阅读说明：本技术 一种改性植物纤维和含改性植物纤维的耐磨餐具 (Modified plant fiber and wear-resistant tableware containing same ) 是由 刘海林 崔巍 赵原 刘和文 于 2020-05-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种改性植物纤维和含改性植物纤维的耐磨餐具,其中,改性植物纤维的制备方法如下：S1、对植物纤维进行碱处理,得到预处理植物纤维；S2、用改性聚四氟乙烯乳液对预处理植物纤维进行改性处理,得到植物纤维复合材料；S3、进行聚多巴胺包覆改性,得到改性植物纤维。本发明制得的改性植物纤维具有高强度和优良的耐磨性能,以其为填充料制成的餐具具有优良的耐磨性以及机械性能,色牢度高,不易褪色,耐用性强。(The invention discloses modified plant fibers and wear-resistant tableware containing the same, wherein the preparation method of the modified plant fibers comprises the following steps: s1, carrying out alkali treatment on the plant fiber to obtain pretreated plant fiber; s2, modifying the pretreated plant fibers by using the modified polytetrafluoroethylene emulsion to obtain a plant fiber composite material; and S3, carrying out polydopamine coating modification to obtain the modified plant fiber. The modified plant fiber prepared by the invention has high strength and excellent wear resistance, and tableware prepared by taking the modified plant fiber as a filler has excellent wear resistance and mechanical property, high color fastness, difficult fading and strong durability.)

一种改性植物纤维和含改性植物纤维的耐磨餐具

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种改性植物纤维和含改性植物纤维的耐磨餐具。

背景技术

密胺餐具又称仿瓷餐具，其是由密胺树脂粉与植物纤维、无机填料等原料经过混合、加热加压压制成型而制得。由于密胺餐具具有轻巧、美观、能耐低温、不易碎等性能，被用于餐饮业及儿童饮食业等，深受消费者的喜爱。近年来，随着人们生活水平的提高，对密胺餐厨具的性能要求也逐步提升。传统的密胺餐厨具虽然有轻便、耐温范围广等诸多优势，但是其耐磨性能有所欠缺，不利于提高耐用性，而且长期使用可能会发生磨损变色现象，影响外观质量。因此，开发一种具有高耐磨性能的密胺树脂复合材料，对于密胺餐厨具领域具有十分重要的现实意义。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种改性植物纤维和含改性植物纤维的耐磨餐具。

本发明提出的一种改性植物纤维，制备方法如下：

S1、对植物纤维进行碱处理，得到预处理植物纤维；

S2、用改性聚四氟乙烯乳液对预处理植物纤维进行改性处理，得到植物纤维复合材料；

S3、进行聚多巴胺包覆改性，得到改性植物纤维。

优选地，所述的改性植物纤维制备方法如下：

S1、对植物纤维进行碱处理，得到预处理植物纤维；

S2、将改性聚四氟乙烯乳液均匀喷洒到预处理植物纤维中，干燥处理，得到植物纤维复合材料，所述改性聚四氟乙烯乳液由聚四氟乙烯乳液、纳米二氧化钛、钛酸钾晶须混合制得；

S3、将步骤S2所述植物纤维复合材料在盐酸多巴胺溶液中浸渍处理，洗涤、干燥后，得到改性植物纤维。

优选地，所述步骤S1中，碱处理的具体方法为：将植物纤维在浓度为5-8％的氢氧化钠溶液中，于40-60℃浸泡处理5-10h，洗涤、干燥，得到预处理植物纤维。

优选地，所述植物纤维为棉纤维、麻纤维、木纤维、竹纤维中的一种或者几种的混合。

优选地，所述植物纤维与氢氧化钠溶液的重量比为1：(5-10)。

优选地，所述改性聚四氟乙烯乳液中，聚四氟乙烯乳液、纳米二氧化钛、钛酸钾晶须的重量比为1：(0.05-0.1)：(0.03-0.05)，所述聚四氟乙烯乳液的固含量为20-30％，所述纳米二氧化钛的粒径为30-100nm，所述钛酸钾晶须的直径为0.1-0.6μm,长度为3-20μm，所述改性聚四氟乙烯乳液与预处理植物纤维的重量比为1：(10-20)。

