本發(fā)明涉及phbv材料領(lǐng)域，特別是涉及一種餐具用phbv復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著外賣行業(yè)的進(jìn)步，新時(shí)代點(diǎn)餐方式對于一次性餐具的需求量日益增長。目前使用較為的廣泛的一次性餐具主要材料為塑料類、或木質(zhì)紙版壓制而成，使用這些材料制作的一次性餐具存在著嚴(yán)重的環(huán)境問題。多數(shù)塑料類的餐具難以降解，造成白色污染；木質(zhì)紙板壓制成型的餐具耗用大量木材，破壞了生態(tài)環(huán)境。因此，研發(fā)一種可生物降解且以可再生材料為原料的一次性餐具，具有重要的實(shí)用意義。聚(β-羥基丁酸酯-β-羥基戊酸酯)(phbv)就是一種基于可再生天然資源并且可以被生物降解的高分子材料，十分適合作為一次性餐具的材料使用。
phbv是一種主要以淀粉為原料，運(yùn)用微生物發(fā)酵技術(shù)得到的完全生物降解新型高分子材料。食品廠的廢棄蔬菜、水果等殘骸都可以作為原料，被微生物發(fā)酵合成phbv。phbv材料的合成工藝包括：制糖、發(fā)酵及提取。phbv材料具有生物可降解性，不會產(chǎn)生酸性有害物質(zhì)、并具有良好的生物相容性、光學(xué)活性、壓電性等特性，在生物醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、以及日常生活中都有廣泛的應(yīng)用。
但是，由于phbv結(jié)晶度高、結(jié)晶速度慢而且由于純度較大會導(dǎo)致結(jié)晶成核密度低，從而容易生成有較大尺寸的球晶。以球晶中心向外擴(kuò)展會形成很多圓環(huán)狀的開裂，沿球晶生長方向也會形成許多劈裂，從而導(dǎo)致phbv質(zhì)地較脆，抗沖擊強(qiáng)度差，從而大大地影響了phbv材料的市場化推廣應(yīng)用進(jìn)度。因此，有必要對phbv進(jìn)行改性，從而提高該材料的加工、應(yīng)用性能。
中國專利cn200310108905.2公開了一種可降解一次性餐具由以下重量份原料組成：黃竹纖維60-70、稻草纖維30-40、糊精2-4、單甘酯0.1-0.2、碳酸鈣45-55、檸檬酸0.1-0.3、增強(qiáng)劑1-2、防油劑3-4、防水劑4-5。其制作方法是：先將黃竹纖維、稻草纖維制漿，加入糊精攪拌，再加入單甘酯，并加檸檬酸調(diào)ph值，加入填充料碳酸鈣、增強(qiáng)劑、防油劑、防水劑混合均勻；將上述混合物放入餐具模具中壓制一次成型。該可降解一次性餐具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬，可耐熱、耐冷、耐酸堿、韌性好，埋入土壤中2周開始降解，8周便可溶入土壤中，其制作工藝簡單，無廢水、廢氣、廢渣污染，成本低。但是該材料的力學(xué)性能，以及抗菌性能還有待提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種餐具用phbv復(fù)合材料及其制備方法，該phbv復(fù)合材料安全無毒，具有抗菌抑菌作用，并且具有良好的抗沖擊性能，適合作為作為一次性餐具使用。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種餐具用phbv復(fù)合材料，以重量份數(shù)計(jì)，包括以下成分：
phbv100份，聚谷氨酸30-45份，椰殼纖維22-34份，硅灰石20-30份，艾蒿提取物13-19份，聚甘油酯5-9份，果膠9-14份，粘合劑10-15份，脫模劑2-5份，防水劑1-2份，潤滑劑2-3份，抗氧化劑2-3份。
