生物質(zhì)纖維成型可降解一次性餐具的研究畢業(yè)論文

1、 生物質(zhì)纖維成型可降解一次性餐具的研究摘 要 本實驗主要研究利用植物纖維竹粉制造可降解的一次性餐具該餐具是由植物纖維粉黏結(jié)劑添加劑和水按一定的比例混合通過液壓機壓制而成通過不斷的調(diào)整配方配比來制得餐具觀察每一個變化的參數(shù)對制品外觀顏色質(zhì)量和光潔度的影響另外合理的溫度壓力等成型參數(shù)也對結(jié)果有一定的影響根據(jù)對比的結(jié)果不斷改進方案將得到的制品做強度防水防油性能測試等結(jié)果表明在施膠量滿足其余參數(shù)相同的情況下80目的竹粉做出的制品表面質(zhì)量最好強度達標且成形效果也比較好施膠量為17時最佳而且用滑石粉的潤滑效果比用碳酸鈣好用硬脂酸鈣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 錄摘 要IAbstractII1緒 論111 課題的背景和意義1111 課題的背景1112 課題的意義和目的112 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2121 國外的

6、研究現(xiàn)狀2122 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀2123 發(fā)展趨勢313 研究內(nèi)容和技術關鍵4131 主要研究內(nèi)容4132 課題的關鍵技術4133 本次試驗研究的主要內(nèi)容52實驗原料介紹621 竹纖維622 骨膠723 黃原膠824 無機礦物填料925 其它添加劑103實驗部分1231 實驗所需原料及設備12311 實驗所用原料12312 實驗所用設備1232 壓制成型工藝1233 篩選實驗1434 綜合實驗2035 驗證實驗214結(jié)果與討論2241 實驗結(jié)果總結(jié)2242 結(jié)論與展望26421 結(jié)論26422 展望26致 謝28參 考 文 獻291緒 論11 課題的背景和意義111 課題的背景 目前流行的餐具

7、以紙類和塑料為主紙類餐具包括紙板 熱壓成型 和紙漿 模塑成型 兩個基本品種塑料餐具包括EPS 可發(fā)性聚苯乙烯泡沫 和PP 聚丙烯片材 兩個基本品種以及由EPS和PP經(jīng)充填改性而派生的降解系列產(chǎn)品紙類餐具的開發(fā)晚于塑類餐具是針對塑制餐具廢棄以后不易降解對環(huán)境造成污染而提出的以紙代塑曾經(jīng)是一個響亮的口號但冷靜下來作一些科學的分析特別是應用LCA 生命循環(huán)分析 理論作定量的系統(tǒng)評價即發(fā)現(xiàn)以紙代塑未必就是一種進步甚至是一種倒退于是在餐具市場便引發(fā)了一場所謂的紙塑之爭應該說爭論在這里是有必要的它有助于技術的發(fā)展和進步也有助于推動餐具市場的健康發(fā)展在這場紙與塑的爭論中一種用草本植物纖維如北方的麥稈高粱稈包

8、谷芯南方的稻草米糠甘蔗皮渣椰殼等為原料制作的餐具悄然登場由于它兼?zhèn)淞思埶軆深惒途叩膬?yōu)點一面市就展示極好的發(fā)展機遇植纖餐具的優(yōu)勢在于相對于紙類 尤其是紙板 餐具不消耗木材也沒有造紙制漿過程的黑液污染卻有比紙類餐具更快的降解速度更容易被自然環(huán)境消納相對塑料餐具包括降解塑料有更徹底的降解性能EPSPP原本是農(nóng)業(yè)的下腳料用于制作餐具一下子成為工業(yè)原料有利于開發(fā)農(nóng)業(yè)資源的綜合利用提高農(nóng)產(chǎn)品的附加值112 課題的意義和目的 塑料餐具以其質(zhì)輕價廉和力學性能好等優(yōu)點稱霸一次性餐具市場但由于其污染嚴重近年來取代塑料餐具的呼聲日益高漲已有多種產(chǎn)品問世生物質(zhì)纖維是來源最豐富的天然高分子原料對于人類而言是一種取之不盡

