專利名稱：：一種可降解的復(fù)合材料、其餐用具制品及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種可降解的復(fù)合材料組合物，本發(fā)明還涉及以該復(fù)合材料為原料制造的一次性餐具及其制造方法?，F(xiàn)有的發(fā)泡塑料和塑料制成的一次性餐用具，存在以下缺陷(1)消耗石油資源；(2)發(fā)泡用的氟利昂破壞大氣臭氧層；(3)埋在土里二百年不腐爛，造成嚴(yán)重的白色污染等缺陷。目前，部分采用紙制品或淀粉類制品取代而制成的一次性餐用具存在如下的缺陷紙制品要消耗大量的竹木，破壞綠色資源，造紙生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生公害水污染；淀粉類制品要消耗大量的糧食，且易發(fā)霉，均有值得商榷的技術(shù)問(wèn)題和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題?，F(xiàn)已公開的利用農(nóng)作物殼或稈制成的一次性餐用具的若干專利，大部分公開的是濕法冷壓工藝，均需低溫長(zhǎng)烘和多次噴涂，工序繁多，工藝復(fù)雜，投資大，成本高，難以推廣使用。少部分公開的干法熱壓制作工藝，所采用的有機(jī)高分子熱熔膠價(jià)格較高，有些熱熔膠不符合食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，雖工序簡(jiǎn)單，但成本難以降下來(lái)，市場(chǎng)難以接受。本發(fā)明正是針對(duì)上述農(nóng)作物殼或稈制一次性餐用具存在的不足，提供一種原料配方簡(jiǎn)單的可降解復(fù)合材料，并提供了以此復(fù)合材料為原料制得的可降解的一次性餐用具及其制造方法。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可降解的復(fù)合材料組合物；本發(fā)明的另一目的是提供該可降解的復(fù)合材料組合物在制造一次性餐具方面的應(yīng)用；本發(fā)明的再一目的是提供一種使用該可降解復(fù)合材料組合物制作餐具的成型加工方法。本發(fā)明的可降解復(fù)合材料組合物，其包括按重量份計(jì)的如下組分植物纖維60-90份脲醛樹脂10-35份三聚氰胺樹脂3-10份食用著色劑1-10份其中所述脲醛樹脂的分子量為300-600，優(yōu)選為300-400，其用量?jī)?yōu)選10-20份。用于本發(fā)明的植物纖維是農(nóng)作物殼或稈，其用量?jī)?yōu)選70-80份。所述的脲醛樹脂是通過(guò)如下的方法制得的1、配方(重量份計(jì))尿素80-100份二丁基萘磺酸鈉5-10份甲醛(37％)160-240份間苯二酚2．5-7．5份甘油16-24份2、制備方法(1)按所述的配方，將尿素、甲醛37％、甘油三種成份加入一帶有攪拌器的反應(yīng)釜中，于60℃下攪拌使尿素充分溶解得到混合液，然后將該混合液降溫至20-25℃，再于其中加入二丁基萘磺碳鈉、間苯二酚在120轉(zhuǎn)／分的轉(zhuǎn)速下攪拌約10-60min。(2)在常溫下用適量的PH值調(diào)節(jié)劑將上述混合液的PH值調(diào)節(jié)為7-8，然后在180-260轉(zhuǎn)／分下攪拌混合液30min，再在300-400轉(zhuǎn)／分下攪拌混合液30min，即可取出混合液倒入貯料槽中陰干24小時(shí)，得到脲醛樹脂基料。將得到的脲醛樹脂基料于60℃下烘烤6小時(shí)得到所述的脲醛樹酯以備用。所述的PH值調(diào)節(jié)劑選自磷酸、草酸和醋酸，其中優(yōu)選草酸。所述的脲醛樹脂不含熒光增白劑和漿料。所述的三聚氰胺用量?jī)?yōu)選3-5份。所述的食用著色劑選自鈦白粉、氧化鋅、氧化鐵紅、顏料黃147和顏料蘭15，優(yōu)選鈦白粉，其用量?jī)?yōu)選3-5份。利用本發(fā)明的可降解復(fù)合材料制造一次性餐具的方法，其包括以下步驟1、使用粉碎機(jī)將所述的植物纖維粉碎成60目以上的粉末，然后將配方量的植物纖維粉末、脲醛樹脂、三聚氰胺脂及食用著色劑加入立式攪拌機(jī)中攪拌10-20分鐘；2、混合后的原料按制品重量的要求定量定位地加入已預(yù)熱至125℃-190℃的成型模具的凹模中心位置，成型時(shí)模溫控制在125℃-190℃，用下頂式油壓機(jī)，壓力控制在10-30MPa，連續(xù)保壓3-8次，每次保壓3-30秒，即制成餐用具成品。