高含量茶纤维与植物淀粉改性复合材料、制备方法及应用
阅读说明：本技术 高含量茶纤维与植物淀粉改性复合材料、制备方法及应用 (High-content tea fiber and plant starch modified composite material, preparation method and application ) 是由 庄展鹏 张国仕 于 2021-07-06 设计创作，主要内容包括：本发明提供高含量茶纤维与植物淀粉改性复合材料,包括以下各组分：茶纤维粉,100份；滑石粉,1～10份；植物淀粉,50～200份；甘油,0.5～10份；y-聚谷氨酸,1～10份；水,5～50份,且提供了高含量茶纤维与植物淀粉改性复合材料的制备方法用于制备管状制品,该管状制品呈实心状或者内部中空,例如,一次性茶纤维吸管,该吸管能达到非常好的耐水和耐热性能,可在60℃-80℃的水温里使用,且在使用后老化后能以垃圾堆肥方式让其生物降解回归自然,不污染土地并在降解后成为大地最好的肥料减少塑料等产品为地球环境所带来的污染。(The invention provides a high-content tea fiber and plant starch modified composite material, which comprises the following components: 100 parts of tea fiber powder; 1-10 parts of talcum powder; 50-200 parts of plant starch; 0.5-10 parts of glycerol; 1-10 parts of y-polyglutamic acid; 5-50 parts of water, and provides a preparation method of the high-content tea fiber and plant starch modified composite material for preparing tubular products, wherein the tubular products are solid or hollow inside, for example, a disposable tea fiber straw which can achieve very good water resistance and heat resistance, can be used at water temperature of 60-80 ℃, can be biodegraded to return to nature in a garbage composting mode after being aged after being used, does not pollute the land, becomes the best fertilizer for the ground after being degraded, and reduces the pollution of products such as plastics and the like to the earth environment.)
技术领域
本发明涉及改性复合材料的
技术领域
，特别是高含量茶纤维与植物淀粉改性复合材料、制备方法及应用。背景技术
塑料以其优异的性能广泛应用于诸多领域，成为新世纪以来基础材料产业，其应用领域甚至超越钢筋、水泥和木材三大基础材料产业，已成为人们日常生活中不可或缺的物品之一。常用塑料如聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)等大多以石油基为原料。
一次性吸管是餐饮行业必不可少的消耗品，目前市面上所销售使用的一次性吸管大多是塑料，不可生物降解易造成“白色污染”，虽然目前也有部分纸吸管但耐水性极差饮用过程中往往会有纸屑掉落，体验不好且纸浆资源缺乏，非常珍贵，大量使用会严重地破坏着我们赖以生存的地球环境；在环保问题日趋突出，对低碳经济发展需求日益迫切的情势下，大力发展可绿色生态材料成为必然趋势。
有鉴于此，本发明人专门设计了高含量茶纤维与植物淀粉改性复合材料、制备方法及应用，本案由此产生。
发明内容
为了解决上述问题，改性复合材料的茶纤维吸管应然而生，它耐水与耐热性能极好，能在常温水里使用1-3小时，废弃后能与垃圾一起土埋堆肥在土里生物降解回归大自然，不为地球环境带来污染，具体的，针对传统材料的一次性吸管在人们重度使用下对地球环境所带来垃圾堆集造成环境白色污染，因此本发明利用了本让茶农废弃的茶梗，茶叶残次品等农废将其应用起来变废为宝，其特性是能在自然环境里生物降解并回归大自然不产生任何污染，大量生产的一次性吸管具有价格低廉，还带有淡淡的茶香，性价比极高极具取代传统材质吸管的可能性，也为茶农增加收入让茶产业升级将茶产业进入新的时代；本发明的技术方案如下：
本发明的目的之一在于提供高含量茶纤维与植物淀粉改性复合材料，按质量分数计，包括以下各组分：
茶纤维粉：100份；
滑石粉：1～10份；
植物淀粉：50～200份；
甘油：0.5～10份；
y-聚谷氨酸：1～10份；
水：5～50份。
进一步的，所述茶纤维粉采用茶梗、茶叶、茶边角料、泡饮完的茶渣或任何在产茶过程中所产生的残次品与农废物中的任意一种或任意几种组合，采用泡饮完的茶渣，先对其进行烘干后使用；采用农业废弃物作为主要填充剂，它来源广泛、价格低廉，同时具有可生物降解性，且以茶纤维作为填充剂应用可实现农废物变废为宝大大地减少资源的浪费。
进一步的，所述茶纤维粉平均粒径为40～2000目，纤维长径比为10～180。
进一步的，所述滑石粉平均粒径为100～5000目。
进一步的，所述植物淀粉采用根茎类值物淀粉中的任意一种或任意几种组合。