優(yōu)選的，所述艾蒿提取物中溶劑含量低于5％。
優(yōu)選的，所述粘合劑為以聚乳酸、聚乙二醇、聚乙烯醇為軟段，賴氨酸二異氰酸酯為硬段合成的聚氨酯。
優(yōu)選的，所述脫模劑為甘油。
優(yōu)選的，所述防水劑為聚丙烯酸鈉。
優(yōu)選的，所述潤滑劑為蓖麻油。
優(yōu)選的，所述抗氧化劑為茶多酚。
一種餐具用phbv復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將椰殼纖維切碎，硅灰石研磨成粉末，之后將兩者分散于聚甘油酯的水溶液中，60℃條件下超聲分散2-3h，之后向其中加入果膠，攪拌均勻后，制得懸浮液；
(2)將phbv，聚谷氨酸，艾蒿提取物，粘合劑，脫模劑，防水劑，潤滑劑，抗氧化劑和步驟(1)制備的懸浮液混合均勻，在190-210℃條件下熔融共混，經(jīng)熱壓機(jī)熱壓成片，冷壓成型，干燥，制得所述餐具用phbv復(fù)合材料。
本發(fā)明具有以下有益效果，
利用艾蒿提取物提高本申請制備的phbv復(fù)合材料的抗菌性能，安全有效，有效的延長了本申請制備的復(fù)合材料的使用壽命。硅灰石是一種變質(zhì)作用成因的鈣質(zhì)偏硅酸鹽礦物，呈纖維狀結(jié)構(gòu)，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。本申請利用椰殼纖維和硅灰石對phbv進(jìn)行增強(qiáng)改性，提高了phbv材料的抗沖擊性能。此外，利用聚甘油酯改性椰殼纖維和硅灰石，有利用提高這兩個(gè)固體物質(zhì)與phbv材料連接的牢固性，更高的增強(qiáng)phbv材料的抗沖擊性能。本申請還采用將椰殼纖維和硅灰石制成懸浮液的形式將其加入復(fù)合材料中，提高了固體材料在復(fù)合材料中的分散性，有效的避免了椰殼纖維粘結(jié)、打結(jié)等現(xiàn)象的發(fā)生，有助于提高phbv材料的均一性。
具體實(shí)施方式
為了更好的理解本發(fā)明，下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，實(shí)施例只用于解釋本發(fā)明，不會對本發(fā)明構(gòu)成任何的限定。
實(shí)施例1
一種餐具用phbv復(fù)合材料，以重量份數(shù)計(jì)，包括以下成分：
phbv100份，聚谷氨酸30份，椰殼纖維22份，硅灰石20份，艾蒿提取物13份，聚甘油酯5份，果膠9份，粘合劑10份，脫模劑2份，防水劑1份，潤滑劑2份，抗氧化劑2份。
該餐具用phbv復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
(1)將椰殼纖維切碎，硅灰石研磨成粉末，之后將兩者分散于聚甘油酯的水溶液中，60℃條件下超聲分散2h，之后向其中加入果膠，攪拌均勻后，制得懸浮液；
(2)將phbv，聚谷氨酸，艾蒿提取物，粘合劑，脫模劑，防水劑，潤滑劑，抗氧化劑和步驟(1)制備的懸浮液混合均勻，在210℃條件下熔融共混，經(jīng)熱壓機(jī)熱壓成片，冷壓成型，干燥，制得所述餐具用phbv復(fù)合材料。
其中，艾蒿提取物中溶劑含量低于5％；粘合劑為以聚乳酸、聚乙二醇、聚乙烯醇為軟段，賴氨酸二異氰酸酯為硬段合成的聚氨酯；脫模劑為甘油；防水劑為聚丙烯酸鈉；潤滑劑為蓖麻油；抗氧化劑為茶多酚。
實(shí)施例2
一種餐具用phbv復(fù)合材料，以重量份數(shù)計(jì)，包括以下成分：