所述的粉碎機(jī)優(yōu)選渦輪式粉碎機(jī)。優(yōu)選的凹模溫度為160℃、凸模溫度為170℃、壓力為25MPa、保壓次數(shù)為3次、每次保壓時(shí)間為3秒。以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。實(shí)施例1脲醛樹脂干酯的制備(一)配方尿素20．9公斤二丁基萘磺酸鈉1．57升甲醛(37％)41．8升間苯二酚1．05公斤甘油4．18升(二)制備方法1、將尿素、甲醛37％、甘油三種成份加入帶有攪拌器的100升反應(yīng)釜中于60℃攪拌使尿素充分溶解，然后將該混合液降溫至20-25℃，再于其中加入二丁基萘磺酸鈉、間苯二酸在120轉(zhuǎn)／分的轉(zhuǎn)速下攪拌約30min。2、在常溫下，用適量的草酸將上述混合液的PH值調(diào)節(jié)到7-8，然后在240轉(zhuǎn)／分下攪拌30min，再在360轉(zhuǎn)／分下攪拌30min，即可取出倒入貯料槽中陰干24小時(shí)，得到脲醛樹脂基料。將得到的脲醛樹酯基料經(jīng)60℃烘烤6小時(shí)后，即得到脲醛樹酯。實(shí)施例2用杭州化工研究院生產(chǎn)的HW-500型渦輪式粉碎機(jī)將曬干的農(nóng)作物殼粉碎成60目以上的粉末備用。按照表1所示的配方在立式攪拌機(jī)中加入經(jīng)粉碎的農(nóng)作物殼、脲醛樹脂(實(shí)施例1所制備)、三聚氰胺脂(南京聯(lián)合樹脂廠生產(chǎn))、鈦白粉，開動(dòng)攪拌機(jī)攪拌約15分鐘混合均勻，得到五種配方的可降解復(fù)合材料組合物。表1(單位kg)<tablesid="table1"num="001"><table>組分配方一配方二配方三配方四配方五農(nóng)作物殼19．251517．52022．5脲醛樹脂3．756．758．752．5三聚氰胺1．250．752．252．5鈦白粉0．752．256．250．25</table></tables>按照如表2所示的本發(fā)明可降解復(fù)合材料組合物的成型加工工藝條件將根據(jù)實(shí)施例1中的配方制得的可降解復(fù)合材料組合物加工成一次性餐具。其中制備一個(gè)一次性餐具在油壓機(jī)凹模中加入的復(fù)合材料組合物量為30克。雖然使用上述配方的可降解復(fù)合材料組合物皆能制得合格的產(chǎn)品，但通過(guò)對(duì)制品的性能、外觀、成本比較，認(rèn)為由配方一的可降解復(fù)合材料成型加工得到的制品為最優(yōu)。其次可見(jiàn)雖不添加所述的脲醛樹脂也能制得合格的產(chǎn)品，但其成本較高。表2<tablesid="table2"num="002"><table>工藝參數(shù)配方一配方二配方三配方四配方五凹模溫度(℃)160150140130115凸模溫度(℃)170160150140125壓力(MPa)2523211917保壓時(shí)間(S)310172430保壓次數(shù)(次)65432放氣時(shí)間(S)357912凹凸模拉開放氣間隙(mm)88888</table></tables>實(shí)施例3可降解復(fù)合材料制品蒸發(fā)殘?jiān)蜔晒馕镔|(zhì)檢測(cè)試驗(yàn)1、樣品由實(shí)施例1中配方一制得的一次性碗2、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB5009．60-853、測(cè)試結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果如表3所示，可見(jiàn)蒸發(fā)殘?jiān)蜔晒馕镔|(zhì)檢測(cè)均能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。表3<tablesid="table3"num="003"><table>檢驗(yàn)項(xiàng)目測(cè)定值標(biāo)準(zhǔn)值正己烷蒸發(fā)殘?jiān)黰g／L4．8≤304％醋酸蒸發(fā)殘?jiān)黰g／L11．2≤3065％乙醇蒸發(fā)殘?jiān)黰g／L3．