生物质纤维成型可降解一次性餐具的研究毕业论文

1、 生物质纤维成型可降解一次性餐具的研究摘 要 本实验主要研究利用植物纤维竹粉制造可降解的一次性餐具该餐具是由植物纤维粉黏结剂添加剂和水按一定的比例混合通过液压机压制而成通过不断的调整配方配比来制得餐具观察每一个变化的参数对制品外观颜色质量和光洁度的影响另外合理的温度压力等成型参数也对结果有一定的影响根据对比的结果不断改进方案将得到的制品做强度防水防油性能测试等结果表明在施胶量满足其余参数相同的情况下80目的竹粉做出的制品表面质量最好强度达标且成形效果也比较好施胶量为17时最佳而且用滑石粉的润滑效果比用碳酸钙好用硬脂酸钙的增塑效果比硬脂酸好Biomass Fiber Molding of Bio

2、degradable Disposable TablewareAbstract Herein we studied the use of plant fibers bamboo powder manufacturing biodegradable disposable tableware the tableware is made of vegetable fiber powder binder additives and water by mixing a certain proportion through the hydraulic press repression Through co

3、ntinuous adjustment formula the ratio to be obtained tableware observe every change in the appearance of the color parameters of products quality and finish of the other a reasonable temperature and pressure molding parameters have a certain impact on the results According to the results of comparin

4、g the continuous improvement of programs will be the product to do strength performance testing water and oil The results show that the glue content met other parameters being equal the 80-purpose flour made of bamboo products the best surface quality strength compliance and the results would be bet

5、ter shape Sizing capacity of 17 best and the lubricating effect with talc better than calcium carbonate calcium separate plasticized with results better than satiric acidKey words biomass biodegradable one-time tablewar 目 录摘 要IAbstractII1绪 论111 课题的背景和意义1111 课题的背景1112 课题的意义和目的112 国内外研究现状及发展趋势2121 国外的

6、研究现状2122 国内的研究现状2123 发展趋势313 研究内容和技术关键4131 主要研究内容4132 课题的关键技术4133 本次试验研究的主要内容52实验原料介绍621 竹纤维622 骨胶723 黄原胶824 无机矿物填料925 其它添加剂103实验部分1231 实验所需原料及设备12311 实验所用原料12312 实验所用设备1232 压制成型工艺1233 筛选实验1434 综合实验2035 验证实验214结果与讨论2241 实验结果总结2242 结论与展望26421 结论26422 展望26致 谢28参 考 文 献291绪 论11 课题的背景和意义111 课题的背景 目前流行的餐具

7、以纸类和塑料为主纸类餐具包括纸板 热压成型 和纸浆 模塑成型 两个基本品种塑料餐具包括EPS 可发性聚苯乙烯泡沫 和PP 聚丙烯片材 两个基本品种以及由EPS和PP经充填改性而派生的降解系列产品纸类餐具的开发晚于塑类餐具是针对塑制餐具废弃以后不易降解对环境造成污染而提出的以纸代塑曾经是一个响亮的口号但冷静下来作一些科学的分析特别是应用LCA 生命循环分析 理论作定量的系统评价即发现以纸代塑未必就是一种进步甚至是一种倒退于是在餐具市场便引发了一场所谓的纸塑之争应该说争论在这里是有必要的它有助于技术的发展和进步也有助于推动餐具市场的健康发展在这场纸与塑的争论中一种用草本植物纤维如北方的麦秆高粱秆包

8、谷芯南方的稻草米糠甘蔗皮渣椰壳等为原料制作的餐具悄然登场由于它兼备了纸塑两类餐具的优点一面市就展示极好的发展机遇植纤餐具的优势在于相对于纸类 尤其是纸板 餐具不消耗木材也没有造纸制浆过程的黑液污染却有比纸类餐具更快的降解速度更容易被自然环境消纳相对塑料餐具包括降解塑料有更彻底的降解性能EPSPP原本是农业的下脚料用于制作餐具一下子成为工业原料有利于开发农业资源的综合利用提高农产品的附加值112 课题的意义和目的 塑料餐具以其质轻价廉和力学性能好等优点称霸一次性餐具市场但由于其污染严重近年来取代塑料餐具的呼声日益高涨已有多种产品问世生物质纤维是来源最丰富的天然高分子原料对于人类而言是一种取之不尽

9、用之不竭的资源它本身无毒可以被微生物完全降解其品种多如谷壳秸秆米糠草纤维木屑和木材加工废弃物等我国是生产稻谷的大国每年废弃的谷壳秸秆超过6亿吨而木材加工废弃物也在3000万吨ICI公司从70年代中期开始研究开发了生物降解塑料到70年代末开发出了微生物合成的商品意大利某公司开发了以混合淀粉为原料的生物降解塑料并生产了圆珠笔类的产品和垃圾肥料化处理用的包装袋英国科学家最近采用高科技的方法来改变一种油菜的基因使其叶和籽长出含有塑料成分的聚合物该聚合物经提炼后能加工制成各种塑料制品如快餐盒塑料瓶农用地膜等其能迅速降解避免环境污染美国Warner Lambert公司于1993年推出了一种真正的完全生物可