优选地，所述盐酸多巴胺溶液的浓度为2-5g/L，所述盐酸多巴胺溶液的配制方法是将盐酸多巴胺溶解于pH＝8.5的Tris-HCl溶液中，即得；所述植物纤维复合材料与盐酸多巴胺溶液的重量比为(0.2-0.3)：1。

优选地，所述步骤S3中，浸渍处理的温度为25-30℃，时间为12-24h。

一种含改性植物纤维的耐磨餐具，包括下述重量份的原料：

三聚氰胺甲醛树脂60-80份、二氧化钛5-10份、所述改性植物纤维50-70份、微晶纤维素1-2份、邻苯二甲酸酐0.5-1份、聚酰胺蜡0.3-0.5份、抗氧剂0.3-0.5份、着色剂0.01-0.5份。

优选地，所述的含改性植物纤维的耐磨餐具的制备方法包括以下步骤：

S1、按重量称取原料，将三聚氰胺甲醛树脂、二氧化钛、改性植物纤维、微晶纤维素、聚酰胺蜡、抗氧剂、着色剂混合搅拌均匀，然后干燥至含水量≤10％；

S2、将步骤S1得到的物料与邻苯二甲酸酐混合后球磨6-10h；

S3、将步骤S2得到的物料倒入模具中加热加压成型，得到含改性植物纤维的耐磨餐具。

优选地，所述步骤S2中，加热加压成型的温度为155-165℃，压力为30-40MPa，时间为60-150s。

优选地，所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂DLTP中的一种或者几种的混合。

优选地，所述三聚氰胺甲醛树脂的制备方法为：

将100-120重量份浓度为37％的甲醛溶液加入反应器中，用NaOH溶液将pH调至9.3-9.5，然后升温至35℃搅拌0.5-1h直至pH稳定，再加入30-40重量份的三聚氰胺于90-95℃反应2-3h，即得。

本发明的有益效果如下：

本发明先用碱处理植物纤维对植物纤维进行预处理，提高植物纤维的表面基团活性以及表面疏松度、孔隙度，再用钛酸钾晶须、纳米二氧化钛改性的聚四氟乙烯乳液对植物纤维进行包覆改性，在植物纤维表面形成钛酸钾晶须-纳米二氧化钛改性的聚四氟乙烯层，最后用盐酸多巴胺溶液进行浸渍处理，利用多巴胺在水中的自聚-交联反应，在改性聚四氟乙烯膜层表面形成一层聚多巴胺交联层，从而得到改性植物纤维。其中，碱处理有利于提高植物纤维的表面孔隙度，从而提高聚合物乳液与植物纤维的负载性能与结合力；钛酸钾晶须、纳米二氧化钛、聚四氟乙烯乳液复配形成的改性聚四氟乙烯层能有效提高植物纤维表面硬度以及润滑性，从而提高植物纤维的耐磨性能；在改性聚四氟乙烯层表面再生成聚多巴胺交联层，可以提高其与树脂的相容性以及结合力，使改性植物纤维能更均匀地分散在树脂基体中，有利于更好地发挥其增强作用以及耐磨作用，进一步提高餐具的机械性能与耐磨性。本发明制得的改性植物纤维具有高强度和优良的耐磨性能，以及与密胺树脂材料具有极高的相容性和结合力，使得以其为填充料制成的餐具具有优良的耐磨性以及机械性能，色牢度高，不易褪色，耐用性强。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

一种改性植物纤维，制备方法如下：

S1、将植物纤维在浓度为5％的氢氧化钠溶液中，于40℃浸泡处理5h，洗涤、干燥，得到预处理植物纤维，其中植物纤维与氢氧化钠溶液的重量比为1：5；

S2、将改性聚四氟乙烯乳液均匀喷洒到预处理植物纤维中，干燥处理，得到植物纤维复合材料，所述改性聚四氟乙烯乳液由固含量为20％的聚四氟乙烯乳液、粒径为30-100nm的纳米二氧化钛、直径为0.1-0.6μm、长度为3-20μm钛酸钾晶须按重量比1：0.05：0.03混合制得，其中改性聚四氟乙烯乳液与预处理植物纤维的重量比为1：10；