8≤30熒光檢查(254nm及365nm)合格≤5cm2／100cm2</table></tables>實(shí)施例4制品的生物降解性試驗(yàn)1、樣品由實(shí)施例1中配方一制得的一次性碗2、生物可降解性試驗(yàn)(參考美國(guó)ASTM方法設(shè)計(jì))1)試驗(yàn)菌株黑曲霉AspergillusnigerB1綠色木霉Trichodermareesai9414木霉Trichodermasp．108赤霉Gibberellasp．ST-3假單胞桿菌Pseudomonassp．29蠟狀芽孢桿菌Bacilluscereus45芽孢桿菌Bacillussp．W312)培養(yǎng)基A．察氏培養(yǎng)基(Czapekmedium)NH4NO32g，K2HPO41g，MgSO4．7H2O0．5g，KCl0．5g，F(xiàn)eSO4．7H2O0．01g，瓊脂15g粉碎的實(shí)驗(yàn)材料30g，H2O1000mlpH6(用于真菌)，pH7(用于細(xì)菌)B．肉湯培養(yǎng)基牛肉膏3g，蛋白胨10g，NaCl5g，瓊脂15g，H2O1000ml，pH7．0-7．23．方法和結(jié)果點(diǎn)種法測(cè)定真菌的生長(zhǎng)取加有粉碎的實(shí)驗(yàn)材料作為碳源的察氏瓊脂培養(yǎng)基，溶化后傾入真徑為9公分的玻璃培養(yǎng)皿中，輕輕混和均勻，冷卻凝固，用接種針挑取真菌的菌絲或孢子點(diǎn)種在培養(yǎng)皿的中央或三角點(diǎn)種。28℃培養(yǎng)10天和20天，測(cè)量菌落生長(zhǎng)的直徑大小，以示生長(zhǎng)情況。從表4的結(jié)果可見(jiàn)，試驗(yàn)的四株真菌都能在含有實(shí)驗(yàn)材料的察氏瓊脂培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，雖生長(zhǎng)緩慢，卻也表明這些真菌具有利用實(shí)驗(yàn)材料作為碳源和能源生長(zhǎng)的能力。測(cè)試結(jié)果如表4所示．表4點(diǎn)種法測(cè)定真菌的生長(zhǎng)<tablesid="table4"num="004"><table>真菌名稱菌落大小(直徑mm)10天20天黑曲霉B13-44-5綠色木霉941423木霉1080．81赤霉ST0．81</table></tables>搖瓶法測(cè)定細(xì)菌的生長(zhǎng)挑取在新鮮的肉湯瓊脂斜面上生長(zhǎng)的細(xì)菌一耳環(huán)，接入50ml以實(shí)驗(yàn)材料作為碳源的察氏培養(yǎng)液培養(yǎng)基，裝入250ml的三角瓶中，于28℃搖床振蕩培養(yǎng)(轉(zhuǎn)速180轉(zhuǎn)／分)。用稀釋平板法分別測(cè)定培養(yǎng)不同時(shí)間的培養(yǎng)液中細(xì)菌的活菌量，以示細(xì)菌的生長(zhǎng)情況。表5的結(jié)果表明，所試的三株細(xì)菌假單胞菌29、芽孢桿菌31、蠟狀芽孢桿菌45，都能在以實(shí)驗(yàn)材料為碳源的察氏培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，培養(yǎng)10天菌量為600個(gè)／ml至2500個(gè)／ml，培養(yǎng)20天菌量可提高到40，000個(gè)／ml至60，000個(gè)／ml。表5稀釋法測(cè)定細(xì)菌的活菌量<tablesid="table5"num="005"><table>細(xì)菌名稱活菌量(個(gè)／ml)芽孢桿菌W317×1026×104蠟狀芽孢桿菌456×1024×104假單胞菌292．5×1036×103</table></tables>4、結(jié)論從以上直徑和細(xì)菌的生長(zhǎng)結(jié)果看所實(shí)驗(yàn)的7種微生物在20天內(nèi)均能利用實(shí)驗(yàn)材料作為碳源和能源漸漸地生長(zhǎng)。由此表明試驗(yàn)材料是一種可生物降解的制品。實(shí)施例5可降解復(fù)合材料制品的急性毒性試驗(yàn)樣品由實(shí)施例1中配方一使得的一次性硬質(zhì)碗。