專利名稱：一種用于餐廚具的密胺復合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及餐廚具用的復合材料，具體是一種用于餐廚具的密胺復合材料。
背景技術(shù)：
三聚氰胺甲醒樹脂(melamine-formaldehyde resin),甲醒與三聚氰胺進行縮聚反應所得到的聚合物，又稱密胺甲醛樹脂、密胺樹脂，英文縮寫MF，無色透明，在沸水中穩(wěn)定，甚至可以在150°C使用，且具有自熄性、抗電弧性和良好的力學性能。密胺類(仿瓷)餐廚具的原材料為三聚氰胺甲醛模塑料(俗稱密胺粉)，密胺粉是由MF與α -纖維素和其他助劑混合后，經(jīng)干燥、球磨和篩分制成。盡管甲醛與三聚氰胺縮聚得到MF這一反應為不可逆反應，但根據(jù)MF反應的特點，參與反應的甲醛是過量加入，與三聚氰胺縮聚反應完成后，密胺粉中存在許多的游離甲醛，經(jīng)過后續(xù)工藝處理后，還有一定量的游離甲醛存在于密胺粉中。盡管密胺粉制造企業(yè)在工藝上做了大量的改進工作，但密胺粉的游離甲醛含量仍為3-30mgL。在密胺類制品成型過程中，經(jīng)模壓和多次排氣可以減少密胺類制品中的游離甲醛，但由于密胺粉中游離甲醛含量高，密胺類制品的甲醛單體遷移量常常會超標，生產(chǎn)過程中排出的甲醛氣體對工人身體產(chǎn)生危害。根據(jù)GB9690-2009《食品容器、包裝材料用三聚氰胺-甲醛樹脂成型衛(wèi)生標準》的要求，甲醛單體遷移量(11^/(11112)不能超過2.5。2011年3月22日，歐盟委員會通過了法規(guī)(EU)N0284/2011,要求所有歐盟成員國對產(chǎn)自或發(fā)運自中國和香港地區(qū)的聚酰胺和密胺塑料廚具的進口采取特別措施，該法已于2011年4月11日生效，并于2011年7月I日實施。該項管制進一步提高了技術(shù)門檻，特別是“密胺類餐廚具遷移出的甲醛濃度不得高于15mg/kg”要求。這樣對密胺類餐廚具制造所用的原材料提出了更高的要求。通過最近進出口檢驗檢疫局發(fā)布的公告看，用現(xiàn)有密胺原材料生產(chǎn)餐廚具出現(xiàn)了多次甲醛含量超標被退貨的事件，對我國密胺類餐廚具出口造成了較大的影響。綜上所訴，無論從保護職工健康方面考慮，還是餐廚具制品質(zhì)量保障方面，研究出一種微甲醛密胺原材料代替現(xiàn)有密胺原材料(密胺粉)，制作密胺類餐廚具都是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了彌補現(xiàn)有密胺原材料生產(chǎn)密胺類餐廚具易出現(xiàn)甲醛含量超標的缺陷，提供了一種微甲醛密胺原材料——用于餐廚具的密胺復合材料。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種用于餐廚具的密胺復合材料，是由下列重量分數(shù)組份制得的復合材料，酯化玉米淀粉23 30份，木粉O. 8 2. 6份，偶聯(lián)劑O. 6 I. 5份，增塑劑I I. 5份，潤滑劑O. 6 I. 4份，密胺粉63 74份；所述的偶聯(lián)劑為鋁鈦復合偶聯(lián)劑；所述的增塑劑為單硬脂酸甘油酯；所述的潤滑劑為硬脂酸。本發(fā)明所述的密胺復合材料中的游離甲醛濃度降低的機理為(一)本發(fā)明所述的密胺復合材料中添加了一定量的天然無醛的有機材料(酯化玉米淀粉、木粉)，可以有效地稀釋密胺粉中游離甲醛的濃度；(二)酯化玉米淀粉作為復合材料填料的同時，由于其結(jié)構(gòu)中還含有許多羥基，可以與密胺粉中的游離甲醛結(jié)合生成半縮醛和縮醛，形成具有一定疏水性的淀粉衍生物，從而降低了密胺粉中游離甲醛的濃度；(三)木粉具有多孔隙的特點，對甲醛等有害物質(zhì)具有很強的物理吸附和化學吸附的作用。