进一步的，所述植物淀粉采用木薯粉、马铃薯淀粉或玉米淀粉。
本发明的目的之二在于提供高含量茶纤维与植物淀粉改性复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将茶纤维粉、滑石粉、植物淀粉和甘油加入到高速混合机，混合搅拌15～90min；
(2)依次加入y-聚谷氨酸和水后，继续搅拌15～90min，待高速混合机中物料粘度增加，物料成胶状，停止混合，出料待用；
(3)将混合后胶状物料倒入料桶，启动挤出机，且从入料到出料口的4段加热段温度设定分别为50℃-70℃、50℃-70℃、60℃-80℃和70℃-95℃，机头出料口模温为70℃-95℃，物料经糊化，膨化挤出拉条、快速风冷定型后将其切成条，再进入40℃-80℃多层循环式干燥箱循环固化让其表面完成结晶以达到耐水功能。
进一步的，所述4段加热段温度分别为60℃、65℃、75℃和80℃，机头出料口模温度设为80℃。
进一步的，所述多层循环式干燥箱温度须控制在40℃-80℃之间才能保证产品不弯曲且让其表面固化完成结晶。
本发明的目的之三在于提供高含量茶纤维与植物淀粉改性复合材料的应用，将目的之一中所述的复合材料制成管状制品，该管状制品呈实心状或者内部中空，例如：呈圆柱状的搅拌管、棒棒糖的中心管或者本发明提到的吸管等。采用本发明复合材料生产的一次性茶纤维吸管能达到非常好的耐水和耐热性能，可在40℃-80℃的水温里使用，且在使用后老化后能以垃圾堆肥方式让其生物降解回归自然，不污染土地并在降解后成为大地最好的肥料减少塑料等产品为地球环境所带来的污染。
进一步的，滑石粉、植物淀粉、甘油、y-聚谷氨酸均采用可食用材料，因此制备的复合材料或制品均可食用，其中一种食用方式为将使用完的吸管泡水后直接饮用；或者可将其溶解后直接用于浇花等。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明所用的植物淀粉具有粘合剂的特点，且采用具有纤维状的茶纤维粉，在多种改性剂的作用下，很好地平衡了复合材料的刚性，韧性和耐高温性；
(2)y-聚谷氨酸作为植物淀粉的改性剂，有效的增加材料的粘度，成膜性好，同时也加强拉伸强度、断裂伸长率且高效的可生物降解功能。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
将100份的茶梗粉，3份200目滑石粉，50份植物淀粉和2份甘油加入到高速混合机，混合搅拌30min；依次加入2份y-聚谷氨酸(y-PGA)和5份水后，继续搅拌15min；高速混合机中物料粘度增加，物料成胶状，停止混合，出料待用。将混合后胶状物料倒入料桶，启动挤出机从入料到出料口，4段加热段温度设定分别为60℃、65℃、75℃和80℃，机头出料口模温度设为80℃，物料经糊化，膨化挤出拉条、快速风冷定型后将其切成条，再进入40℃-80℃多层循环式干燥箱循环固化让其表面完成结晶以达到耐水功能。
实施例2
将100份的茶梗粉，5份1000目滑石粉，100份植物淀粉和4份甘油加入到高速混合机，混合搅拌45min；依次加入4份y-聚谷氨酸(y-PGA)和10份水后，继续搅拌30min；高速混合机中物料粘度增加，物料成胶状，停止混合，出料待用。将混合后胶状物料倒入料桶，启动挤出机从入料到出料口，4段加热段温度设定分别为60℃、65℃、75℃和80℃，机头出料口模温度设为80℃，物料经糊化，膨化挤出拉条、快速风冷定型后将其切成条，再进入40℃-80℃多层循环式干燥箱循环固化让其表面完成结晶以达到耐水功能。
实施例3
将100份的茶叶粉，8份3000目滑石粉，150份植物淀粉和6份甘油加入到高速混合机，混合搅拌60min；依次加入6份y-聚谷氨酸(y-PGA)和15份水后，继续搅拌15min；高速混合机中物料粘度增加，物料成胶状，停止混合，出料待用。将混合后胶状物料倒入料桶，启动挤出机从入料到出料口，4段加热段温度设定分别为60℃、65℃、75℃和80℃，机头出料口模温度设为80℃，物料经糊化，膨化挤出拉条、快速风冷定型后将其切成条，再进入40℃-80℃多层循环式干燥箱循环固化让其表面完成结晶以达到耐水功能。
实施例4
将100份的茶叶粉，8份5000目滑石粉，200份植物淀粉和8份甘油加入到高速混合机，混合搅拌30min；依次加入8份y-聚谷氨酸(y-PGA)和20份水后，继续搅拌15min；高速混合机中物料粘度增加，物料成胶状，停止混合，出料待用。将混合后胶状物料倒入料桶，启动挤出机从入料到出料口，4段加热段温度设定分别为60℃、65℃、75℃和80℃，机头出料口模温度设为80℃，物料经糊化，膨化挤出拉条、快速风冷定型后将其切成条，再进入40℃-80℃多层循环式干燥箱循环固化让其表面完成结晶以达到耐水功能。
本发明实现了废弃物茶梗和茶农副产品茶粉等的高价值化利用,符合可持续发展和农业循环经济政策,具有明显的经济，环保效益和帮助茶农增加收入减少农废，具体的，使用茶梗等做为主要填充物，减少资源的浪费且能将产品分解与降解减少白色污染与垃圾堆填，充分利用资源，不浪费，变废为宝！造福地球与人类。再者，茶梗、茶叶残次品作为农业加工废弃物，原料丰富、价格低廉，同时含有大量天然茶色素，茶多酚，儿茶素且生物可降解性。本发明中将茶纤维作为可降解植物淀粉的填充剂，在y-聚谷氨酸(y-PGA)与甘油的作用下可将粘度增大，使材料生物降解性能提高且拉伸强度、断裂伸长率、耐高温性及弯曲强度都得到提升熔融指数也升高，并可以很好地平衡复合材料的韧性，耐高温、耐水性和可生物降解。该制备方法操作简单、生产成本低，且变废为宝大大帮助茶农增加收入，减少农废的堆圾和浪费且产品还带有淡淡的茶香味。
上面结合实施例对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
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