檢測(cè)單位中國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局北京環(huán)境醫(yī)學(xué)研究所試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)參照中華人民共和國(guó)鐵道部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“鐵路快餐飯盒供貨通用技術(shù)條件”(TB／2611-94)中5．8毒理檢驗(yàn)的要求，將樣品進(jìn)行前處理稱取樣品四份，每份重30g，剪成0．5cm×0．5cm的碎片，將該四份樣品的碎片分別置于4個(gè)索式抽提器中，于每個(gè)抽提器中分別加入300ml的蒸餾水，300m14％醋酸，300ml65％乙醇和300ml正己烷，分別將其加熱至各自的沸點(diǎn)時(shí)并回流2小時(shí)(其中加入水和4％醋酸的抽提器置于石蠟浴中加熱，加入65％乙醇和正己烷的抽提器置于水浴中加熱)。然后將四種回流液均勻地混合后置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器70-75℃減壓濃縮，將濃縮液定容至100ml，加2克淀粉加熱成糊狀，供實(shí)驗(yàn)用。試驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院動(dòng)物中心提供的昆明種小鼠，體重為13-22克。(1)預(yù)試驗(yàn)雌雄9只小鼠，各隨機(jī)分成三組，每組3只小鼠。染毒劑量為20g／Kg，19g／Kg，5g／Kg。經(jīng)口一次灌胃染毒。(2)正式試驗(yàn)雌雄40只小鼠，各隨機(jī)分為四組，每組10只動(dòng)物。根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，染毒劑量為20g／kg、10g／kg／、5g/kg、2．5g／kg。經(jīng)口一次灌胃染毒。灌胃前禁食12小時(shí)，給藥最大體積為0．4ml／20g體重。染毒后觀察一周，記錄動(dòng)物中毒癥狀和死亡時(shí)間。如LD50大于10g/kg，可不必測(cè)算LD50；如LD50小于10g／kg，用概率單位-圖解法重新試驗(yàn)測(cè)定LD50。實(shí)驗(yàn)結(jié)果(1)預(yù)試驗(yàn)雌雄三個(gè)劑量組的動(dòng)物均未見(jiàn)死亡，也未見(jiàn)動(dòng)物有任何中毒癥狀。(2)正式試驗(yàn)雌雄四個(gè)劑量組，每組各10只動(dòng)物均未見(jiàn)死亡，也未見(jiàn)有任何中毒癥狀。測(cè)得送檢樣品的LD50大于20g／kg。結(jié)果稻殼制一次性餐具經(jīng)前處理后濃縮液的半數(shù)致死量(LD50)＞20g／kg，參照急性毒性(LD50)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，屬實(shí)際無(wú)毒級(jí)。本發(fā)明克服了現(xiàn)有公開的專利技術(shù)中以農(nóng)作物殼或稈為主要原料制一次性餐用具存在的工藝復(fù)雜，價(jià)格較貴之缺陷，其配方簡(jiǎn)單，粘結(jié)原料便宜，符合食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，一次熱壓成型，無(wú)需低溫長(zhǎng)烘和表面噴涂成膜，照樣可以達(dá)到耐水、耐熱、耐冰凍、耐腐蝕、無(wú)毒、無(wú)污染，可降解的效果。本發(fā)明科學(xué)合理地利用了農(nóng)作物的廢棄物，原料來(lái)源年年永生，廣泛低廉，且該餐用具使用后可回收粉碎用作料或肥料，實(shí)現(xiàn)了資源的再生綜合利用。本發(fā)明的餐用具還具有成品色澤天然、質(zhì)重、結(jié)構(gòu)韌固并可任意著色等特點(diǎn)，是一種全新的環(huán)保綠色產(chǎn)品。以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用以限制本發(fā)明的范圍，任何本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員在不背離本發(fā)明精神和范圍內(nèi)，所做的任何潤(rùn)飾與更改，均屬于本發(fā)明權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1.