本發(fā)明所述的酯化玉米淀粉為一種來源豐富、價格便宜的生物高分子，可作為很好的填料。由于酯化玉米淀粉在淀粉大分子上引入了疏水性脂基，密胺粉分子中也主要是疏水基團，根據(jù)相似相容的原理，脂基的引入增強了密胺粉與淀粉之間的相容性，從而增加了相間作用力，使得密胺粉與淀粉之間的相界面模糊。所述的酯化玉米淀粉對復合材料性能的影響如下I)、復合材料力學性能酯化玉米淀粉因脂基的引入，削弱了淀粉大分子中羥基的締合，起到了類似“內(nèi)增塑”的作用，從而導致復合材料的拉伸強度降低；脂基的引入必然會提高淀粉對密胺粉的粘附性，在宏觀上表現(xiàn)為復合材料延性增強，斷后伸長率增加；2)、復合材料的耐水性由于淀粉酯化后，其自由羥基數(shù)目的減少，加之淀粉脂化碳鏈本身的疏水性、構(gòu)象及淀粉中保留的螺旋結(jié)構(gòu)，阻止了未反應的自由羥基與水分子的結(jié)合，從而降低了復合材料的親水性；3)、復合材料的流動性由于淀粉酯化后，自由羥基數(shù)目的減少，減弱了的大分子之間的作用力，且脂基充當了內(nèi)增塑的作用，從而影響了復合材料的塑化熔融，使復合材料的熔融指數(shù)(MFR)增加。在復合材料中加入木粉可以增強復合材料的強度。木粉性能指標主要有白度、含水量和粒度。本發(fā)明所述的木粉為150目以上粒度的木粉，所述的木粉為白度在85以上的漂白木粉。如果是彩色密胺復合材料和制品，木粉白度沒有特殊要求。當制造白色復合材料和制品時，則要選用白度在85以上的漂白木粉。一般木粉水含量均大于10%，水分含量過高對復合材料綜合性能是有害的，所以在生產(chǎn)復合材料時，首先在高混機的高溫槽中，加熱木粉，降低木粉的水分含量。雖然木粉在復合材料中加入量較少，粒度對復合材料力學性能的影響不大，但對制品外觀有一定影響，所以要求木粉目數(shù)要在150目以上。偶聯(lián)劑是一種重要的且應用領(lǐng)域日漸廣泛的處理劑，主要用做高分子材料的助齊U。偶聯(lián)劑也被稱為“分子橋”，用于改善復合材料間的界面作用，從而大大提高復合材料的各種性能。偶聯(lián)劑主要有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、雙金屬偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑等。本發(fā)明人經(jīng)過大量實驗以及反復對比，選擇鋁鈦復合偶聯(lián)劑來改善酯化玉米淀粉、木粉與密胺粉之間的相容性。鋁鈦復合偶聯(lián)劑為白色狀固體，熔點40度-60度，不但廉價效果好，而且使用方便，因為其為復合型、協(xié)同型偶聯(lián)劑，含有雙金屬原子，偶聯(lián)效果更佳。復合材料的流動性是一個很重要的指標，由于在密胺粉中加入了酯化玉米淀粉、木粉，會使復合材料的流動性降低，為解決此問題，經(jīng)反復試驗，選擇了單硬脂酸甘油酯作為復合材料專用的增塑劑，很好的解決了復合材料的流動性問題。
潤滑劑可分為外潤滑劑和內(nèi)潤滑劑。外潤滑劑主要是改善復合材料熔體與加工設(shè)備的熱金屬表面的摩擦；內(nèi)潤滑劑能起到降低復合材料分子間內(nèi)聚力的作用，從而改善復合材料熔體內(nèi)摩擦生熱和熔體的流動性。經(jīng)過試驗,選擇內(nèi)、外潤滑劑作用均好的硬脂酸為潤滑劑。