9、用之不竭的資源它本身無毒可以被微生物完全降解其品種多如谷殼秸稈米糠草纖維木屑和木材加工廢棄物等我國是生產(chǎn)稻谷的大國每年廢棄的谷殼秸稈超過6億噸而木材加工廢棄物也在3000萬噸ICI公司從70年代中期開始研究開發(fā)了生物降解塑料到70年代末開發(fā)出了微生物合成的商品意大利某公司開發(fā)了以混合淀粉為原料的生物降解塑料并生產(chǎn)了圓珠筆類的產(chǎn)品和垃圾肥料化處理用的包裝袋英國科學家最近采用高科技的方法來改變一種油菜的基因使其葉和籽長出含有塑料成分的聚合物該聚合物經(jīng)提煉后能加工制成各種塑料制品如快餐盒塑料瓶農(nóng)用地膜等其能迅速降解避免環(huán)境污染美國Warner Lambert公司于1993年推出了一種真正的完全生物可

10、降解材料名為Noven它是以玉米或馬鈴薯淀粉為主要成分加入少量的其它生物可降解材料組分經(jīng)螺桿擠出機加工而成美國嘉吉公司和一家聚合物公司將成立世界上首家利用玉米生產(chǎn)新型塑料的商品工廠將生產(chǎn)餐具瓶子杯子泡沫塑料等日本靜岡縣富士工業(yè)技術中心確定了可降解塑料與紙混合的技術從而確立了可降解塑料成本高而難以普及的問題并確立了混合造紙法層壓法和成型加工法三種技術日本和臺灣地區(qū)研究成功以玉米為原料經(jīng)加工塑化而成的玉米淀粉樹脂用其制成的包裝材料可通過燃燒生化分解或昆蟲吃食等方式處理掉將有望制成為一次性餐具及其它用品的原材料法國德國瑞士等國也在進行該方面的研究122 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀 我國自80年代后期致力于該方面

11、的研究山東求是科技研究所成功研制出一種陽光生物可控雙向降解高低壓聚乙烯吹塑薄膜機組該機可完成從顆粒到薄膜的成型適用于高低壓聚乙烯及不同等級的再生塑料顆粒加入可控雙降解母料可生產(chǎn)可降解的衛(wèi)生袋實用袋農(nóng)用薄膜等天津大學化學系高建平等人多年來致力于完全生物可降解熱塑性淀粉復合材料的研制并取得了一定的成果武漢市聯(lián)盈貿(mào)易有限公司研制成功全降解塑料植物復合材料該產(chǎn)品以植物粉和天然礦物質(zhì)粘結(jié)劑少量無毒塑料樹脂促氧劑等原料混合經(jīng)過熱壓加工制成全降解塑料植物復合材料該材料能廣泛制作餐具和其它食品包裝盒北京塑料研究所制成生物降解塑料盒經(jīng)衛(wèi)生和降解性的評比檢測被鐵道部選中目前已有少量降解塑料餐盒在鐵道部沿線使用且已

12、制成塑料飲料杯冰淇淋杯果醬盒等一次性產(chǎn)品廣州市金東方環(huán)保生產(chǎn)用品廠在塑料原料中加入淀粉及光降解添加劑生產(chǎn)出可降解快餐盒 例如中國專利CN 1335114ACN 1107116A該專利采用糯米大米玉米和植物纖維為原料加工各種形狀的餐具 雖然消除了白色污染但是應用糧食作原料成本很高無法被市場接受CN 118643A公開了采用毛竹筍衣竹葉蘆葦葉植物纖維做主體材料CN 1137439A公開了淀粉為原料添加生物膠經(jīng)攪拌混合熱壓成型制成餐具但由于各種原因該產(chǎn)品仍有質(zhì)量問題例如產(chǎn)品質(zhì)量單薄靜壓力不足表面粘附力大盛熱飯或冷藏物易發(fā)生食物與包裝物粘連在±5°C溫度下保存易變軟變形等特點至今國

13、內(nèi)已發(fā)展有降解塑料生產(chǎn)線30多條用于生產(chǎn)降解塑料快餐盒加工生產(chǎn)線120多條年生產(chǎn)能力在20億只以上123 發(fā)展趨勢 降解餐具要獲得市場必須在使用性能價格合適的降解性方面均衡我國是一個石油森林資源很有限的國家但是作為一個農(nóng)業(yè)大國它有豐富的農(nóng)作物廢棄物秸稈稻殼米糠木屑等而且這些皆是可再生資源用于制作餐具則可成為工業(yè)原料有利于農(nóng)業(yè)資源的合理利用提高農(nóng)產(chǎn)品的附加值因此很有必要大力發(fā)展一次性植物纖維餐具而其可食性或作為高檔飼料的特點將使其發(fā)展趨勢勢不可擋 對比纖維質(zhì)餐具與塑料餐具和紙餐具各有優(yōu)缺點如下表 品種項目纖維質(zhì)餐具塑料餐具紙餐具抗壓靜壓Kg40-609578耐滲漏100熱水 4小時無滲漏滲漏耐油

