一种易降解的一次性餐具材料制备方法
阅读说明：本技术 一种易降解的一次性餐具材料制备方法 (Preparation method of easily-degradable disposable tableware material ) 是由 周建设 于 2019-12-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种易降解的一次性餐具材料制备方法,涉及节能环保领域,由淀粉与有机酸反应后得到变性淀粉再与脂类化合物在高速搅拌的条件下混合后,再通过挤出机进行挤出造粒得到；本发明提供的一种易降解的一次性餐具材料制备方法,制备的一次性餐具材料具有优异的力学性能和生物降解性能。(The invention discloses a preparation method of an easily degradable disposable tableware material, which relates to the field of energy conservation and environmental protection, and is obtained by reacting starch with organic acid to obtain modified starch, mixing the modified starch with lipid compounds under the condition of high-speed stirring, and then extruding and granulating through an extruder; the preparation method of the easily degradable disposable tableware material provided by the invention has the advantages that the prepared disposable tableware material has excellent mechanical property and biodegradability.)
技术领域
本发明属于节能环保技术领域，具体涉及一种易降解的一次性餐具材料制备方法。
背景技术
一次性发泡塑料餐具因卫生、保温以及价格便宜等优点在世界各国广为使用,尤其是在餐饮业,但由于回收处理困难及在自然环境中不易降解,易造成环境污染等缺点,也开始被越来越多的国家限制。
淀粉作为一种天然聚合物,其成本低廉,来源广泛,良好的热塑性,对环境不造成任何污染,因而淀粉基降解塑料成为最有前景的一类降解塑料。
现有制备的全淀粉塑料在性能存在一定缺陷，淀粉加工性能较差，导致制备的全淀粉塑料的机械强度弱，吸水性较高，导致其应用受到一定的限制。
发明内容
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种易降解的一次性餐具材料制备方法，由淀粉与有机酸反应后得到变性淀粉再与脂类化合物在高速搅拌的条件下混合后，再通过挤出机进行挤出造粒得到；
所述变性淀粉与脂类化合物混合重量份比为50:3-5；
所述有机酸为有机羧酸；
所述脂类化合物由苹果酸与有机醇经过酯化反应得到的反应产物再经过乙酰化反应所得到。
所述淀粉为玉米淀粉与栗子淀粉按5:1-1.5重量份比进行混合得到。
所述玉米淀粉的粒度为600目，所述栗子淀粉为800目。
所述变性淀粉制备方法为：将有机羧酸溶于蒸馏水中，配制成质量分数为8-10%的有机羧酸溶液，将淀粉添加到有机羧酸溶液中，加热至80-90℃，保温搅拌15min，然后再添加淀粉质量0.2%的钛酸四乙脂，继续搅拌反应2小时，然后进行过滤，采用去离子水进行洗涤至中性，烘干至恒重，即得。
所述有机羧酸为丁二酸。
所述淀粉与有机羧酸溶液混合比例为120g：300-350mL。
所述脂类化合物制备方法为：
将苹果酸、2-二甲基丙醇按1:1摩尔比添加到反应釜中，然后再添加苹果酸质量10%的甲苯磺酸和15%的环己烷，密闭，加热至132-135℃，经过回流分水使得原料中酸值不再降低停止，再进行减压蒸馏去除环己烷和杂质，得到一次反应产物，将一次反应产物与乙酸酐按1:1摩尔比混合，在90℃下，搅拌反应3-4小时，然后再进行减压蒸馏去除乙酸，即得。
所述高速搅拌的搅拌速率为3000-3500r/min，搅拌时间为30min。
