为基料的环保材料的吸管。与实施例3的区别在于：甘蔗渣的细度为2000目。实施例7本实施例公开一种以甘蔗渣为基料的环保材料的吸管。与实施例3的区别在于：步骤1)中还加入有30g的碳酸钙。实施例8本实施例公开一种以甘蔗渣为基料的环保材料的吸管。与实施例3的区别在于：步骤1)中还加入有70g的碳酸钙。实施例9-12实施例9-12公开一种以甘蔗渣为基料的环保材料的吸管。与实施例3的区别在于：增稠剂由葫芦巴胶、沙蒿籽胶和亚麻籽胶组成，具体投入量件表2，单位g。表2实施例9实施例10实施例11实施例12葫芦巴胶192.383.3119.196.2沙蒿籽胶19.283.359.576.9亚麻籽胶38.583.371.476.9实施例13本实施例公开一种以甘蔗渣为基料的环保材料的吸管。与实施例12的区别在于：步骤2)中的挤压温度为130℃。实施例14本实施例公开一种以甘蔗渣为基料的环保材料的吸管。与实施例13的区别在于：步骤1)中还加入有50g的碳酸钙，甘蔗渣的细度为1800目，步骤2)中的挤压温度为150℃。实施例15本实施例公开一种以甘蔗渣为基料的环保材料的水杯。与实施例14的区别在于：步骤2)中的模具为水杯模具。实施例16本实施例公开一种以甘蔗渣为基料的环保材料的餐盘。与实施例14的区别在于：步骤2)中的模具为餐盘模具。对比例对比例1对比例1-1与实施例3的区别在于：采用等量马铃薯粉代替葛根粉。对比例1-2与实施例3的区别在于：采用等量马铃薯粉代替甘薯粉。对比例1-3与实施例3的区别在于：采用等量马铃薯粉代替地瓜粉。对比例1-4与实施例3的区别在于：采用等量马铃薯粉代替树薯粉。对比例2对比例2-1与实施例12的区别在于：采用等量黄原胶代替沙蒿籽胶和亚麻籽胶。对比例2-2与实施例12的区别在于：采用等量黄原胶代替葫芦巴胶和亚麻籽胶。对比例2-3与实施例12的区别在于：采用等量黄原胶代替葫芦巴胶和沙蒿籽胶。对比例2-4与实施例12的区别在于：采用等量黄原胶代替亚麻籽胶。对比例2-5与实施例12的区别在于：采用等量黄原胶代替沙蒿籽胶。对比例2-6与实施例12的区别在于：采用等量黄原胶代替葫芦巴胶。对比例3市售的塑料吸管。性能检测试验试验1生物降解性测试按照gb/t19275-2003《材料在特定微生物作用下潜在生物分解和崩解能力的评价》，准备实施例1、实施例3、实施例12、实施例13、实施例14、对比例3中制备的以甘蔗渣为基料的环保材料的吸管各10个，采用方法c土壤测定法，分别测试降解前和降解15d后的质量分别为m0、m1，结果用失重率＝(m0-m1)/m0*100％表示降解程度，失重率越大，说明吸管的生物降解性越好，结果详见表3。表3m0/gm1/g失重率/％实施例115.60610.41233.3实施例315.4139.81036.4实施例1215.7319.99436.5实施例1315.12710.04533.6实施例1415.62310.16534.9对比例311.64111.1434.3根据表3中实施例与对比例对比可得,实施例的失重率大于对比例,说明实施例以甘蔗渣为基料的环保材料制作的吸管具有较好的生物降解性,从而降低了环保的压力.试验2测试耐水性取实施例1-14和对比例1中制备的以甘蔗渣为基料的环保材料的吸管各3个，按照gb/t465.2-2008《浸水后抗张强度的测定》分别测定干抗张强度pd、浸水30min后的湿抗张强度pw，水为常温水，单位为kn/m，结果用保留率r1＝pw/pd*100％的平均值表示，保留率越高说明耐水性越好，检测数据详见表4。表4pw/knpd/knr1/％实施例13.235.3260.7实施例23.415.6160.9实施例33.415.5261.7实施例43.285.2362.6实施例53.545.9159.9实施例63.515.8260.4实施例73.545.8460.5实施例83.555.9359.9实施例93.656.1459.5实施例103.736.3258.9实施例113.696.2259.4实施例123.636.0360.2实施例133.806.5158.3实施例143.786.4259.0对比例1-11.264.2129.9对比例1-21.284.1530.8对比例1-31.324.2531.1对比例1-41.374.0433.8根据表4中对比例1-1至对比例1-4与实施例3的数据对比，实施例3的保留率均远大于对比例1-1至1-4，说明只有同时加入葛根粉、甘薯粉、地瓜粉、树薯粉才能使环保材料具有较好的耐水性，缺少任一组分的耐水性都不是很好。根据表4中实施例1-4的数据对比可得，实施例3、4的保留率均大于实施例1、2，说明葛根粉、甘薯粉、地瓜粉、树薯粉以特定比例加入使得环保材料的耐水性得以进一步提高，进一步说明只有同时加入葛根粉、甘薯粉、地瓜粉、树薯粉并以特定比例配合具有优异的耐水性，从而使得以甘蔗渣为基料的环保材料在水中不易变软变黏而影响使用体验。试验3测试水热稳定性取实施例1-4、9-14和对比例2中制备的以甘蔗渣为基料的环保材料的吸管各3个，按照gb/t465.2-2008《浸水后抗张强度的测定》分别测定干抗张强度pd、浸水30min后的湿抗张强度pw，水为温度80℃左右，单位为kn/m，结果用保留率r2＝pw/pd*100％的平均值表示，详见表5。表5pwpdr2实施例10.785.3714.5实施例20.835.6214.7实施例30.855.6515.1实施例40.795.4314.6实施例91.866.1230.4实施例101.926.2630.7实施例111.936.2530.8实施例121.896.1930.5实施例132.026.4831.2实施例142.036.5031.3对比例2-10.895.6715.7对比例2-20.895.4816.3对比例2-30.235.164.39对比例2-40.645.0712.7对比例2-50.785.0215.6对比例2-60.845.1216.4根据表5中对比例2-1、2-2与对比例2-4的数据对比可得，对比例2-4的保留率均小于对比例2-1、2-2，说明只加入葫芦巴胶和沙蒿籽胶制备的吸管在耐水热稳定性方面存在抑制作用，对比例2-4与实施例9-12的数据对比可得，实施例9-12的保留率远大于实施例2-4，说明加入亚麻籽胶后缓解了葫芦巴胶和沙蒿籽胶之间相互抑制，使得环保材料的抗张强度得到了较大的提升，从而使得环保材料具有较好的水热稳定性而不易变形，进一步说明只有同时加入葫芦巴胶、沙蒿籽胶和亚麻籽胶才能提高以甘蔗渣为基料的环保材料在热水中抗张强度，从而使其水热稳定性较好。本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。当前第1页12