本發(fā)明選用綠色環(huán)保、廉價、且能降低游離甲醛的酯化玉米淀粉、木粉以及其他助齊U，制得一種游離甲醛濃度低且適合用于餐廚具的密胺原材料，降低了密胺類餐廚具的制作成本；采用本發(fā)明所述的復合材料通過一般的密胺類餐廚具制作工藝，密胺類餐廚具制品中的甲醛單體遷移量也遠低于我國標準和歐盟新標準，與此同時，由于復合材料中的游離甲醛濃度很低，在生產(chǎn)密胺類餐廚具的過程中，甲醛排放量很低，保護了工人的身體健康，也減少了甲醛對環(huán)境的污 染。實驗密胺類餐廚具的制備I.材料酯化玉米淀粉購自河南省沁陽淀粉廠，木粉購自河北藁城木粉廠，偶聯(lián)劑購自河北辛集助劑廠，增塑劑、潤滑劑市場購買，密胺粉購自南京三商；所述的木粉為150目以上，且白度在85以上的漂白木粉；所述的偶聯(lián)劑為鋁鈦復合偶聯(lián)劑；所述的增塑劑為單硬脂酸甘油酯；所述的潤滑劑為硬脂酸。2.設(shè)備BST-SRL-Z300/600高混機、LD-300T模壓機、模具、清邊機、氣泵、磅秤。3.試驗方法3. I復合材料的制備3. I. I加料高混機的高溫槽啟動高速攪拌，加入酯化玉米淀粉和木粉，加熱至90-96°C, 3-5分鐘后加入偶聯(lián)劑，加完偶聯(lián)劑1-3分鐘后加入增塑劑、潤滑劑，然后繼續(xù)高速攪拌3-8分鐘；3. I. 2冷卻高混機的低溫槽啟動低速攪拌，將混合料(加料步驟中加入的酯化玉米淀粉、木粉、偶聯(lián)劑、增塑劑、潤滑劑混合得到的共混物)放入高混機的低溫槽中，通入循環(huán)水將混合料冷卻至40-52 °C ；3. I. 3出料加入密胺粉，繼續(xù)低速攪拌，且通過循環(huán)水將物料(冷卻步驟中的混合料與密胺粉)冷卻至室溫，制得復合材料；所述的高速攪拌的速率為600-900r/min ;所述的低速攪拌的速率為110_150r/min。3· 2 —般的餐廚具制作工藝3. 2. I稱料按餐廚具的克重選擇原料盒，不要太大，能盛下密胺原材料(復合材料)就可以了 ；密胺原材料一般比餐廚具制品多到2-4克，這樣有點毛邊就不會缺料。3. 2. 2烤料把稱好的原材料放到高調(diào)波里烤，高調(diào)波留2-4毫米的間隙，這樣有利于氣體和水分的蒸發(fā)；原材料烤的不要太老，以結(jié)塊不散不粘料盒為宜。3. 2. 3素面把烤好的原材料放在模具上，啟動素面按鈕，經(jīng)過初壓、排氣、次壓、成型，素面完成退模。3. 2. 4加金把罩光粉均勻的灑在產(chǎn)品上，啟動加金按鈕。加金完成取出制品。3. 2. 5清邊把制品送到打磨車間，先經(jīng)過紗布袋粗磨再經(jīng)過葉輪細磨，最后經(jīng)過麻輪和布輪的拋光。3. 2. 6 出樣品。
3. 3 檢測隨機抽取20個 樣品(餐廚具)送至國家包裝產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(濟南)進行檢測，檢驗報告見圖I。由檢驗報告可以看出采用本發(fā)明所述的復合材料制作的餐廚具制品其他檢驗項目優(yōu)異的同時，甲醛單體遷移量遠低于我國標準和歐盟新標準。


圖I為本發(fā)明所述的復合材料制作的餐廚具制品的質(zhì)量檢驗報告。
具體實施例方式實施例I:每份I千克一種用于餐廚具的密胺復合材料，是由下列重量分數(shù)的組份制得的復合材料，酯化玉米淀粉23千克，木粉I. O千克，偶聯(lián)劑I. O千克，增塑劑I. 4千克，潤滑劑I. 4千克，密胺粉70千克；所述的偶聯(lián)劑為鋁鈦復合偶聯(lián)劑；所述的增塑劑為單硬脂酸甘油酯；所述的潤滑劑為硬脂酸；所述的木粉為150目-200目，且白度為85-87的漂白木粉；該復合材料的制得方法為(I)加料高混機的高溫槽啟動高速攪拌，加入酯化玉米淀粉和木粉,加熱至94°C，3分鐘后加入偶聯(lián)劑，加完偶聯(lián)劑I分鐘后加入增塑劑、潤滑劑，然后繼續(xù)高速攪拌4分鐘；(2)冷卻高混機的低溫槽啟動低速攪拌，將混合料放入高混機的低溫槽中，通入循環(huán)水將混合料冷卻至48 °C ；(3)出料加入密胺粉，繼續(xù)低速攪拌，且通過循環(huán)水將物料冷卻至室溫，制得復合材料；所述的高速攪拌的速率為800r/min ;所述的低速攪拌的速率為150r/min。