14、150熱油良好破壞滲漏毒性室溫下無無無生物降解性可短期降解降解需幾百年可短期降解資源狀況快速再生不可再生緩慢再生生產(chǎn)成本元015-030008-012025-04 由上表可見在當前應用的一次性餐具中纖維質(zhì)餐具的原料最具有優(yōu)勢可再生且價廉發(fā)展纖維質(zhì)餐具不僅可以解決現(xiàn)行塑料的嚴重污染問題而且還可以發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟用后的餐具收集可作為飼料和肥料其生物降解性有保證不會造成新的污染只要改進制備工藝將其成本降下來則其發(fā)展?jié)摿κ欠浅＞薮蟮?雖然植物纖維餐具本身還存在一些缺點但是通過我國科技工作者的努力將會取得更大的成績使之成為真正意義上的綠色餐具13 研究內(nèi)容和技術關鍵131 主要研究內(nèi)容作為一種新產(chǎn)品植物纖維

15、餐具問鼎市場自然有一個時間過程一方面要被消費者認同被市場按納另一方面當前的競爭反映出餐具本身還有一系列問題需要解決 顏色由于是草本纖維又不允許漂白餐具多帶有原料本色成型過程的高溫使纖維成分中的蛋白或淀粉焦化餐具呈焦黃色深灰色與傳統(tǒng)的白色比較不易被消費者接受 結(jié)構(gòu)目前上市的幾種植纖餐具都不能聯(lián)蓋 質(zhì)脆不能折疊 而多數(shù)消費場合餐具是要在盛放食品后堆疊運輸?shù)?衛(wèi)生標準植物纖維餐具衛(wèi)生達標要比EPSPP餐具困難得多一是原料采自農(nóng)田周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)的保潔條件差原料存貯時極易發(fā)生潮解和霉變二是原料配方多為有機添加物對溫度濕度和霉菌特別敏感價格目前面市的植纖餐具單價偏高比EPS餐具貴30有些廠家為了宣傳產(chǎn)品占領市場

16、不惜以低于成本的價格銷售但很難維持長久132 課題的關鍵技術 課題的研究中最重要的是生產(chǎn)成本解決成本過高是一個系統(tǒng)問題涉及多個要素就目前植纖餐具企業(yè)的實際情況看植纖餐具要在紙塑類諸多餐具品種中插足市場求得生存發(fā)展必須抓好以下幾個要點 1 完善技術爭取形成經(jīng)濟批量一次性餐具是典型的低值易耗品這一特點決定了它必須有高速連續(xù)自動的生產(chǎn)方式目前有些企業(yè)靠單機操作手工上料人工清邊原料和成品靠人工傳輸數(shù)以萬計的坯件要人工一只只往掛具上安裝這種作坊式勞動與批量生產(chǎn)是格格不入的必須通過技改完善工藝提高設備的自動化半自動化水平形成經(jīng)濟批量 2 降低能耗目前的單機操作大都要采用液壓機負載能力通常在10012qt2

17、實驗原料介紹21 竹纖維1根據(jù)竹纖維加工方法的不同竹纖維可分為竹漿纖維和竹原纖維 竹原纖維是用機械物理的方法從竹子中直接提取的纖維它保持了竹子的原有特性并具有一定的線密度長度和強力達到紡紗設備規(guī)模生產(chǎn)的技術要求 竹漿纖維生產(chǎn)采用改進的粘膠纖維生產(chǎn)工藝即先將竹纖維制成漿粕然后溶解紡絲加工成纖維近幾年竹漿纖維在國內(nèi)外推廣較快而竹漿纖維生產(chǎn)已具備現(xiàn)成設備由于其生產(chǎn)所用的原料范圍廣竹子利用率高纖維線密度較低可紡性好制成品手感細膩柔滑穿著舒適竹漿纖維有著較好的市場前景并可形成規(guī)模化生產(chǎn)竹纖維具有獨特的結(jié)構(gòu)單根竹纖維細長呈紡錘狀兩端尖竹纖維縱向表面具有光滑均一的特征但有多條較淺的溝槽橫截面接近橢圓形邊沿不