一種可降解的復(fù)合材料組合物，其包括按重量份計(jì)的如下組分植物纖維60-90份脲醛樹脂10-30份三聚氰胺樹脂3-10份食用著色劑2-5份2.根據(jù)權(quán)利要求1的可降解復(fù)合材料，其中所述的植物纖維為農(nóng)作物殼或桿。3.根據(jù)權(quán)利要求1的可降解復(fù)合材料，其中所述植物纖維的用量為70-80份。4.根據(jù)權(quán)利要求1的可降解復(fù)合材料，其中所述脲醛樹脂的用量為10-20份。5.根據(jù)權(quán)利要求1的可降解復(fù)合材料，其中所述脲醛樹脂的分子量為300-600。6.根據(jù)權(quán)利要求1的可降解復(fù)合材料，其中所述的脲醛樹脂的分子量為300-400。7.根據(jù)權(quán)利要求1的植物纖維復(fù)合材料，其中所述食用著色劑選自鈦白粉、氧化鋅、氧化鐵紅、顏料147和顏料蘭15。8.根據(jù)權(quán)利要求7的植物纖維復(fù)合材料，其中所述食用著色劑為鈦白粉。9.根據(jù)權(quán)利要求1的可降解復(fù)合材料，其中所述的食用著色劑的用量為3-5份。10.根據(jù)權(quán)利要求1的可降解復(fù)合材料，其中所述脲醛樹脂干酯是通過(guò)如下方法制得(1)將80-100重量份的尿素、160-240重量份的甲醛37％、16-24重量份的甘油三種成份加入一帶有攪拌器的反應(yīng)釜中，于60℃下攪拌使尿素充分溶解得到混合液，然后將該混合液降溫至20-25℃，再于其中加入5-10重量份的二丁基萘磺酸鈉、2．5-7．5份重量份的間苯二酚在120轉(zhuǎn)／分的轉(zhuǎn)速下攪拌約10-60min。(2)在常溫下用PH值調(diào)節(jié)劑將上述混合液的PH值調(diào)節(jié)為7-8，然后在180-260轉(zhuǎn)／分下攪拌混合液30min，再在300-400轉(zhuǎn)／分下攪拌混合液30min，即可取出混合液倒入貯料槽中陰干24小時(shí)，得到脲醛樹脂基料。將得到的脲醛樹脂基料于60℃下烘烤6小時(shí)得到所述的脲醛樹酯以備用。11.根據(jù)權(quán)利要求10的可降解復(fù)合材料，其中所述的PH值調(diào)節(jié)劑選自磷酸、草酸和醋酸。12.根據(jù)權(quán)利要求11的可降解復(fù)合材料，其中所述的PH值調(diào)節(jié)劑是草酸。13.根據(jù)權(quán)利要求1的可降解復(fù)合材料，其包括按重量份計(jì)的如下組分農(nóng)作物殼或稈的粉末77份脲醛樹脂15份三聚氰胺干脂5份食用著色劑3份14.一種將根據(jù)權(quán)利要求1的可降解復(fù)合材料制備成一次性餐具的方法，其包括以下步驟(1)使用粉碎機(jī)將所述的植物纖維粉碎成60目以上的粉末，然后將配方量的植物纖維粉末、脲醛樹脂干酯、三聚氰胺脂及食用著色劑加入立式攪拌機(jī)中攪拌10-20分鐘；(2)混合后的原料按制品重量的要求定量定位地加入已預(yù)熱至125℃-190℃的成型模具的凹模中心位置，成型時(shí)模溫控制在125℃-190℃，用下頂式油壓機(jī)，壓力控制在10-30MPa，連續(xù)保壓3-8次，每次保壓3-30秒，即制成餐用具成品。15.根據(jù)權(quán)利要求14的制造方法，其中凹模溫度為160℃，凸模溫度為170℃，壓力為25MPa，連續(xù)保壓六次，每次保壓時(shí)間3秒。16.權(quán)利要求1至13任意之一的可降解復(fù)合材料在成型制造一次性餐具方面的應(yīng)用。17.使用權(quán)利要求1至13任意之一的可降解復(fù)合材料制得的一次性餐具，其是無(wú)毒、可生物降解的。全文摘要本發(fā)明涉及一種可降解的復(fù)合材料組合物,其包括植物纖維、脲醛樹脂、三聚氰胺和食用著色劑。本發(fā)明還涉及以該復(fù)合材料為原料制造的一次性餐用具及其制造方法,由此得到的一次性餐用具制品無(wú)需烘烤和表面噴涂膜料,其能耐水、耐熱、耐冰凍、耐腐蝕、無(wú)毒無(wú)污染、可降解,是一種全新的環(huán)保綠色產(chǎn)品。文檔編號(hào)C08L61/24GK1281874SQ00105580公開日2001年1月31日申請(qǐng)日期2000年3月31日優(yōu)先權(quán)日2000年3月31日發(fā)明者王友桐申請(qǐng)人:王友桐