由以上的技术方案可知，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种易降解的一次性餐具材料制备方法，制备的一次性餐具材料具有优异的力学性能和生物降解性能，通过添加本发明制备的脂类化合物，能够在淀粉与脂类化合物经过混合后，再挤出机中加工时，脂类化合物能够削弱淀粉分子间的次价键，促使淀粉分子内氢键断裂，淀粉内晶区被破坏，从而能够大幅度的降低淀粉的熔融温度和玻璃化温度，进一步的提高了淀粉的热塑性，使得淀粉的加工性能得到明显的提高，由于普通未处理的淀粉表面带有大量的羟基，具有较强的亲水性，从而会使得以此制备的餐具的耐水性较差，而餐具由于其用途又不可避免的需要与水进行接触，因此，本发明通过与有机羧酸在一定条件下进行反应，通过消耗淀粉表面的大量的羟基来大幅度降低淀粉的亲水性能，从而能够使得制备的餐具的耐水性能大幅度得到提高，并且，制备得到的变性淀粉的塑性得到一定程度的增强，从而极大的提高了其加工性能，进而对制备得到的餐具机械强度具有明显的保障。
具体实施方式
本发明提供了一种易降解的一次性餐具材料制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都属于本发明保护的范围。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
一种易降解的一次性餐具材料制备方法，由淀粉与有机酸反应后得到变性淀粉再与脂类化合物在高速搅拌的条件下混合后，再通过挤出机进行挤出造粒得到，通过添加本发明制备的脂类化合物，能够在淀粉与脂类化合物经过混合后，再挤出机中加工时，脂类化合物能够削弱淀粉分子间的次价键，促使淀粉分子内氢键断裂，淀粉内晶区被破坏，从而能够大幅度的降低淀粉的熔融温度和玻璃化温度，进一步的提高了淀粉的热塑性，使得淀粉的加工性能得到明显的提高；
所述变性淀粉与脂类化合物混合重量份比为50:3-5；
所述有机酸为有机羧酸；
所述脂类化合物由苹果酸与有机醇经过酯化反应得到的反应产物再经过乙酰化反应所得到。
所述淀粉为玉米淀粉与栗子淀粉按5:1-1.5重量份比进行混合得到。
所述玉米淀粉的粒度为600目，所述栗子淀粉为800目。
所述变性淀粉制备方法为：将有机羧酸溶于蒸馏水中，配制成质量分数为8-10%的有机羧酸溶液，将淀粉添加到有机羧酸溶液中，加热至80-90℃，保温搅拌15min，然后再添加淀粉质量0.2%的钛酸四乙脂，继续搅拌反应2小时，然后进行过滤，采用去离子水进行洗涤至中性，烘干至恒重，即得，由于普通未处理的淀粉表面带有大量的羟基，具有较强的亲水性，从而会使得以此制备的餐具的耐水性较差，而餐具由于其用途又不可避免的需要与水进行接触，因此，本发明通过与有机羧酸在一定条件下进行反应，通过消耗淀粉表面的大量的羟基来大幅度降低淀粉的亲水性能，从而能够使得制备的餐具的耐水性能大幅度得到提高，并且，制备得到的变性淀粉的塑性得到一定程度的增强，从而极大的提高了其加工性能，进而对制备得到的餐具机械强度具有明显的保障。
所述有机羧酸为丁二酸。
所述淀粉与有机羧酸溶液混合比例为120g：300-350mL。
所述脂类化合物制备方法为：
将苹果酸、2-二甲基丙醇按1:1摩尔比添加到反应釜中，然后再添加苹果酸质量10%的甲苯磺酸和15%的环己烷，密闭，加热至132-135℃，经过回流分水使得原料中酸值不再降低停止，再进行减压蒸馏去除环己烷和杂质，得到一次反应产物，将一次反应产物与乙酸酐按1:1摩尔比混合，在90℃下，搅拌反应3-4小时，然后再进行减压蒸馏去除乙酸，即得。
所述高速搅拌的搅拌速率为3000-3500r/min，搅拌时间为30min。
为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的一种易降解的一次性餐具材料制备方法进行具体地描述：
实施例1
本申请易降解的一次性餐具材料制备方法，为将丁二酸溶于蒸馏水中，配制成质量分数为8-10%的丁二酸溶液，将淀粉添加到丁二酸溶液中，淀粉与丁二酸溶液混合比例为120g：300-350mL，淀粉为玉米淀粉与栗子淀粉按5:1-1.5重量份比进行混合得到玉米淀粉的粒度为600目，所述栗子淀粉为800目，加热至80-90℃，保温搅拌15min，然后再添加淀粉质量0.2%的钛酸四乙脂，继续搅拌反应2小时，然后进行过滤，采用去离子水进行洗涤至中性，烘干至恒重，即得，得到变性淀粉，将变性淀粉与脂类化合物在3000-3500r/min转速下搅拌30min后，再通过挤出机进行挤出造粒得到；变性淀粉与脂类化合物混合重量份比为50:3-5；所述脂类化合物制备方法为：