18、規(guī)則這種表面結(jié)構(gòu)使得竹纖維具有一定的抱合力有利于纖維的成紗 由圖2-1竹纖維的微觀結(jié)構(gòu)可以看出竹纖維具有層狀結(jié)構(gòu)可分為初生胞壁和次生胞壁這些細胞層大多由纖維素半纖維素木質(zhì)素等構(gòu)成其比例約為211約占總重量的95各層的纖維素中都有纖維束微原纖MFC構(gòu)成的結(jié)晶部分其中這些MFC具有很高的強度據(jù)說其強度和剛性可與芳綸相匹敵結(jié)晶纖維素在初生胞壁上呈無序排列在次生胞壁上沿纖維縱向平行排列這是竹纖維強度高的重要原因半纖維素木質(zhì)素和纖維素相互間存在粘合劑起到母材的作用 圖2-1 竹纖維的微觀結(jié)構(gòu)模型2竹纖維的性能與用途1抗菌性能 竹子自身的抗菌性獨有的竹醌使其在生長過程中無蟲蛀無腐爛無需使用任何農(nóng)藥在生產(chǎn)過

19、程中采用高科技工藝處理使抗菌物質(zhì)始終不被破壞讓抗菌物質(zhì)始終結(jié)合在纖維素大分子上因此竹纖維織物經(jīng)反復洗滌日曬也不會失去抗菌作用因為竹子的天然抗菌性使纖維在服用上不會對皮膚造成任何過敏反映與其他纖維在后整理過程中加入抗菌劑的纖維織物有很大的區(qū)別2防紫外線性能 經(jīng)中國科學院上海物理研究所檢測證明竹纖織物對200-400nm的紫外線透過率幾科為零可以看出天然竹纖維織物有很好的對紫外線屏蔽作用從而保證需要了人體不受紫外線的傷害尤其是大氣層的臭氧層空洞越來越大通過的紫外線會越來越多對人體造成傷害更加嚴重竹纖維的特殊性保證了人體的健康更顯得意義重大3可生物降解性 在正常溫度條件下天竹纖維及其紡織品是很穩(wěn)定但

20、在一定環(huán)境和條件下天竹纖維可分解成二氧化碳和水降解方法有 a垃圾處理纖維素燃燒生成二氧化碳和水對環(huán)境無污染 b土地埋入降角土中的微生物營養(yǎng)使泥土活化增強土力經(jīng)過8-10個月降解 c活性污泥中降解主要通過大量存在的細菌使纖維素分解 4 竹纖維的不足處就是不耐酸堿 在纖維素大分子中聯(lián)結(jié)基本鏈節(jié)的葡萄糖甙鍵對酸穩(wěn)性很小加之天竹纖維結(jié)構(gòu)特點對無機梭的穩(wěn)定性比粘膠纖維要小溫度升高時酸的破壞作用特別強烈天竹纖維在堿中的膨潤和溶解作用較強在相同條件堿對天竹纖維滲透性要比普通粘膠纖維要大因此雖然天竹纖維結(jié)晶度較普通粘膠纖維高但結(jié)構(gòu)多孔腺導致耐堿性較差 5 竹纖維服用性能 竹纖維紗線原料選用天竹纖維利用竹漿纖維

21、生產(chǎn)的棉紗是該綠色原料的延伸同屬綠色產(chǎn)品用該原料制成的棉紗生產(chǎn)的針織面料和服裝具有明顯不同于棉木型纖維素纖維的獨特風格耐磨性高吸濕性快干性高透氣性懸垂性俱佳手感滑膩豐滿如絲柔軟防霉防蛀抗菌穿著涼爽舒適有美容護膚之效染色性能優(yōu)良光澤亮麗且有較好的天然抗菌效果及環(huán)保性順應現(xiàn)代人追求健康舒適的潮流10小時左右使膠塊變軟然后加熱至75左右使其成為膠液即可使用膠與水的比例應根據(jù)所需黏度而定如水多黏度低而稀加水少黏度就高而稠熱膠時膠溫不宜過高溫度超過100則會因分子降解而使黏度下降膠老化變質(zhì)骨膠在使用中有微量沉淀所以要邊用邊加水井進行必要的攪拌以調(diào)節(jié)黏度和流動性熱膠時必須采用浴熱方法決不可用儲存膠的容器直