所述的高混機選用BST-SRL-Z300/600高混機。實施例2 :每份為I公斤一種用于餐廚具的密胺復合材料，是由下列重量分數(shù)的組份制得的復合材料，酯化玉米淀粉28公斤，木粉2. 6公斤，偶聯(lián)劑I. 3公斤，增塑劑I公斤，潤滑劑I. 2公斤，密胺粉63公斤；所述的偶聯(lián)劑為鋁鈦復合偶聯(lián)劑；所述的增塑劑為單硬脂酸甘油酯；所述的潤滑劑為硬脂酸；該復合材料的制得方法為(I)加料高混機的高溫槽啟動高速攪拌，加入酯化玉米淀粉和木粉，加熱至96°C，4分鐘后加入偶聯(lián)劑，加完偶聯(lián)劑2分鐘后加入增塑劑、潤滑劑，然后繼續(xù)高速攪拌3分鐘；(2)冷卻高混機的低溫槽啟動低速攪拌，將混合料放入高混機的低溫槽中，通入循環(huán)水將混合料冷卻至45°C ；(3)出料加入密胺粉，繼續(xù)低速攪拌，且通過循環(huán)水將物料冷卻至室溫，制得復合材料；所述的高速攪拌的速率為600r/min ;所述的低速攪拌的速率為110r/min。實施例3 :每份為I斤一種用于餐廚具的密胺復合材料，是由下列重量分數(shù)的組份制得的復合材料，酯化玉米淀粉26斤，木粉2. O斤，偶聯(lián)劑O. 6斤，增塑劑I. 2斤，潤滑劑O. 6斤，密胺粉74斤；所述的偶聯(lián)劑為鋁鈦復合偶聯(lián)劑；所述的增塑劑為單硬脂酸甘油酯；所述的潤滑劑為硬脂酸；所述的木粉為200目-300目，且白度為87-89的漂白木粉；該復合材料的制得方法為(I)加料高混機的高溫槽啟動高速攪拌，加入酯化玉米淀粉和木粉，加熱至90°C，4分鐘后加入偶聯(lián)劑，加完偶聯(lián)劑3分鐘后加入增塑劑、潤滑劑，然后繼續(xù)高速攪拌5分鐘；(2)冷卻高混機的低溫槽啟動低速攪拌，將混合料放入高混機的低溫槽中，通入循環(huán)水將混合料冷卻至40°C ；(3)出料加入密胺粉，繼續(xù)低速攪拌，且通過循環(huán)水將物料冷卻至室溫，制得復合材料；
所述的高速攪拌的速率為750r/min ;所述的低速攪拌的速率為120r/min。實施例4 :每份為I公斤一種用于餐廚具的密胺復合材料，是由下列重量分數(shù)的組份制得的復合材料，酯化玉米淀粉30公斤，木粉O. 8公斤，偶聯(lián)劑I. 5公斤，增塑劑I. 3公斤，潤滑劑O. 8公斤，密胺粉68公斤；所述的偶聯(lián)劑為鋁鈦復合偶聯(lián)劑；所述的增塑劑為單硬脂酸甘油酯；所述的潤滑劑為硬脂酸；該復合材料的制得方法為(I)加料高混機的高溫槽啟動高速攪拌，加入酯化玉米淀粉和木粉，加熱至92°C，5分鐘后加入偶聯(lián)劑，加完偶聯(lián)劑2分鐘后加入增塑劑、潤滑劑，然后繼續(xù)高速攪拌8分鐘；(2)冷卻高混機的低溫槽啟動低速攪拌，將混合料放入高混機的低溫槽中，通入循環(huán)水將混合料冷卻至50°C ；(3)出料加入密胺粉，繼續(xù)低速攪拌，且通過循環(huán)水將物料冷卻至室溫，制得復合材料；所述的高速攪拌的速率為900r/min ;所述的低速攪拌的速率為130r/min。