10、降解材料名为Noven它是以玉米或马铃薯淀粉为主要成分加入少量的其它生物可降解材料组分经螺杆挤出机加工而成美国嘉吉公司和一家聚合物公司将成立世界上首家利用玉米生产新型塑料的商品工厂将生产餐具瓶子杯子泡沫塑料等日本静冈县富士工业技术中心确定了可降解塑料与纸混合的技术从而确立了可降解塑料成本高而难以普及的问题并确立了混合造纸法层压法和成型加工法三种技术日本和台湾地区研究成功以玉米为原料经加工塑化而成的玉米淀粉树脂用其制成的包装材料可通过燃烧生化分解或昆虫吃食等方式处理掉将有望制成为一次性餐具及其它用品的原材料法国德国瑞士等国也在进行该方面的研究122 国内的研究现状 我国自80年代后期致力于该方面

11、的研究山东求是科技研究所成功研制出一种阳光生物可控双向降解高低压聚乙烯吹塑薄膜机组该机可完成从颗粒到薄膜的成型适用于高低压聚乙烯及不同等级的再生塑料颗粒加入可控双降解母料可生产可降解的卫生袋实用袋农用薄膜等天津大学化学系高建平等人多年来致力于完全生物可降解热塑性淀粉复合材料的研制并取得了一定的成果武汉市联盈贸易有限公司研制成功全降解塑料植物复合材料该产品以植物粉和天然矿物质粘结剂少量无毒塑料树脂促氧剂等原料混合经过热压加工制成全降解塑料植物复合材料该材料能广泛制作餐具和其它食品包装盒北京塑料研究所制成生物降解塑料盒经卫生和降解性的评比检测被铁道部选中目前已有少量降解塑料餐盒在铁道部沿线使用且已

12、制成塑料饮料杯冰淇淋杯果酱盒等一次性产品广州市金东方环保生产用品厂在塑料原料中加入淀粉及光降解添加剂生产出可降解快餐盒 例如中国专利CN 1335114ACN 1107116A该专利采用糯米大米玉米和植物纤维为原料加工各种形状的餐具 虽然消除了白色污染但是应用粮食作原料成本很高无法被市场接受CN 118643A公开了采用毛竹笋衣竹叶芦苇叶植物纤维做主体材料CN 1137439A公开了淀粉为原料添加生物胶经搅拌混合热压成型制成餐具但由于各种原因该产品仍有质量问题例如产品质量单薄静压力不足表面粘附力大盛热饭或冷藏物易发生食物与包装物粘连在±5°C温度下保存易变软变形等特点至今国

13、内已发展有降解塑料生产线30多条用于生产降解塑料快餐盒加工生产线120多条年生产能力在20亿只以上123 发展趋势 降解餐具要获得市场必须在使用性能价格合适的降解性方面均衡我国是一个石油森林资源很有限的国家但是作为一个农业大国它有丰富的农作物废弃物秸秆稻壳米糠木屑等而且这些皆是可再生资源用于制作餐具则可成为工业原料有利于农业资源的合理利用提高农产品的附加值因此很有必要大力发展一次性植物纤维餐具而其可食性或作为高档饲料的特点将使其发展趋势势不可挡 对比纤维质餐具与塑料餐具和纸餐具各有优缺点如下表 品种项目纤维质餐具塑料餐具纸餐具抗压静压Kg40-609578耐渗漏100热水 4小时无渗漏渗漏耐油

14、150热油良好破坏渗漏毒性室温下无无无生物降解性可短期降解降解需几百年可短期降解资源状况快速再生不可再生缓慢再生生产成本元015-030008-012025-04 由上表可见在当前应用的一次性餐具中纤维质餐具的原料最具有优势可再生且价廉发展纤维质餐具不仅可以解决现行塑料的严重污染问题而且还可以发展农村经济用后的餐具收集可作为饲料和肥料其生物降解性有保证不会造成新的污染只要改进制备工艺将其成本降下来则其发展潜力是非常巨大的 虽然植物纤维餐具本身还存在一些缺点但是通过我国科技工作者的努力将会取得更大的成绩使之成为真正意义上的绿色餐具13 研究内容和技术关键131 主要研究内容作为一种新产品植物纤维

15、餐具问鼎市场自然有一个时间过程一方面要被消费者认同被市场按纳另一方面当前的竞争反映出餐具本身还有一系列问题需要解决 颜色由于是草本纤维又不允许漂白餐具多带有原料本色成型过程的高温使纤维成分中的蛋白或淀粉焦化餐具呈焦黄色深灰色与传统的白色比较不易被消费者接受 结构目前上市的几种植纤餐具都不能联盖 质脆不能折叠 而多数消费场合餐具是要在盛放食品后堆叠运输的 卫生标准植物纤维餐具卫生达标要比EPSPP餐具困难得多一是原料采自农田周转环节的保洁条件差原料存贮时极易发生潮解和霉变二是原料配方多为有机添加物对温度湿度和霉菌特别敏感价格目前面市的植纤餐具单价偏高比EPS餐具贵30有些厂家为了宣传产品占领市场