22、接加熱 骨膠要保持在一定溫度條件下才可使用因此當使用中需加水時加入的水與膠體溫度應基本相同不可加入冷水因為骨膠要保持一定溫度75±10加入冷水后膠水的溫度驟降會出現(xiàn)凝條塊狀而影響?zhàn)そY(jié)效果使用骨膠時涂膠速度要快均勻不要一次蘸膠過多造成膠層不平滲透聯(lián)粘漏膠等問題23 黃原膠黃原膠又稱黃膠漢生膠是一種自然多糖和重要的生物高聚物由甘藍黑腐病野油菜黃單胞菌以碳水化合物為主要原料經(jīng)好氧發(fā)酵生物工程技術產(chǎn)生的1952年由美國農(nóng)業(yè)部伊利諾斯州皮奧里爾北部研究所分離得到的甘藍黑腐病黃單胞菌并使甘藍提取物轉(zhuǎn)化為水溶性的酸性胞外雜多糖而得到 黃原膠可以溶于冷水和熱水中具有高粘度高耐酸堿鹽特性高耐熱穩(wěn)定性懸

23、浮性觸變性等常被用作增稠劑乳化劑懸浮劑穩(wěn)定劑具有廣闊的市場前景廣泛應用于日用化工食品醫(yī)藥采油紡織陶瓷印染等領域外觀為淡白色或淺米黃色粉末黃原膠被譽為工業(yè)味精是目前世界上生產(chǎn)規(guī)模最大且用途極為廣泛的微生物多糖 1黃原膠無味無臭適用安全性強美國食品與藥物管理局于1969年批準黃原膠用于食品中1983年聯(lián)合國糧農(nóng)組織批準黃原膠作為世界內(nèi)使用的食品添加劑且對其添加量不做限制我國技術監(jiān)督局1992年批準頒布了食品添加劑黃原膠國家標準于1993年8月1日開始實施 2粘度高與其他多糖類溶液相比即使是低濃度也會產(chǎn)生很高的粘度1水溶液粘度相當于明膠的100倍從而可作為良好的增稠劑和穩(wěn)定劑 3獨特的流變性在剪切作

24、用下溶液的粘度會迅速下降一旦剪切作用解除溶液的粘度會立即恢復這種特性賦予食品如冰淇淋火腿腸果汁和植物蛋白型飲料焙烤食品以良好的口感這種特性也使得黃原膠在石油鉆井和開采中得到廣泛的應用 4良好的熱穩(wěn)定性在較大的溫度范圍內(nèi)-18-130保持特有的功能是生產(chǎn)冷凍食品和焙烤食品的良好輔料 5酸堿穩(wěn)定性其粘度基本上不受酸堿的影響在PH值112范圍內(nèi)能保持原有特性從而使其有廣泛的應用范圍 6具有極強的抗氧化和抗酶解作用即使在次氯酸納雙氧水 生物活性酶存在的條件下仍能發(fā)揮作用 7具有廣泛的相溶性與瓜爾豆膠槐豆膠混合物可產(chǎn)生有益的協(xié)同作用這種結(jié)構(gòu)膠在一定條件下可產(chǎn)生凝膠作用 8與高濃度鹽類糖類 共存時仍保持穩(wěn)

25、定的增稠體系 9對不溶性固體顆粒和油滴具有良好的懸浮性 10微波穩(wěn)定性已經(jīng)形成的穩(wěn)定體系即使在微波爐中凍結(jié)一解凍都對其性能不會產(chǎn)生影響 到目前為止黃原膠被認為是國際上性能最優(yōu)越的生物膠被大量應用在食品果汁飲料飼料化妝醫(yī)藥陶瓷消防石油等行業(yè)其市場增長潛力超過所有的親水性膠 黃原膠在大多數(shù)以水為基相體系內(nèi)完全溶解但由于它有極強的親水性如果直接加入水中而攪拌不充分外層吸水膨脹成膠團從而阻止水分進入里層進而影響作用的發(fā)揮因此必須注意正確使用取一份黃原膠用十份或以上其它干燥的原料如食品制作中的糖味精鹽等物調(diào)勻然后慢慢傾倒在攪拌中的水里浸泡約兩小時繼續(xù)攪拌至完全溶解24 無機礦物填料1碳酸鈣分子式CaCO

