專利名稱：一種生物降解材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制作一次性餐飲用具的生物降解材料及其制備方法。
隨著生活節(jié)奏的加快和消費(fèi)觀念的更新，以一次性餐具為主要載體的快餐業(yè)迅速發(fā)展，一次性餐具的社會需求量也激增，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前每年消耗約80億只。
在我國，一次性餐具是以泡沫塑料餐具為主，泡沫塑料餐具的主要成份為發(fā)泡聚苯乙烯等塑料，以若干年內(nèi)不可降解為特征，由于泡沫材料質(zhì)輕體積大，增加了垃圾處理的難度；由于人們的隨意丟棄而對自然環(huán)境，人類生存環(huán)境會造成難以挽回的破壞，因而被世人斥為“白色污染”也包括了一次性發(fā)泡塑料餐具。
為保護(hù)人類共同賴以生存的家園，各國政府特別是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家，早已開始研究解決“白色污染”的問題，1991年，德國率先立法限制泡沫塑料的生產(chǎn)和使用，美國、日本、歐共體、澳洲和韓國等國家和地區(qū)，也先后立法禁止生產(chǎn)和使用泡沫塑料，并禁止用這類物品包裝的商品入境，在我國、北京、上海、天津、重慶、廣州和武漢等十幾個(gè)地方政府已立法禁止生產(chǎn)和銷售泡沫塑料餐具，中國政府也作出了在公元2000年“泡沫塑料工業(yè)將全面取消”的承諾。不可降解一次性泡沫塑料餐具給人類帶來危害也是眾所周知的事實(shí)，然而，用什么來代替一次性泡沫塑料餐具，滿足社會對快餐具的巨大需要呢？這是擺在各國政府和科學(xué)家們面前亟待解決的重要課題。
木發(fā)明的目的就是研究出一種新的材料替代泡沫塑料做快餐餐具原料，這種替代品應(yīng)該具有以下特征1.可以全降解廢棄后的高分子聚合物制品分子量下降，在自然條件下，短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)發(fā)脆，碎裂，變輕，或有適宜微生物生長的條件，其生命周期的最后終結(jié)或變成二氧化碳和水，回歸自然無窮循環(huán)而不對環(huán)境造成任何危害；2.耐沸水加入沸水后，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)無滲漏，不變形3.耐食用溶劑將食用溶劑如醬油、醋、酒等，不會產(chǎn)生任何對人體有害的化學(xué)物質(zhì)；4.生產(chǎn)過程不產(chǎn)生污染；5.制品可二次利用，作飼料6.原料來源廣泛，且價(jià)格低廉。
本發(fā)明的方案是使用原淀粉，非木材植物纖維及高沸點(diǎn)增塑劑混合而成，原定粉可是谷類、薯類及其它植物成熟果實(shí)的原粉。其添加量占混合物總重量的10-80％。非木材植物纖維可是竹類，禾草類，韌皮類，籽毛類。其添加量占混合物總重量的10-75％。高沸點(diǎn)增塑劑是經(jīng)尿、胺、甲醇改性后的產(chǎn)物，如丙二醇，聚乙烯醇，山梨糖醇，苯二甲酸、二丁酯等。其添加量占混合物總重量的10-30％。為了使制品獲得比較好的外觀，還可加入適量的色素0.1-1％。將上述物料按比例充分混合好后，熱壓成形獲得，熱壓固化時(shí)間每毫米壁厚5-60秒，模溫80-180℃，壓力為17-35兆帕/厘米。
由此混合物生產(chǎn)的一次性生物降解材料，除具有耐溶劑如耐醋，堿，酸、水100℃，油100℃，耐微波750W大于60分鐘外，還可以根據(jù)制品使用中的不同物理性要求，對制品的組份進(jìn)行加減，使制品具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度或優(yōu)良的柔韌性。使用后的廢棄物在30％水份中的土壤里30天的降解率可達(dá)80％。由于該產(chǎn)品主要原料為雜糧和植物纖維，以及食品添加劑，附合食品衛(wèi)生要求，對環(huán)境無污染，收集后可作為動物飼料進(jìn)行再利用。
實(shí)施例1按10％的原淀粉，75％的非木材植物纖維原料粉，15％的高沸點(diǎn)增塑劑比例，分別取木薯粉10公斤，取竹或禾草，或韌皮，或籽毛，或它們的混合物75公斤，取經(jīng)尿、胺、甲醇改性后的產(chǎn)物丙二醇，聚乙烯醇、山梨糖醇，苯二甲酸、二丁酯等任兩種組合15公斤，再適當(dāng)加入占總重量0.1％的食品色素，將這些原料充分混全后，投入到熱壓機(jī)的模腔中，熱壓成型得制品，熱壓固化時(shí)間每毫米壁厚5-60秒，模溫為90℃-150℃，壓力為35兆帕/厘米。
將此樣品進(jìn)行土壤中的降解性能測試，實(shí)驗(yàn)土壤壤土，PH中性，取自中國農(nóng)科院土肥所實(shí)驗(yàn)地；實(shí)驗(yàn)條件土壤水分30％，培養(yǎng)溫度30±2℃。實(shí)驗(yàn)方法恒重法測定實(shí)驗(yàn)土壤及樣品的水分，土壤過5毫米土壤篩，裝入10×10×6cm塑料實(shí)驗(yàn)盒。調(diào)整土壤水分為30％，放入30±2℃的培養(yǎng)箱進(jìn)行培養(yǎng)，15天、30天后將樣品取出，用水洗去附著土壤及生物降解后的水溶物，烘干稱重，檢查樣品的分解程度和失重量，經(jīng)過測定樣品的含水量為2.621％，15天后，樣品的土壤微生物降解百分率為24.37％，30天后樣品的土壤微生物降解百分率為80.33％。
將熱至90℃的熱水，倒入制品中，30分鐘未發(fā)現(xiàn)樣品破裂。