将苹果酸、2-二甲基丙醇按1:1摩尔比添加到反应釜中，然后再添加苹果酸质量10%的甲苯磺酸和15%的环己烷，密闭，加热至132-135℃，经过回流分水使得原料中酸值不再降低停止，再进行减压蒸馏去除环己烷和杂质，得到一次反应产物，将一次反应产物与乙酸酐按1:1摩尔比混合，在90℃下，搅拌反应3-4小时，然后再进行减压蒸馏去除乙酸，即得，挤出机采用双螺杆挤出机，各区温度控制在105℃、105℃、110℃、110℃、115℃，机头温度为110℃，转速为200r/min。
实施例2
本申请易降解的一次性餐具材料制备方法，为将丁二酸溶于蒸馏水中，配制成质量分数为8-10%的丁二酸溶液，将淀粉添加到丁二酸溶液中，淀粉与丁二酸溶液混合比例为120g：300-350mL，淀粉为玉米淀粉与栗子淀粉按5:1-1.5重量份比进行混合得到玉米淀粉的粒度为600目，所述栗子淀粉为800目，加热至80-90℃，保温搅拌15min，然后再添加淀粉质量0.2%的钛酸四乙脂，继续搅拌反应2小时，然后进行过滤，采用去离子水进行洗涤至中性，烘干至恒重，即得，得到变性淀粉，将变性淀粉与脂类化合物在3000-3500r/min转速下搅拌30min后，再通过挤出机进行挤出造粒得到；变性淀粉与脂类化合物混合重量份比为50:3-5；所述脂类化合物制备方法为：
将苹果酸、2-二甲基丙醇按1:1摩尔比添加到反应釜中，然后再添加苹果酸质量10%的甲苯磺酸和15%的环己烷，密闭，加热至132-135℃，经过回流分水使得原料中酸值不再降低停止，再进行减压蒸馏去除环己烷和杂质，得到一次反应产物，将一次反应产物与乙酸酐按1:1摩尔比混合，在90℃下，搅拌反应3-4小时，然后再进行减压蒸馏去除乙酸，即得，挤出机采用双螺杆挤出机，各区温度控制在105℃、105℃、110℃、110℃、115℃，机头温度为110℃，转速为200r/min。
实施例3
本申请易降解的一次性餐具材料制备方法，为将丁二酸溶于蒸馏水中，配制成质量分数为8-10%的丁二酸溶液，将淀粉添加到丁二酸溶液中，淀粉与丁二酸溶液混合比例为120g：300-350mL，淀粉为玉米淀粉与栗子淀粉按5:1-1.5重量份比进行混合得到玉米淀粉的粒度为600目，所述栗子淀粉为800目，加热至80-90℃，保温搅拌15min，然后再添加淀粉质量0.2%的钛酸四乙脂，继续搅拌反应2小时，然后进行过滤，采用去离子水进行洗涤至中性，烘干至恒重，即得，得到变性淀粉，将变性淀粉与脂类化合物在3000-3500r/min转速下搅拌30min后，再通过挤出机进行挤出造粒得到；变性淀粉与脂类化合物混合重量份比为50:3-5；所述脂类化合物制备方法为：
将苹果酸、2-二甲基丙醇按1:1摩尔比添加到反应釜中，然后再添加苹果酸质量10%的甲苯磺酸和15%的环己烷，密闭，加热至132-135℃，经过回流分水使得原料中酸值不再降低停止，再进行减压蒸馏去除环己烷和杂质，得到一次反应产物，将一次反应产物与乙酸酐按1:1摩尔比混合，在90℃下，搅拌反应3-4小时，然后再进行减压蒸馏去除乙酸，即得，挤出机采用双螺杆挤出机，各区温度控制在105℃、105℃、110℃、110℃、115℃，机头温度为110℃，转速为200r/min。
以实施例材料采用注塑机（相同注塑工艺）注塑成相同规格的塑料样条（10cm×10cm×1.5mm）作为实施例试样；
土埋生物降解实验
称取烘干至恒重(W1 )的实施例样品,作上标记埋于地表之下10cm处 ,30d后取出,洗净后干燥称重 (W2 ),计算失重率 (%) = (W1- W2)/W1×100；
表1
土埋失重率%
实施例1
85.97
实施例2
86.73
实施例3
88.26
由表1可以看出，本发明制备的一次性餐具
力学性能
采用万能试验机根据GB 1040-79进行拉伸强度进行检测，每组试样测量10次，取平均值，拉伸速率为20mm/min：
表2
拉伸强度MPa
实施例1
1.71
实施例2
1.75
实施例3
1.83
由表2可以看出，本发明工艺能够极大的改善淀粉餐具材料的力学性能。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改变、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。