16、不惜以低于成本的价格销售但很难维持长久132 课题的关键技术 课题的研究中最重要的是生产成本解决成本过高是一个系统问题涉及多个要素就目前植纤餐具企业的实际情况看植纤餐具要在纸塑类诸多餐具品种中插足市场求得生存发展必须抓好以下几个要点 1 完善技术争取形成经济批量一次性餐具是典型的低值易耗品这一特点决定了它必须有高速连续自动的生产方式目前有些企业靠单机操作手工上料人工清边原料和成品靠人工传输数以万计的坯件要人工一只只往挂具上安装这种作坊式劳动与批量生产是格格不入的必须通过技改完善工艺提高设备的自动化半自动化水平形成经济批量 2 降低能耗目前的单机操作大都要采用液压机负载能力通常在10012qt2

17、实验原料介绍21 竹纤维1根据竹纤维加工方法的不同竹纤维可分为竹浆纤维和竹原纤维 竹原纤维是用机械物理的方法从竹子中直接提取的纤维它保持了竹子的原有特性并具有一定的线密度长度和强力达到纺纱设备规模生产的技术要求 竹浆纤维生产采用改进的粘胶纤维生产工艺即先将竹纤维制成浆粕然后溶解纺丝加工成纤维近几年竹浆纤维在国内外推广较快而竹浆纤维生产已具备现成设备由于其生产所用的原料范围广竹子利用率高纤维线密度较低可纺性好制成品手感细腻柔滑穿着舒适竹浆纤维有着较好的市场前景并可形成规模化生产竹纤维具有独特的结构单根竹纤维细长呈纺锤状两端尖竹纤维纵向表面具有光滑均一的特征但有多条较浅的沟槽横截面接近椭圆形边沿不

18、规则这种表面结构使得竹纤维具有一定的抱合力有利于纤维的成纱 由图2-1竹纤维的微观结构可以看出竹纤维具有层状结构可分为初生胞壁和次生胞壁这些细胞层大多由纤维素半纤维素木质素等构成其比例约为211约占总重量的95各层的纤维素中都有纤维束微原纤MFC构成的结晶部分其中这些MFC具有很高的强度据说其强度和刚性可与芳纶相匹敌结晶纤维素在初生胞壁上呈无序排列在次生胞壁上沿纤维纵向平行排列这是竹纤维强度高的重要原因半纤维素木质素和纤维素相互间存在粘合剂起到母材的作用 图2-1 竹纤维的微观结构模型2竹纤维的性能与用途1抗菌性能 竹子自身的抗菌性独有的竹醌使其在生长过程中无虫蛀无腐烂无需使用任何农药在生产过

19、程中采用高科技工艺处理使抗菌物质始终不被破坏让抗菌物质始终结合在纤维素大分子上因此竹纤维织物经反复洗涤日晒也不会失去抗菌作用因为竹子的天然抗菌性使纤维在服用上不会对皮肤造成任何过敏反映与其他纤维在后整理过程中加入抗菌剂的纤维织物有很大的区别2防紫外线性能 经中国科学院上海物理研究所检测证明竹纤织物对200-400nm的紫外线透过率几科为零可以看出天然竹纤维织物有很好的对紫外线屏蔽作用从而保证需要了人体不受紫外线的伤害尤其是大气层的臭氧层空洞越来越大通过的紫外线会越来越多对人体造成伤害更加严重竹纤维的特殊性保证了人体的健康更显得意义重大3可生物降解性 在正常温度条件下天竹纤维及其纺织品是很稳定但

20、在一定环境和条件下天竹纤维可分解成二氧化碳和水降解方法有 a垃圾处理纤维素燃烧生成二氧化碳和水对环境无污染 b土地埋入降角土中的微生物营养使泥土活化增强土力经过8-10个月降解 c活性污泥中降解主要通过大量存在的细菌使纤维素分解 4 竹纤维的不足处就是不耐酸碱 在纤维素大分子中联结基本链节的葡萄糖甙键对酸稳性很小加之天竹纤维结构特点对无机梭的稳定性比粘胶纤维要小温度升高时酸的破坏作用特别强烈天竹纤维在碱中的膨润和溶解作用较强在相同条件碱对天竹纤维渗透性要比普通粘胶纤维要大因此虽然天竹纤维结晶度较普通粘胶纤维高但结构多孔腺导致耐碱性较差 5 竹纤维服用性能 竹纤维纱线原料选用天竹纤维利用竹浆纤维

21、生产的棉纱是该绿色原料的延伸同属绿色产品用该原料制成的棉纱生产的针织面料和服装具有明显不同于棉木型纤维素纤维的独特风格耐磨性高吸湿性快干性高透气性悬垂性俱佳手感滑腻丰满如丝柔软防霉防蛀抗菌穿着凉爽舒适有美容护肤之效染色性能优良光泽亮丽且有较好的天然抗菌效果及环保性顺应现代人追求健康舒适的潮流10小时左右使胶块变软然后加热至75左右使其成为胶液即可使用胶与水的比例应根据所需黏度而定如水多黏度低而稀加水少黏度就高而稠热胶时胶温不宜过高温度超过100则会因分子降解而使黏度下降胶老化变质骨胶在使用中有微量沉淀所以要边用边加水井进行必要的搅拌以调节黏度和流动性热胶时必须采用浴热方法决不可用储存胶的容器直