26、3遍布于自然界以石灰石方解石大理石白堊和珊瑚等形式出現(xiàn)約占地球外層地殼的25碳酸鈣的化學物理性質(zhì)主要是無毒無刺激性無氣味白色折光率低易于著色干燥不含結(jié)晶水較柔軟標準硬度為莫氏3產(chǎn)品粒度分布廣當碳酸鈣受到侵蝕后則與酸反應放出CO2并形成可溶性鹽類碳酸鈣能溶于酸性水溶液之中當加熱到約800900時將放出CO2并形成CaO碳酸鈣的熱穩(wěn)定性在550左右碳酸鈣工業(yè)產(chǎn)品是以機械方法或化學方法加工碳酸鹽礦物制造的碳酸鈣粉體物料其中以天然石灰石方解石白堊等為原料用機械的方法將其磨碎達到一定的細度標準這種碳酸鈣稱為重質(zhì)碳酸鈣而沉淀碳酸鈣是一種化學合成方法生產(chǎn)的碳酸鈣產(chǎn)品它是由石灰乳和二氧化碳化合經(jīng)沉淀過濾以及干

27、燥而得到的粉狀產(chǎn)品由于它堆積比重小所以也稱為輕質(zhì)碳酸鈣 輕質(zhì)碳酸鈣作為一種重要的無機粉體產(chǎn)品由于原料廣加工成本低無毒性白度高被廣泛用于以下行業(yè)作填充料 橡膠碳酸鈣大量填充在橡膠制品中可以增加制品容積從而節(jié)約昂貴的天然橡膠或合成橡膠達到降低成本的目的改進加工性能而且添加比例的變化不會影響橡膠的硫化體系改進硫化膠性能起補強或半補強作用可以通過改變碳酸鈣填充量來調(diào)節(jié)硬度在乳膠膠漿中和橡膠的膠水中調(diào)整粘度等塑料在塑料中添加碳酸鈣能起到一種骨架作用提高塑料制品尺寸的穩(wěn)定性提高塑料制品的硬度和剛性碳酸鈣的添加可以改變塑料的流變性能提高制品的表面光澤和表面平整形減少塑料制品的收縮率線膨脹系數(shù)蠕變性能有助于塑

28、料的加工成形提高塑料制品的耐熱性改進塑料的散光性降低塑料制品的成本造紙在紙張中添加大量碳酸鈣可以保證紙張的強度白度同時降低成本碳酸鈣在白度不透明度細度上都優(yōu)于滑石粉碳酸鈣在銅版紙中做涂料的白色顏料優(yōu)點是白度高能調(diào)節(jié)油墨吸收性有較好的遮蓋力和光學性質(zhì)涂料在涂料中碳酸鈣是大量使用的填料起一種骨架作用在油性涂料中填充碳酸鈣可以使涂料增稠加厚起一種填充和補平作用在面漆中碳酸鈣是理想的消光填料在水性涂料中由于碳酸鈣是白色又親水價格又便宜所以獲得大量應用碳酸鈣還在醫(yī)藥食品飼料油墨牙膏化妝品等有著大量的應用而且隨著科學技術的進步和發(fā)展以及國家相關政策的影響碳酸鈣的用途必將越來越廣需求量也會越來越大 滑石粉是

29、一種重要的含水的鎂硅酸鹽礦物分子式3MgO4SiO2H2O滑石屬單斜晶系晶體呈鱗片狀葉片狀纖維狀是自然界中硬度最小的礦物之一超細滑石粉是選用優(yōu)質(zhì)滑石礦為原料經(jīng)過采選水洗風干破碎研磨等工序加工而成每道工序都按照嚴格的操作規(guī)格和檢測標準進行生產(chǎn)最終產(chǎn)品經(jīng)檢測合格后才準予包裝出廠產(chǎn)品具有白度高顆料分布均勻粒徑分布窄及比表面積大等特點 滑石通常用作填料廣泛應用于造紙涂料油墨電纜陶瓷橡膠醫(yī)藥紡織飼料等行業(yè)作填充劑起到增加產(chǎn)品的體積降低生產(chǎn)成本 在涂料中滑石粉作為填料可起到骨架作用降低制造成本同時提高涂料的漆膜硬度分為透明型及遮蓋型超細滑石粉透明型超細滑石粉主要用于油性涂料遮蓋型滑石粉主要用于水性涂料 滑

