淀粉纤维餐盒制备及其可降解性能研究
塑料餐盒因具有价格低、防水防油等优势,在全球范围内得到广泛应用。然而,塑料餐盒难以分解,对臭氧层污染极大,会给人们的生活环境带来巨大的危害。在此背景下,人们越来越关注可降解材料的研发。当前,国内市场上塑料餐盒替代品主要有2类:①可降解塑料。其是在塑料中加入一定的光敏剂、聚丙烯PP等原料制成,该产品分解成低分子质量的化合物。这些化合物不能继续降解,流向自然环境中会长时间积累,对环境造成危害。②可降解生物塑料产品。生物可降解餐盒是由秸秆等可降解材料制成,使用后能在自然环境中降解,降低对环境的影响。截至目前,国家对一次性餐具颁布了相关法令,相应国家标准有GB18006.1—1999《一次性可降解餐饮具通用技术条件》,以及GB18006.2—1999《一次性可降解餐饮具降解性能试验方法》[1]。然而,这些法令仍无法解决一次性可降解餐盒的降解时间过长、无法完全降解等问题。因此,本文提出了淀粉纤维可降解餐盒的研究发展方向,以供参考。
1淀粉纤维的概述
淀粉纤维是一种可降解材料,可用于制造一次性餐盒,减少对环境的污染。本研究通过试验,分析了玉米淀粉纤维素可降解餐盒的制备过程及其性能。淀粉纤维由玉米秸秆粉制成,而玉米秸秆粉主要由纤维素、蛋白质等组成,有助于提高餐盒的性能,如增强强度、延长使用寿命等。其中,纤维素能显著增强餐盒的强度,蛋白质可以作为天然的增塑剂。通过适当调配这些成分的比例,能够优化餐盒的性能。
2淀粉纤维餐盒的制备及性能研究
2.1材料
玉米秸秆粉、甘油、偶联剂;湖南双环纤维成型设备有限公司ZMCZ1150X1150全自动纸浆淀粉模塑制品机器;WDW电子万能试验机。
2.2方法
本实验使用150目筛选器,对玉米秸秆粉进行质量检查,以确保其符合特定的标准。①在干燥箱85℃下,干燥2h,以去除玉米秸秆粉中的水分和挥发物,提高纯度,同时取100g备用,为后续处理操作准备足够的原料。将偶联剂(马来酸酐接枝聚丙烯、DN-302、钛酸酯或硅烷完)10~15g加入已经烘干完成的玉米秸秆粉中。其中,偶联剂可改善玉米秸秆粉的某些性能,提高其与树脂的相容性、增强其耐热性等。②在80℃的环境下将混入偶联剂的玉米秸秆粉放入高速混合机中搅拌15min,让偶联剂均匀分布在玉米秸秆粉中,并提高其分散性。待温度降至60℃时,将8.75g羧甲基纤维素钠、7.0g黄原胶等试剂,加入搅拌机中充分搅拌均匀,再加入0.8∶1的水,并和原料搅拌成面团状,一次搅拌15min,二次搅拌约30min。将面团取出,放置20min,直到水分充分渗透到原料中。③使用湖南双环纤维成型设备有限公司的ZMCZ1150X1150全自动纸浆淀粉模塑制品机器,将面团压制成平板状,放入准备好的模具内,液压成型机模压成型,压力25MPa,之后送入电热鼓风干燥箱进行干燥,温度60℃,干燥好的产品冷却至室温,减少清漆吸附量。④为保护产品表面免受水的浸蚀,采用聚氨酯清漆单面喷涂0.1~0.3mm进行表面处理,再用电热鼓风干燥箱干燥110min,温度在40~50℃,同时,用紫外线杀菌消毒,人工检验外观是否有龟裂,检查其光滑度、色泽等,剔除不合格品。⑤将合格品进行包装,并再次灭菌消毒,之后装箱入库储存。
在制备过程中,黄原胶和羧甲基纤维素钠起到关键作用。其中,黄原胶在低浓度的黄原胶水溶液中表现出较高的黏性并增强餐盒的结合性能。黄原胶五糖重复结构单元上的羟基与水分子及玉米淀粉和秸秆中纤维素、半纤维素、木素之间形成的大量氢键,是玉米秸秆餐盘独立成型的主要因素。而羧甲基纤维素钠(CMC)对大多数纤维有粘着性、能改善纤维间的结合。玉米淀粉和秸秆中粗纤维占30%~45%,木质素占21%~26%,因此,CMC能够与玉米淀粉秸秆中的纤维作用,确保餐盒成型。
总体来说,淀粉纤维可降解一次性餐盒的制备,需要一系列的工艺步骤和材料。通过实验研究,可以进一步改进制备工艺,提高产品的性能和质量,满足市场需求,并减少对环境的负面影响。
3可降解餐盒内种子的成活率分析及栽种方法
①选择合适的植物种子,混合在纸浆中制成种子纸。种子纸要尽量薄,使植物种子均匀分布在纸张上,接着,把使用完的餐盒放入土壤,将种子纸放在餐盒的底部,确保种子纸与餐盒底部充分接触。在种子纸上浇水,让其湿润,以促使种子发芽。②将餐盒放置在适合种子生长的环境中,根据种子纸上植物的需要,定期浇水并提供适当的光照和温度,直到种子纸上的植物发芽和生长,等待植物成熟,并根据需要收获。通过这种方法,将种子纸与淀粉纤维餐盒一起使用,既能降解餐盒,又能种植植物。此外,种子纸遇水易变软、破裂和降解,因此,所使用的粘结剂必须无毒,且对环境无害。采用本方法种植的种子情况如表1所示。