S3、将步骤S2所述植物纤维复合材料在浓度为2g/L的盐酸多巴胺溶液中于25℃浸渍处理12h，洗涤、干燥后，得到改性植物纤维，其中植物纤维复合材料与盐酸多巴胺溶液的重量比为0.2：1。

一种含改性植物纤维的耐磨餐具，包括下述重量份的原料：

三聚氰胺甲醛树脂60份、二氧化钛5份、改性植物纤维50份、微晶纤维素1份、邻苯二甲酸酐0.5份、聚酰胺蜡0.3份、抗氧剂168 0.3份、着色剂0.01份。

含改性植物纤维的耐磨餐具的制备方法包括以下步骤：

S1、按重量称取原料，将三聚氰胺甲醛树脂、二氧化钛、改性植物纤维、微晶纤维素、聚酰胺蜡、抗氧剂、着色剂混合搅拌均匀，然后干燥至含水量≤10％；

S2、将步骤S1得到的物料与邻苯二甲酸酐混合后球磨6h；

S3、将步骤S2得到的物料倒入模具中，在155℃，30MPa条件下加热加压成型60s，得到含改性植物纤维的耐磨餐具。

实施例2

一种改性植物纤维，制备方法如下：

S1、将植物纤维在浓度为8％的氢氧化钠溶液中，于60℃浸泡处理10h，洗涤、干燥，得到预处理植物纤维，其中植物纤维与氢氧化钠溶液的重量比为1：10；

S2、将改性聚四氟乙烯乳液均匀喷洒到预处理植物纤维中，干燥处理，得到植物纤维复合材料，所述改性聚四氟乙烯乳液由固含量为30％的聚四氟乙烯乳液、粒径为30-100nm的纳米二氧化钛、直径为0.1-0.6μm、长度为3-20μm钛酸钾晶须按重量比1：0.1：0.05混合制得，其中改性聚四氟乙烯乳液与预处理植物纤维的重量比为1：20；

S3、将步骤S2所述植物纤维复合材料在浓度为5g/L的盐酸多巴胺溶液中于30℃浸渍处理24h，洗涤、干燥后，得到改性植物纤维，其中植物纤维复合材料与盐酸多巴胺溶液的重量比为0.3：1。

一种含改性植物纤维的耐磨餐具，包括下述重量份的原料：

三聚氰胺甲醛树脂80份、二氧化钛10份、改性植物纤维70份、微晶纤维素2份、邻苯二甲酸酐1份、聚酰胺蜡0.5份、抗氧剂168 0.5份、着色剂0.5份。

含改性植物纤维的耐磨餐具的制备方法包括以下步骤：

S1、按重量称取原料，将三聚氰胺甲醛树脂、二氧化钛、改性植物纤维、微晶纤维素、聚酰胺蜡、抗氧剂、着色剂混合搅拌均匀，然后干燥至含水量≤10％；

S2、将步骤S1得到的物料与邻苯二甲酸酐混合后球磨10h；

S3、将步骤S2得到的物料倒入模具中，在165℃，40MPa条件下加热加压成型150s，得到含改性植物纤维的耐磨餐具。

实施例3

一种改性植物纤维，制备方法如下：

S1、将植物纤维在浓度为6％的氢氧化钠溶液中，于50℃浸泡处理8h，洗涤、干燥，得到预处理植物纤维，其中植物纤维与氢氧化钠溶液的重量比为1：8；

S2、将改性聚四氟乙烯乳液均匀喷洒到预处理植物纤维中，干燥处理，得到植物纤维复合材料，所述改性聚四氟乙烯乳液由固含量为25％的聚四氟乙烯乳液、粒径为30-100nm的纳米二氧化钛、直径为0.1-0.6μm、长度为3-20μm钛酸钾晶须按重量比1：0.08：0.04混合制得，其中改性聚四氟乙烯乳液与预处理植物纤维的重量比为1：15；

S3、将步骤S2所述植物纤维复合材料在浓度为4g/L的盐酸多巴胺溶液中于28℃浸渍处理20h，洗涤、干燥后，得到改性植物纤维，其中植物纤维复合材料与盐酸多巴胺溶液的重量比为0.25：1。