phbv100份，聚谷氨酸45份，椰殼纖維34份，硅灰石30份，艾蒿提取物19份，聚甘油酯9份，果膠14份，粘合劑15份，脫模劑5份，防水劑2份，潤滑劑3份，抗氧化劑3份。
該餐具用phbv復(fù)合材料的制備方法，與實(shí)施例1相同。
其中，艾蒿提取物中溶劑含量低于5％；粘合劑為以聚乳酸、聚乙二醇、聚乙烯醇為軟段，賴氨酸二異氰酸酯為硬段合成的聚氨酯；脫模劑為甘油；防水劑為聚丙烯酸鈉；潤滑劑為蓖麻油；抗氧化劑為茶多酚。
實(shí)施例3
一種餐具用phbv復(fù)合材料，以重量份數(shù)計(jì)，包括以下成分：
phbv100份，聚谷氨酸30份，椰殼纖維34份，硅灰石20份，艾蒿提取物19份，聚甘油酯5份，果膠14份，粘合劑10份，脫模劑5份，防水劑1份，潤滑劑3份，抗氧化劑2份。
該餐具用phbv復(fù)合材料的制備方法，與實(shí)施例1相同。
其中，艾蒿提取物中溶劑含量低于5％；粘合劑為以聚乳酸、聚乙二醇、聚乙烯醇為軟段，賴氨酸二異氰酸酯為硬段合成的聚氨酯；脫模劑為甘油；防水劑為聚丙烯酸鈉；潤滑劑為蓖麻油；抗氧化劑為茶多酚。
實(shí)施例4
一種餐具用phbv復(fù)合材料，以重量份數(shù)計(jì)，包括以下成分：
phbv100份，聚谷氨酸45份，椰殼纖維22份，硅灰石30份，艾蒿提取物13份，聚甘油酯9份，果膠9份，粘合劑15份，脫模劑2份，防水劑2份，潤滑劑2份，抗氧化劑3份。
該餐具用phbv復(fù)合材料的制備方法，與實(shí)施例1相同。
其中，艾蒿提取物中溶劑含量低于5％；粘合劑為以聚乳酸、聚乙二醇、聚乙烯醇為軟段，賴氨酸二異氰酸酯為硬段合成的聚氨酯；脫模劑為甘油；防水劑為聚丙烯酸鈉；潤滑劑為蓖麻油；抗氧化劑為茶多酚。
實(shí)施例5
一種餐具用phbv復(fù)合材料，以重量份數(shù)計(jì)，包括以下成分：
phbv100份，聚谷氨酸33份，椰殼纖維32份，硅灰石23份，艾蒿提取物18份，聚甘油酯6份，果膠12份，粘合劑13份，脫模劑3份，防水劑2份，潤滑劑2份，抗氧化劑3份。
該餐具用phbv復(fù)合材料的制備方法，與實(shí)施例1相同。
其中，艾蒿提取物中溶劑含量低于5％；粘合劑為以聚乳酸、聚乙二醇、聚乙烯醇為軟段，賴氨酸二異氰酸酯為硬段合成的聚氨酯；脫模劑為甘油；防水劑為聚丙烯酸鈉；潤滑劑為蓖麻油；抗氧化劑為茶多酚。
實(shí)施例6
一種餐具用phbv復(fù)合材料，以重量份數(shù)計(jì)，包括以下成分：
phbv100份，聚谷氨酸40份，椰殼纖維25份，硅灰石28份，艾蒿提取物15份，聚甘油酯7份，果膠11份，粘合劑12份，脫模劑4份，防水劑1份，潤滑劑2份，抗氧化劑2份。
該餐具用phbv復(fù)合材料的制備方法，與實(shí)施例1相同。
其中，艾蒿提取物中溶劑含量低于5％；粘合劑為以聚乳酸、聚乙二醇、聚乙烯醇為軟段，賴氨酸二異氰酸酯為硬段合成的聚氨酯；脫模劑為甘油；防水劑為聚丙烯酸鈉；潤滑劑為蓖麻油；抗氧化劑為茶多酚。
經(jīng)測試，實(shí)施例1-6制得的復(fù)合材料以及對比例的抗菌性能和抗沖擊強(qiáng)度測試，如表1所示?？箾_擊強(qiáng)度參考gb/t1843-1996測試，抗沖擊強(qiáng)度越高表明性能越好；其中，對比例為市售一次性餐具材料：
表1
由上表可見，本發(fā)明制得的復(fù)合材料抗沖擊強(qiáng)度明顯好于對比例，具有良好的力學(xué)性能。
本發(fā)明制備的復(fù)合材料的金黃色葡萄球菌抗菌率、綠膿桿菌抗菌率、大腸桿菌抗菌率均明顯好于對比例，具有很好的抗菌性能。
上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。