30、石在造紙工業(yè)主要用于造紙?zhí)盍贤苛虾蜆渲刂萍懊撃珓┗米髟旒埖奶盍现饕糜谛侣劶堛~紙版膠印紙書寫紙等滑石可使紙張堅固潔白增加不透明度和亮度增強對油墨的吸附能力滑石對顏料有較強的固著力使彩色印刷品獲得良好的色彩效果 用于橡膠中可增加橡膠的體積改善橡膠的加工性起半補強或補強作用并可調(diào)節(jié)橡膠的硬度 在塑料中可增加塑料的體積降低產(chǎn)品成本提高塑料的尺寸穩(wěn)定性及塑料的硬度和剛性改善塑料的耐熱性改進塑料的散光性 25 其它添加劑 1硬脂酸別名十八酸十八烷酸脂蠟酸分子式C18H36O2結(jié)構(gòu)式CH3 CH2 16COOH 性質(zhì)一種高級飽和脂肪酸純品為帶有光澤的白色柔軟小片相對密度0940820熔點6970沸點

31、383折射率14299 80 工業(yè)品為白色或微黃色顆粒狀為硬脂酸與棕櫚酸的混合物并含有少量油酸微有牛油樣氣味極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 用途用途很廣在化妝品工業(yè)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須膏發(fā)乳及護膚乳液等橡膠工業(yè)中是天然前合成膠及膠乳的硫化活性劑還用作軟化劑塑料工業(yè)中用作增塑劑穩(wěn)定劑及潤滑劑紡織工業(yè)中用作紗線潤滑劑及制造絲光膏柔軟劑還用于制造脫模劑拋光膏消泡劑金屬浮選劑油漆平光劑蠟紙打光劑紡織品防水劑等產(chǎn)品是油溶性顏料的溶劑也是制造硬脂酸甲楷硬脂酸鈣硬脂酸鉀鉛等硬脂酸酯及硬脂酸鹽的原料安全與防護 本品無毒用內(nèi)襯塑料袋

32、的編織袋或紙箱包裝每袋或每箱凈重25kg50kg按一般化學品規(guī)定貯運存放于陰涼干燥處 硬脂酸鈣為均勻細微的白色粉末熔點175密度1035gcm3溶于甲苯乙醇苯和其他有機溶劑不溶于水加熱至400時緩緩分解可燃遇強酸分解為硬脂酸和相應的鈣鹽有吸水性無毒作聚氯乙烯的熱穩(wěn)定劑和多種塑料加工的潤滑劑脫模劑等在硬質(zhì)制品中與鹽基性鉛鹽鉛皂配合可提高凝膠化速度也用于食品包裝醫(yī)療器具等要求無毒的軟質(zhì)薄膜與器具還可作聚乙烯聚丙烯的鹵素吸收劑以消除殘留催化劑對顏色和穩(wěn)定性的不良影響在橡膠加工中作增塑劑能使天然橡膠和全成橡膠軟化而對硫化幾乎無影響亦用作聚烯烴纖維和模塑料的潤滑劑潤滑脂的增厚劑紡織品的防水劑油漆的平光劑

33、制造塑料唱片時的增塑劑等還用在鉛筆芯生產(chǎn)及醫(yī)藥香料工業(yè)中聚烯烴中的酸中和劑 對聚烯烴顏色的穩(wěn)定及防腐蝕有直接的貢獻潤滑作用加工助劑 提高了聚烯烴聚酰胺苯乙烯類及橡膠在擠出成型薄膜纖維仿形等和壓制成型時的可加工性脫模性 對于熱塑性塑料 橡膠以及熱固性制品如聚氨酯泡沫及不飽和聚酯3-1表3-1 主要原料名稱牌號形態(tài)生產(chǎn)廠家竹纖維淺黃色粉末狀實驗室所有骨膠黃褐色顆粒狀黃原膠GB3886-2007白色粉末狀山東中軒生物有限公司輕質(zhì)碳酸鈣HGT2226-2000白色粉末狀焦作市巡返無機化工廠滑石粉WT-600白色粉末狀大石橋市萬通粉體有限公司硬脂酸津QHG3-301-88白色顆粒狀天津市凱通化學試劑有限