一种含改性植物纤维的耐磨餐具，包括下述重量份的原料：

三聚氰胺甲醛树脂65份、二氧化钛8份、改性植物纤维55份、微晶纤维素1.5份、邻苯二甲酸酐0.8份、聚酰胺蜡0.4份、抗氧剂168 0.4份、着色剂0.1份；

含改性植物纤维的耐磨餐具的制备方法包括以下步骤：

S1、按重量称取原料，将三聚氰胺甲醛树脂、二氧化钛、改性植物纤维、微晶纤维素、聚酰胺蜡、抗氧剂、着色剂混合搅拌均匀，然后干燥至含水量≤10％；

S2、将步骤S1得到的物料与邻苯二甲酸酐混合后球磨8h；

S3、将步骤S2得到的物料倒入模具中，在160℃，35MPa条件下加热加压成型100s，得到含改性植物纤维的耐磨餐具。

对比例1

一种改性植物纤维，制备方法如下：

S1、将植物纤维在浓度为6％的氢氧化钠溶液中，于50℃浸泡处理8h，洗涤、干燥，得到预处理植物纤维，其中植物纤维与氢氧化钠溶液的重量比为1：8；

S2、将改性聚四氟乙烯乳液均匀喷洒到预处理植物纤维中，干燥处理，得到改性植物纤维复合材料，所述改性聚四氟乙烯乳液由固含量为25％的聚四氟乙烯乳液、粒径为30-100nm的纳米二氧化钛、直径为0.1-0.6μm、长度为3-20μm钛酸钾晶须按重量比1：0.08：0.04混合制得，其中改性聚四氟乙烯乳液与预处理植物纤维的重量比为1：15。

一种含改性植物纤维的餐具，包括下述重量份的原料：

三聚氰胺甲醛树脂65份、二氧化钛8份、改性植物纤维55份、微晶纤维素1.5份、邻苯二甲酸酐0.8份、聚酰胺蜡0.4份、抗氧剂168 0.4份、着色剂0.1份；

含改性植物纤维的餐具的制备方法包括以下步骤：

S1、按重量称取原料，将三聚氰胺甲醛树脂、二氧化钛、改性植物纤维、微晶纤维素、聚酰胺蜡、抗氧剂、着色剂混合搅拌均匀，然后干燥至含水量≤10％；

S2、将步骤S1得到的物料与邻苯二甲酸酐混合后球磨8h；

S3、将步骤S2得到的物料倒入模具中，在160℃，35MPa条件下加热加压成型100s，得到含改性植物纤维的餐具。

对比例2

一种改性植物纤维，制备方法如下：

S1、将植物纤维在浓度为6％的氢氧化钠溶液中，于50℃浸泡处理8h，洗涤、干燥，得到预处理植物纤维，其中植物纤维与氢氧化钠溶液的重量比为1：8；

S2、将步骤S1所述预处理植物纤维在浓度为4g/L的盐酸多巴胺溶液中于28℃浸渍处理20h，洗涤、干燥后，得到改性植物纤维，其中预处理植物纤维与盐酸多巴胺溶液的重量比为0.25：1。

一种含改性植物纤维的餐具，包括下述重量份的原料：

三聚氰胺甲醛树脂65份、二氧化钛8份、改性植物纤维55份、微晶纤维素1.5份、邻苯二甲酸酐0.8份、聚酰胺蜡0.4份、抗氧剂168 0.4份、着色剂0.1份；

含改性植物纤维的餐具的制备方法包括以下步骤：

S1、按重量称取原料，将三聚氰胺甲醛树脂、二氧化钛、改性植物纤维、微晶纤维素、聚酰胺蜡、抗氧剂、着色剂混合搅拌均匀，然后干燥至含水量≤10％；

S2、将步骤S1得到的物料与邻苯二甲酸酐混合后球磨8h；

S3、将步骤S2得到的物料倒入模具中，在160℃，35MPa条件下加热加压成型100s，得到含改性植物纤维的餐具。

试验例

将实施例1-3以及对比例1-2制得的餐具按GBT 3960-2016的标准进行磨损试验，按GB/T 9341-2000的标准进行弯曲性能试验。试验结果如表1所示：

表1餐具的性能测试结果

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。