22、接加热 骨胶要保持在一定温度条件下才可使用因此当使用中需加水时加入的水与胶体温度应基本相同不可加入冷水因为骨胶要保持一定温度75±10加入冷水后胶水的温度骤降会出现凝条块状而影响黏结效果使用骨胶时涂胶速度要快均匀不要一次蘸胶过多造成胶层不平渗透联粘漏胶等问题23 黄原胶黄原胶又称黄胶汉生胶是一种自然多糖和重要的生物高聚物由甘蓝黑腐病野油菜黄单胞菌以碳水化合物为主要原料经好氧发酵生物工程技术产生的1952年由美国农业部伊利诺斯州皮奥里尔北部研究所分离得到的甘蓝黑腐病黄单胞菌并使甘蓝提取物转化为水溶性的酸性胞外杂多糖而得到 黄原胶可以溶于冷水和热水中具有高粘度高耐酸碱盐特性高耐热稳定性悬

23、浮性触变性等常被用作增稠剂乳化剂悬浮剂稳定剂具有广阔的市场前景广泛应用于日用化工食品医药采油纺织陶瓷印染等领域外观为淡白色或浅米黄色粉末黄原胶被誉为工业味精是目前世界上生产规模最大且用途极为广泛的微生物多糖 1黄原胶无味无臭适用安全性强美国食品与药物管理局于1969年批准黄原胶用于食品中1983年联合国粮农组织批准黄原胶作为世界内使用的食品添加剂且对其添加量不做限制我国技术监督局1992年批准颁布了食品添加剂黄原胶国家标准于1993年8月1日开始实施 2粘度高与其他多糖类溶液相比即使是低浓度也会产生很高的粘度1水溶液粘度相当于明胶的100倍从而可作为良好的增稠剂和稳定剂 3独特的流变性在剪切作

24、用下溶液的粘度会迅速下降一旦剪切作用解除溶液的粘度会立即恢复这种特性赋予食品如冰淇淋火腿肠果汁和植物蛋白型饮料焙烤食品以良好的口感这种特性也使得黄原胶在石油钻井和开采中得到广泛的应用 4良好的热稳定性在较大的温度范围内-18-130保持特有的功能是生产冷冻食品和焙烤食品的良好辅料 5酸碱稳定性其粘度基本上不受酸碱的影响在PH值112范围内能保持原有特性从而使其有广泛的应用范围 6具有极强的抗氧化和抗酶解作用即使在次氯酸纳双氧水 生物活性酶存在的条件下仍能发挥作用 7具有广泛的相溶性与瓜尔豆胶槐豆胶混合物可产生有益的协同作用这种结构胶在一定条件下可产生凝胶作用 8与高浓度盐类糖类 共存时仍保持稳

25、定的增稠体系 9对不溶性固体颗粒和油滴具有良好的悬浮性 10微波稳定性已经形成的稳定体系即使在微波炉中冻结一解冻都对其性能不会产生影响 到目前为止黄原胶被认为是国际上性能最优越的生物胶被大量应用在食品果汁饮料饲料化妆医药陶瓷消防石油等行业其市场增长潜力超过所有的亲水性胶 黄原胶在大多数以水为基相体系内完全溶解但由于它有极强的亲水性如果直接加入水中而搅拌不充分外层吸水膨胀成胶团从而阻止水分进入里层进而影响作用的发挥因此必须注意正确使用取一份黄原胶用十份或以上其它干燥的原料如食品制作中的糖味精盐等物调匀然后慢慢倾倒在搅拌中的水里浸泡约两小时继续搅拌至完全溶解24 无机矿物填料1碳酸钙分子式CaCO

26、3遍布于自然界以石灰石方解石大理石白垩和珊瑚等形式出现约占地球外层地壳的25碳酸钙的化学物理性质主要是无毒无刺激性无气味白色折光率低易于着色干燥不含结晶水较柔软标准硬度为莫氏3产品粒度分布广当碳酸钙受到侵蚀后则与酸反应放出CO2并形成可溶性盐类碳酸钙能溶于酸性水溶液之中当加热到约800900时将放出CO2并形成CaO碳酸钙的热稳定性在550左右碳酸钙工业产品是以机械方法或化学方法加工碳酸盐矿物制造的碳酸钙粉体物料其中以天然石灰石方解石白垩等为原料用机械的方法将其磨碎达到一定的细度标准这种碳酸钙称为重质碳酸钙而沉淀碳酸钙是一种化学合成方法生产的碳酸钙产品它是由石灰乳和二氧化碳化合经沉淀过滤以及干

27、燥而得到的粉状产品由于它堆积比重小所以也称为轻质碳酸钙 轻质碳酸钙作为一种重要的无机粉体产品由于原料广加工成本低无毒性白度高被广泛用于以下行业作填充料 橡胶碳酸钙大量填充在橡胶制品中可以增加制品容积从而节约昂贵的天然橡胶或合成橡胶达到降低成本的目的改进加工性能而且添加比例的变化不会影响橡胶的硫化体系改进硫化胶性能起补强或半补强作用可以通过改变碳酸钙填充量来调节硬度在乳胶胶浆中和橡胶的胶水中调整粘度等塑料在塑料中添加碳酸钙能起到一种骨架作用提高塑料制品尺寸的稳定性提高塑料制品的硬度和刚性碳酸钙的添加可以改变塑料的流变性能提高制品的表面光泽和表面平整形减少塑料制品的收缩率线膨胀系数蠕变性能有助于塑