實施例5 :每份I千克一種用于餐廚具的密胺復合材料，是由下列重量分數(shù)的組份制得的復合材料，酯化玉米淀粉25千克，木粉I. 8千克，偶聯(lián)劑O. 8千克，增塑劑I. 5千克，潤滑劑I. O千克，密胺粉65千克；所述的偶聯(lián)劑為鋁鈦復合偶聯(lián)劑；所述的增塑劑為單硬脂酸甘油酯；所述的潤滑劑為硬脂酸；所述的木粉為250目-350目的木粉；該復合材料的制得方法為(I)加料高混機的高溫槽啟動高速攪拌，加入酯化玉米淀粉和木粉，加熱至95°C，3分鐘后加入偶聯(lián)劑，加完偶聯(lián)劑3分鐘后加入增塑劑、潤滑劑，然后繼續(xù)高速攪拌6分鐘；(2)冷卻高混機的低溫槽啟動低速攪拌，將混合料放入高混機的低溫槽中，通入循環(huán)水將混合料冷卻至52°C ；(3)出料加入密胺粉，繼續(xù)低速攪拌，且通過循環(huán)水將物料冷卻至室溫，制得復合材料；所述的高速攪拌的速率為680r/min ;所述的低速攪拌的速率為150r/min。
權(quán)利要求
1.一種用于餐廚具的密胺復合材料，其特征在于，是由下列重量分數(shù)的組份制得的復合材料，酯化玉米淀粉23 30份，木粉O. 8^2. 6份，偶聯(lián)劑O. 6^1. 5份，增塑劑f I. 5份，潤滑劑O. 6^1. 4份，密胺粉63 74份；所述的偶聯(lián)劑為鋁鈦復合偶聯(lián)劑；所述的增塑劑為單硬脂酸甘油酯；所述的潤滑劑為硬脂酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于餐廚具的密胺復合材料，其特征在于，該復合材料的制得方法為 (1)加料高混機的高溫槽啟動高速攪拌，加入酯化玉米淀粉和木粉，加熱至90-96°C，3-5分鐘后加入偶聯(lián)劑，加完偶聯(lián)劑1-3分鐘后加入增塑劑、潤滑劑，然后繼續(xù)高速攪拌3-8分鐘； (2)冷卻高混機的低溫槽啟動低速攪拌，將混合料放入高混機的低溫槽中，通入循環(huán)水將混合料冷卻至40-52 °C ； (3)出料加入密胺粉，繼續(xù)低速攪拌，且通過循環(huán)水將物料冷卻至室溫，制得復合材料； 所述的高速攪拌的速率為600-900r/min ;所述的低速攪拌的速率為110-150 r/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種用于餐廚具的密胺復合材料，其特征在于，所述的木粉為150目以上的木粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種用于餐廚具的密胺復合材料，其特征在于，所述的木粉為白度大于85的漂白木粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于餐廚具的密胺復合材料，其特征在于，所述的木粉為白度大于85的漂白木粉。
全文摘要
本發(fā)明涉及餐廚具用的復合材料，具體是一種用于餐廚具的密胺復合材料，彌補了現(xiàn)有密胺原材料生產(chǎn)密胺類餐廚具易出現(xiàn)甲醛含量超標的缺陷，其是由下列重量分數(shù)的組份制得的復合材料，酯化玉米淀粉23~30份，木粉0.8~2.6份，偶聯(lián)劑0.6~1.5份，增塑劑1~1.5份，潤滑劑0.6~1.4份，密胺粉63~74份；所述的偶聯(lián)劑為鋁鈦復合偶聯(lián)劑；所述的增塑劑為單硬脂酸甘油酯；所述的潤滑劑為硬脂酸。本發(fā)明選用綠色環(huán)保、廉價、且能降低游離甲醛的酯化玉米淀粉、木粉以及其他助劑，制得一種游離甲醛濃度低且適合用于餐廚具的密胺原材料，降低了密胺類餐廚具的制作成本；采用本發(fā)明所述的復合材料制作的密胺類餐廚具制品的甲醛單體遷移量遠低于我國標準和歐盟新標準。
文檔編號C08L61/28GK102660104SQ20121009552
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者余景強 申請人:余景強