毒性試驗(yàn)砷(mg/l以As計(jì))未檢出鉛(mg/l以pb計(jì))0.29熒光性物質(zhì)(254nm及365nm)合格細(xì)菌總數(shù)(個(gè)/cm)＜10大腸菌群(個(gè)/100cm)＜30致病菌，未檢出實(shí)施例2按80％的原淀粉，10％的非木材植物纖維原料粉，10％的高沸點(diǎn)增塑劑比例，分別取玉米粉8噸，取竹或禾草，或韌皮，或籽毛，或它們的混合物1噸，取經(jīng)尿、胺、甲醇改性后的產(chǎn)物丙二醇，聚乙烯醇、山梨糖醇，苯二甲酸、二丁酯等任兩種組合1噸，再加入占總重量0.5％的食品色素，用實(shí)施例1的方法，將混合的好物料在80℃-140℃溫度下熱壓成型，熱壓固化時(shí)間每毫米壁厚5-30秒，壓力為17兆帕/厘米。
將此樣品按實(shí)施例1的方法進(jìn)行土壤中的降解性能測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果含水量為3.626％，15天后，樣品的土壤微生物降解百分率為67.78％，30天后樣品的土壤微生物降解百分率為82.09％。
做急性毒性實(shí)驗(yàn)，急性毒性分級屬無毒級，骨髓細(xì)胞微核試驗(yàn)結(jié)果未發(fā)現(xiàn)受試物有明顯遺傳毒性，精子畸形試驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)組與陰性對照組比較，差異無顯著性，P＞0.05。表明該受試物未發(fā)現(xiàn)明顯生殖遺傳性毒性。
實(shí)施例3按40％的原淀粉，45％的非木材植物纖維原料粉，15％的高沸點(diǎn)增塑劑比例，分別取144噸白薯淀粉，取162噸韌皮，或籽毛，或竹或它們的混合物，取54噸經(jīng)尿、胺、甲醇改性后的產(chǎn)物丙二醇，聚乙烯醇、山梨糖醇，苯二甲酸、二丁酯等任兩種組合。用實(shí)施例1的方法，將混合好的物料在110℃-150℃的溫度下熱壓成型，熱壓固化時(shí)間每毫米壁厚15秒-30秒，壓力為25兆帕/厘米。
檢驗(yàn)結(jié)果見表。<
實(shí)施例4按45％的原淀粉，45％的非木材植物纖維原料粉，10％的高沸點(diǎn)增塑劑比例，分別取162噸，白薯淀粉，取162噸，韌皮，或籽毛，或竹或它們的混合物，取36噸經(jīng)尿、胺、甲醇改性后的產(chǎn)物丙二醇，聚乙烯醇、山梨糖醇，苯二甲酸、二丁酯等任兩種組合。用實(shí)施例1的方法，將混合好的物料在80℃-120℃溫度下熱壓成型，熱壓固化時(shí)間每毫米壁厚5秒-30秒，壓力為20兆帕/厘米。
檢驗(yàn)結(jié)果與實(shí)施例1、2、3相同。
實(shí)施例5按50％的原淀粉，20％的非木材植物纖維原料粉，30％的高沸點(diǎn)增塑劑比例，分別取180噸面粉取，72噸韌皮，或籽毛，或竹，或它們的混合物，取108噸，經(jīng)尿、胺、甲醇改性后的產(chǎn)物丙二醇，聚乙烯醇、山梨糖醇，苯二甲酸、二丁酯等任兩種組合。用實(shí)施例1的方法，將混合好物料在140℃-180℃溫度下熱壓成型，熱壓固化時(shí)間每毫米壁厚5秒-15秒，壓力為30兆帕/厘米。
檢驗(yàn)結(jié)果與實(shí)施例1、2、3相同。
權(quán)利要求
1.一種生物降解材料，其特征在于它是由原淀粉、非木材植物纖維及高沸點(diǎn)增塑劑混合而成；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物降解材料，其特征在于原淀粉為10-80％，非木材植物纖維為10-75％，高沸點(diǎn)增塑劑為10-30％；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物降解材料，其特征在于原淀粉是谷類、薯類及其它植物成熟果實(shí)的原粉；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物降解材料其特征在于非木材植物纖維是竹類、禾草類、韌皮類、籽毛類；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物降解材料，其特征在于高沸點(diǎn)增塑劑是經(jīng)尿、胺、甲醇改性產(chǎn)物；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種生物降解材料，其特征在于經(jīng)尿、胺、甲醇改性后的產(chǎn)物是丙二醇、聚乙烯、山梨糖醇、苯二甲酸、二丁酯；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物降解材料，其特征在于其材料中可添加為總重量0.1-1％的食品色素。
8.一種生物降解材料的制備方法，其特征在于熱壓成型，熱壓固化時(shí)間每毫米壁厚5-60秒，模溫80-180℃，壓力17-35兆帕/厘米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制作一次性餐飲用具的生物降解材料及其制備方法,其特征是它是由植物原淀粉,非木材植物纖維粉,高沸點(diǎn)增塑劑組成,該材料,具有耐溶劑如醋、堿、酸、水100℃、油100℃,耐微波750W大于60分鐘,還可根據(jù)制品使用中的不同物理性能要求,對制品組分進(jìn)行加減,使制品具有優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度或優(yōu)良的柔韌性。使用后的廢棄物在30%水分中的土壤里30天的降解率可達(dá)80%，并可二次利用作動物飼料。
文檔編號C08L97/00GK1193636SQ98101678
公開日1998年9月23日 申請日期1998年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月30日
發(fā)明者張沛生 申請人:張沛溶