28、料的加工成形提高塑料制品的耐热性改进塑料的散光性降低塑料制品的成本造纸在纸张中添加大量碳酸钙可以保证纸张的强度白度同时降低成本碳酸钙在白度不透明度细度上都优于滑石粉碳酸钙在铜版纸中做涂料的白色颜料优点是白度高能调节油墨吸收性有较好的遮盖力和光学性质涂料在涂料中碳酸钙是大量使用的填料起一种骨架作用在油性涂料中填充碳酸钙可以使涂料增稠加厚起一种填充和补平作用在面漆中碳酸钙是理想的消光填料在水性涂料中由于碳酸钙是白色又亲水价格又便宜所以获得大量应用碳酸钙还在医药食品饲料油墨牙膏化妆品等有着大量的应用而且随着科学技术的进步和发展以及国家相关政策的影响碳酸钙的用途必将越来越广需求量也会越来越大 滑石粉是

29、一种重要的含水的镁硅酸盐矿物分子式3MgO4SiO2H2O滑石属单斜晶系晶体呈鳞片状叶片状纤维状是自然界中硬度最小的矿物之一超细滑石粉是选用优质滑石矿为原料经过采选水洗风干破碎研磨等工序加工而成每道工序都按照严格的操作规格和检测标准进行生产最终产品经检测合格后才准予包装出厂产品具有白度高颗料分布均匀粒径分布窄及比表面积大等特点 滑石通常用作填料广泛应用于造纸涂料油墨电缆陶瓷橡胶医药纺织饲料等行业作填充剂起到增加产品的体积降低生产成本 在涂料中滑石粉作为填料可起到骨架作用降低制造成本同时提高涂料的漆膜硬度分为透明型及遮盖型超细滑石粉透明型超细滑石粉主要用于油性涂料遮盖型滑石粉主要用于水性涂料 滑

30、石在造纸工业主要用于造纸填料涂料和树脂控制及脱墨剂滑石用作造纸的填料主要用于新闻纸铜纸版胶印纸书写纸等滑石可使纸张坚固洁白增加不透明度和亮度增强对油墨的吸附能力滑石对颜料有较强的固着力使彩色印刷品获得良好的色彩效果 用于橡胶中可增加橡胶的体积改善橡胶的加工性起半补强或补强作用并可调节橡胶的硬度 在塑料中可增加塑料的体积降低产品成本提高塑料的尺寸稳定性及塑料的硬度和刚性改善塑料的耐热性改进塑料的散光性 25 其它添加剂 1硬脂酸别名十八酸十八烷酸脂蜡酸分子式C18H36O2结构式CH3 CH2 16COOH 性质一种高级饱和脂肪酸纯品为带有光泽的白色柔软小片相对密度0940820熔点6970沸点

31、383折射率14299 80 工业品为白色或微黄色颗粒状为硬脂酸与棕榈酸的混合物并含有少量油酸微有牛油样气味极微溶于冷水易溶于苯甲苯氯仿四氯化碳二硫化碳乙酸戊酯等也溶于乙醇丙酮 用途用途很广在化妆品工业中是制造一般乳化制品不可缺少的原料用于配制雪花膏冷霜粉底霜剃须膏发乳及护肤乳液等橡胶工业中是天然前合成胶及胶乳的硫化活性剂还用作软化剂塑料工业中用作增塑剂稳定剂及润滑剂纺织工业中用作纱线润滑剂及制造丝光膏柔软剂还用于制造脱模剂抛光膏消泡剂金属浮选剂油漆平光剂蜡纸打光剂纺织品防水剂等产品是油溶性颜料的溶剂也是制造硬脂酸甲楷硬脂酸钙硬脂酸钾铅等硬脂酸酯及硬脂酸盐的原料安全与防护 本品无毒用内衬塑料袋

32、的编织袋或纸箱包装每袋或每箱净重25kg50kg按一般化学品规定贮运存放于阴凉干燥处 硬脂酸钙为均匀细微的白色粉末熔点175密度1035gcm3溶于甲苯乙醇苯和其他有机溶剂不溶于水加热至400时缓缓分解可燃遇强酸分解为硬脂酸和相应的钙盐有吸水性无毒作聚氯乙烯的热稳定剂和多种塑料加工的润滑剂脱模剂等在硬质制品中与盐基性铅盐铅皂配合可提高凝胶化速度也用于食品包装医疗器具等要求无毒的软质薄膜与器具还可作聚乙烯聚丙烯的卤素吸收剂以消除残留催化剂对颜色和稳定性的不良影响在橡胶加工中作增塑剂能使天然橡胶和全成橡胶软化而对硫化几乎无影响亦用作聚烯烃纤维和模塑料的润滑剂润滑脂的增厚剂纺织品的防水剂油漆的平光剂

33、制造塑料唱片时的增塑剂等还用在铅笔芯生产及医药香料工业中聚烯烃中的酸中和剂 对聚烯烃颜色的稳定及防腐蚀有直接的贡献润滑作用加工助剂 提高了聚烯烃聚酰胺苯乙烯类及橡胶在挤出成型薄膜纤维仿形等和压制成型时的可加工性脱模性 对于热塑性塑料 橡胶以及热固性制品如聚氨酯泡沫及不饱和聚酯3-1表3-1 主要原料名称牌号形态生产厂家竹纤维浅黄色粉末状实验室所有骨胶黄褐色颗粒状黄原胶GB3886-2007白色粉末状山东中轩生物有限公司轻质碳酸钙HGT2226-2000白色粉末状焦作市巡返无机化工厂滑石粉WT-600白色粉末状大石桥市万通粉体有限公司硬脂酸津QHG3-301-88白色颗粒状天津市凯通化学试剂有限

34、公司硬脂酸钙津QHG3-601-99白色粉末状天津市化学试剂六厂312 实验所用设备实验主要设备仪器见表3-2表3-2 实验主要设备仪器仪器型号生产厂家202-2上海市实验仪器总厂电子分析天平00001gAL104瑞士梅特勒公司6080100浙江上虞市道墟张兴纱筛厂液压机YTD 71-45A天津锻压机床厂磨粉机6SM14-温岭市牧屿腾飞食品机械厂32 压制成型工艺压缩模塑又称模压成型或压制成型这种成型方法是先将粉状粒状或纤维状等塑料放入成型温度下的模具型腔中然后闭模加压而使其成型并固化的作业压缩模塑可兼用于热固性塑料和热塑性塑料完备的压缩模塑工艺是由物料的准备和模压两个过程组成的其中物料的准备

35、又分为预压和预热两部分预压一般只用于热固性塑料而预热则可用于热固性和热塑性塑料本实验所用主要原料为竹粉所以采用预压的形式热压成型工艺适合于高比例生物质材料含量的复合材料制造一般生物质材料在50以上甚至可达70该工艺的加工过程是将生物质纤维材料经简单的常温复合方式混合组坯后再热压成复合材料其特点是可加工各种不同的纤维素纤维材料形态的生物质复合材料板材及型材如木质单板与塑料薄膜层压复合材料木材纤维-聚合物复合板材及模压制品木塑复合刨花板材等清理仓储粉碎筛分加入胶黏剂及助剂热压成型清毒处理包装入库 按上述流程制成一次性环保餐具的制作工艺是1先取植物纤维竹竿进行清理除泥沙除腐物2将清理后的植物纤维为主

36、料进行粉碎成为80100目的细粉3取适量的竹粉放入干燥箱中干燥再分别用80目和100目细筛筛分4按重量比例加入骨胶滑石粉硬脂酸盐水黄原胶进行搅拌一般需20分钟调制成植物纤维混合粉搅拌完的形态如图3-1所示 图3-1 物料混合后的形态5将调制好的植物纤维混合粉按餐具容量确定入模定量在热压成型机中热模压先预热710分钟其间隔23min迅速放气然后加压1520MPa保压15min模具温度控制在95°C110°C 一般上模控制在95°C下模控制在105°C留模510分钟也可不留6对制成品进行修整去毛边对定型产品稍事修整即可7对制成品进行消毒8对制成品进行包装 模

37、压的过程是预热模具加料闭模排气加压固化脱模模具清理 图3-2 餐盘模具装配图58个小时干燥后分别用细筛子筛出80目和100目如图3-33-4所示3-3 80目的竹粉 图3-4 100目的竹粉将颗粒状的骨胶粉碎用100目的筛子筛粉末状的胶留做实验用 图3-5 颗粒状骨胶 图3-6 实验用粉末状骨胶2原料的配方竹粉骨胶黄原胶轻质碳酸钙硬脂酸水竹粉骨胶红薯淀粉滑石粉硬脂酸水竹粉骨胶黄原胶滑石粉红薯淀粉硬脂酸钙水竹粉骨胶黄原胶滑石粉硬脂酸钙水竹粉骨胶滑石粉硬脂酸钙水竹粉黄原胶滑石粉硬脂酸钙水3原料的配比按一个餐盘的需要量竹粉2025g 骨胶25g 黄原胶510g 轻质碳酸钙滑石粉510g硬脂酸硬脂酸钙

38、115g 红薯淀粉57g 水2027g 下面是一些实验所得餐盘筛选了几个典型的来分析一下 图3-7 图3-8 正反面 图3-7配方竹粉80目骨胶 黄原胶轻质碳酸钙硬脂酸水20g25g75g5g1g20g 上模75°C 下模90°C均为实测温度 压力10MPa 结果分析该温度下成型的餐盘从热的模具取出来时形状比较好边缘稍有粘模现象易取下来但从表面看反应的不是很均匀放置两天后就吸湿变形了边缘也渐渐出现了开裂现象可能是刚办下热的模具就取出制件所致于是接下来做了一次等模具凉了再拿下来的结果发现餐盘还是会收缩变形还是没有很好的形状还有就是温度不适宜考虑到骨胶所承受的温度为75

39、7;10所以把温度降低了一些如图3-8 图3-8配方竹粉100目骨胶 黄原胶轻质碳酸钙硬脂酸水20g25g10g5g1g20g 上模70°C 下模85°C 压力10MPa 结果分析与图3-7的配方相比多加了一点黄原胶由于黄原胶的主要配料里含淀粉和豆粉想看一下表面质量是否有所变化另外就是将温度降低了一些在所用骨胶的承受范围内结果发现各个物料之间的以充分反应呈现灰黄色但是取出来时整体感觉比较软表面没有多大改善且粘住了上模需用工具铲下来而且在铲的过程中就已经发生变形了连续做了几个都不能顺利脱模而且放过23天之后又发生严重变形事实证明该温度下成形效果不行 图3-9 图3-10 图3

40、-9配方竹粉100目骨胶 黄原胶轻质碳酸钙硬脂酸水16g25g10g5g1g20g 上模90°C 下模105°C 压力10MPa 结果分析由于前面做的几个总是底部较厚边缘很薄看情况料是足够的又因为竹粉的流动性很差所以稍微减少一点竹粉的量黄原胶还是多加一点将温度提高后结果如图3-9所示形状比较好一点脱模也容易就是中间有一些黏结留下的痕迹可能是混料时不均匀用手混料时有一些料成块状压制完就出现类似裂痕的印记流动性没有得到很好的改善不过该温度下成型的效果比较好而且放置几天不会吸湿变形硬度也比较好 图3-10 配方竹粉100目骨胶黄原胶滑石粉红薯淀粉硬脂酸水20g2g5g8g5g1g

41、20g 上模95°C 下模110°C 压力15MPa 结果分析温度提高了一点总胶量由125g变成7g将轻质碳酸钙换成滑石粉试验另加了红薯淀粉为了提高流动性和表面质量结果可能预热时间稍长了一点水分有所蒸发压力大了流动性却没改善导致底部有裂纹而且各个物料间也没有充分反应加红薯淀粉作用不大总的来说就是胶量少了成形效果很差 图3-11 图3-11配方竹粉100目骨胶 黄原胶滑石粉硬脂酸钙水20g25g75g10g15g23g 上模90°C 下模105°C 压力15MPa 结果分析经查资料显示滑石粉的润滑效果比碳酸钙好硬脂酸是小颗粒混料难混均匀而硬脂酸钙是白色粉末

42、混料时可以混匀一些因此多加了一些滑石粉把硬脂酸钙的量加到15g水也按比例多加了一点结果如图表面反应的不是很均匀而且各个物料反应后充模没有充满但从餐盘底部看明显的可以看到物料开始流动了只是可能混料不均匀整体效果还不太好表面质量也不行 图3-12 图3-12配方竹粉80目黄原胶滑石粉硬脂酸钙水25g10g6g15g25g上模95°C 下模105°C 压力15MPa 结果分析这个实验是将两种胶骨胶和黄原胶单独使用用量均为10g由于之前的实验料没充满模因此加大了竹粉的量其余的料量均一致结果使用骨胶的餐盘底部完全黏住了上模需用工具铲下来而且铲完已经成碎片了所以没有照片但是骨胶量多了表

43、面比较光滑表面质量得到明显改善使用黄原胶的结果如图3-12所示颜色比较淡反应的不是很好通过这两个实验发现没有黄原胶时混料很均匀没有块状的料出现用黄原胶时比较粘手混料会出现很多小疙瘩的料不均匀 图3-13 图3-13配方竹粉80目骨胶 黄原胶滑石粉硬脂酸钙水25g25g10g10g15g27g 上模91°C 下模108°C 压力15MPa 结果分析通过以上的那些实验慢慢的总结出料量温度压力在哪个范围最合适最关键的是要改善表面质量表面质量的改善需要试验胶量其它料的量如配方因此用80目的竹粉先试验当总胶量为125g时充模效果比较好不会出现花边和锯齿形的边形状也很稳定放置不会吸湿变

44、形表面质量也得到了明显改善显得较光亮得到较好的结果的另一个原因就是将配料中除黄原胶的料先混均匀最后加黄原胶混匀这样料就较之前均匀多了 图3-14 图3-14配方竹粉80目骨胶 黄原胶滑石粉硬脂酸钙水25g5g75g10g15g27g 上模88°C 下模105°C 压力15MPa 结果分析比起图3-13的配方总胶量不变将骨胶和黄原胶的比例变了其它均不变其结果如图所示整体反应得更均匀了从照片上看表面质量也不错只是正面中间的地方反应的欠佳这可能跟模具有关 图3-15 图3-15配方竹粉80目骨胶 黄原胶滑石粉硬脂酸钙水25g5g10g10g15g28g 上模91°C 下

45、模106°C 压力15MPa 结果分析在图3-14配方的基础上又多加了一点黄原胶胶总量达15g按比例多加了1g水结果如图背面表面质量不错前面出现了一点凹凸不平的表面就是由于胶量增加中间放了几次气凸模随之而动影响了料之间的粘结 图3-16 图3-16配方竹粉140目骨胶 黄原胶滑石粉硬脂酸钙水25g25g10g10g15g27g 上模90°C 下模105°C 压力15MPa 结果分析此配方各料量与图3-13的配方相同唯一不同的是竹粉换成了140目140目比80目的要细很多换成更细的竹粉是为了看一下表面质量是否会更好结果如图由于竹粉太细压制过程中气比较多放气几次又影响

46、料之间的粘结导致表面凹凸不平 图3-17 图3-17配方竹粉140目骨胶 黄原胶滑石粉硬脂酸钙水25g5g75g10g15g27g 上模88°C 下模105°C 压力15MPa 结果分析配方料量与图3-14相同竹粉换成140目结果盘子底部直接拉裂因此该温度压力下还是用80目的竹粉比较好还有可能是水的量相对于140目的有可能多了要放很多气 图3-18 图3-18分别是三个餐盘配方中除竹粉是100目外其余料量分别与图3-13图3-14图3-15的配方一样三张图片显示出100目的竹粉做出来的也行但是没有80目的做出的效果好而140目的竹粉在同等条件下是不行的要想做好需要改善条件所

47、以目前确定80目的竹粉做出效果最好目前最佳配方是图3-14的配方后续的实验可以在此基础上加以改进34 综合实验 通过筛选实验的结果比对排除实验中一些不确定的因素比如将模具拿下来将模具打开的时间和清理模具的时间过程中模具的温度变化等就目前的实验结果看图3-13的配方和图3-14的配方比较好颜色上看图3-13比较好但从反应的均匀度和表面的光亮度来看图3-14为最佳配方至于餐具的颜色反应完全的颜色本来就不好看呈灰色而且用的竹粉和骨胶还有一股怪味很难被大众接受需要在此基础上加以改善改善的方法有待进一步查询了解在本阶段将前面选出的结果最好的配方加以验证和改进在成型参数上加以控制由于实验室机子条件的限制温

48、度不是特别精确只能说是在哪个温度附近较好争取达到更好的效果35 验证实验 将之前筛选实验中能够较好成型的配方与最佳方案多做几组进行测试强度防水防油测试强度测试 将餐盘至于离地面高12米处水平扔下看看盘子是否破损防水测试 将餐盘盛上热水观察4小时之后是否漏水防油测试 将餐盘盛上热油观察4小时之后是否漏油降解测试 将餐盘放在土地上露光降解将餐盘埋于地下不透光降解每个 1015天观察一下降解情况看多长时间可降解 4结果与讨论41 实验结果总结1实验数据原料配比及变量对照表 以植物纤维竹粉为基体以骨胶为胶体黄原胶为增稠剂骨胶和黄原胶混合为胶黏剂使用滑石粉为润滑剂硬脂酸钙为增塑剂和稳定剂表4-1 餐具的

49、配方 竹粉目数不同 竹粉g骨胶g黄原胶g滑石粉g硬脂酸钙g水g60目 25 25 75 5 15 2580目100目140目 表4-2 餐具的配方 胶黏剂配比不同竹粉g骨胶g黄原胶g滑石粉g硬脂酸钙g水g 25010 5 15 252575555757525100510表4-3 餐具的配方 滑石粉含量不同竹粉g骨胶g黄原胶g滑石粉g硬脂酸钙g水g 25 5 750 15 252557510 表4-4 餐具的配方 硬脂酸钙含量不同竹粉g骨胶g黄原胶g滑石粉g硬脂酸钙g水g 25 5 75 51 25152表4-5 餐具的配方 水的含量不同竹粉g骨胶g黄原胶g滑石粉g硬脂酸钙g水g255 75 5

50、 1518202325272针对以上表格实验所得结果及性能测试对比 表4-6 相同条件下不同竹粉对餐具性能的影响 项目竹粉g表面质量光滑度强度防水性能防油性能 表3-160目 差不光滑 不高 差较好80目 好光滑 高 好好100目 较好较光滑 较高 好好140目 较差不光滑 不高 较好较好 表4-7 相同条件下不同胶黏剂配比对餐具性能的影响 项目骨黄g表面质量光滑度强度防水性能防油性能 表3-2010差粗糙不高差差2575较好较光滑较高较好较好55较好光滑较高好好575好光滑高好好7525好光滑高较好好100好光滑较高较好较好510好光滑高差较好 表4-8 相同条件下不同含量的滑石粉对餐具性能

51、的影响 项目滑石粉g表面质量光滑度强度防水性能防油性能 表3-30 差粗糙不高差差25较差较粗糙不高较差较差5较好较光滑较高较好较好75 好较光滑高好好10 好光滑高好好 表4-9 相同条件下不同含量的硬脂酸钙对餐具性能的影响 项目硬脂酸钙g表面质量光滑度强度防水性能防油性能表3-41 较差较光滑较高较好较好15好光滑高好好2较好光滑高较好较好表4-10 相同条件下不同含量的水对餐具性能的影响 项目水g表面质量光滑度强度防水性能防油性能 表3-518差粗糙差差较差20差较粗糙较好差较好23较好较光滑好较好较好25好光滑好好好27好较光滑好较好好 3其它参数对餐具性能的影响1温度对餐具性能的影响

52、见表4-11 表4-11 项目温度表面质量光滑度强度防水性能防油性能上75下90上85下95上90下105上95下1104-12表4-12 项目压力MPa表面质量光滑度强度防水性能防油性能5差粗糙差差较差10较好较光滑较好较好较好15好光滑好好好20较差较粗糙好好好由上表可得出 1相同条件下60目到140目的竹粉中80目的竹粉成形效果最好 2对于胶黏剂的含量胶量越多成型的表面质量越好也越光滑但骨胶含量越多颜色越深且会黏住模具当骨胶为5g黄原胶为75g即配比为17时效果最佳 3对于滑石粉的用量含量越多起到的润滑效果越好但会使餐具脆性增加应适宜添加当含量为6g即9时为宜 4实验中对于用硬脂酸钙增塑剂含量为15g即2