34、公司硬脂酸鈣津QHG3-601-99白色粉末狀天津市化學試劑六廠312 實驗所用設備實驗主要設備儀器見表3-2表3-2 實驗主要設備儀器儀器型號生產(chǎn)廠家202-2上海市實驗儀器總廠電子分析天平00001gAL104瑞士梅特勒公司6080100浙江上虞市道墟張興紗篩廠液壓機YTD 71-45A天津鍛壓機床廠磨粉機6SM14-溫嶺市牧嶼騰飛食品機械廠32 壓制成型工藝壓縮模塑又稱模壓成型或壓制成型這種成型方法是先將粉狀粒狀或纖維狀等塑料放入成型溫度下的模具型腔中然后閉模加壓而使其成型并固化的作業(yè)壓縮模塑可兼用于熱固性塑料和熱塑性塑料完備的壓縮模塑工藝是由物料的準備和模壓兩個過程組成的其中物料的準備

35、又分為預壓和預熱兩部分預壓一般只用于熱固性塑料而預熱則可用于熱固性和熱塑性塑料本實驗所用主要原料為竹粉所以采用預壓的形式熱壓成型工藝適合于高比例生物質(zhì)材料含量的復合材料制造一般生物質(zhì)材料在50以上甚至可達70該工藝的加工過程是將生物質(zhì)纖維材料經(jīng)簡單的常溫復合方式混合組坯后再熱壓成復合材料其特點是可加工各種不同的纖維素纖維材料形態(tài)的生物質(zhì)復合材料板材及型材如木質(zhì)單板與塑料薄膜層壓復合材料木材纖維-聚合物復合板材及模壓制品木塑復合刨花板材等清理倉儲粉碎篩分加入膠黏劑及助劑熱壓成型清毒處理包裝入庫 按上述流程制成一次性環(huán)保餐具的制作工藝是1先取植物纖維竹竿進行清理除泥沙除腐物2將清理后的植物纖維為主

36、料進行粉碎成為80100目的細粉3取適量的竹粉放入干燥箱中干燥再分別用80目和100目細篩篩分4按重量比例加入骨膠滑石粉硬脂酸鹽水黃原膠進行攪拌一般需20分鐘調(diào)制成植物纖維混合粉攪拌完的形態(tài)如圖3-1所示 圖3-1 物料混合后的形態(tài)5將調(diào)制好的植物纖維混合粉按餐具容量確定入模定量在熱壓成型機中熱模壓先預熱710分鐘其間隔23min迅速放氣然后加壓1520MPa保壓15min模具溫度控制在95°C110°C 一般上?？刂圃?5°C下?？刂圃?05°C留模510分鐘也可不留6對制成品進行修整去毛邊對定型產(chǎn)品稍事修整即可7對制成品進行消毒8對制成品進行包裝 模

37、壓的過程是預熱模具加料閉模排氣加壓固化脫模模具清理 圖3-2 餐盤模具裝配圖58個小時干燥后分別用細篩子篩出80目和100目如圖3-33-4所示3-3 80目的竹粉 圖3-4 100目的竹粉將顆粒狀的骨膠粉碎用100目的篩子篩粉末狀的膠留做實驗用 圖3-5 顆粒狀骨膠 圖3-6 實驗用粉末狀骨膠2原料的配方竹粉骨膠黃原膠輕質(zhì)碳酸鈣硬脂酸水竹粉骨膠紅薯淀粉滑石粉硬脂酸水竹粉骨膠黃原膠滑石粉紅薯淀粉硬脂酸鈣水竹粉骨膠黃原膠滑石粉硬脂酸鈣水竹粉骨膠滑石粉硬脂酸鈣水竹粉黃原膠滑石粉硬脂酸鈣水3原料的配比按一個餐盤的需要量竹粉2025g 骨膠25g 黃原膠510g 輕質(zhì)碳酸鈣滑石粉510g硬脂酸硬脂酸鈣

38、115g 紅薯淀粉57g 水2027g 下面是一些實驗所得餐盤篩選了幾個典型的來分析一下 圖3-7 圖3-8 正反面 圖3-7配方竹粉80目骨膠 黃原膠輕質(zhì)碳酸鈣硬脂酸水20g25g75g5g1g20g 上模75°C 下模90°C均為實測溫度 壓力10MPa 結(jié)果分析該溫度下成型的餐盤從熱的模具取出來時形狀比較好邊緣稍有粘?，F(xiàn)象易取下來但從表面看反應的不是很均勻放置兩天后就吸濕變形了邊緣也漸漸出現(xiàn)了開裂現(xiàn)象可能是剛辦下熱的模具就取出制件所致于是接下來做了一次等模具涼了再拿下來的結(jié)果發(fā)現(xiàn)餐盤還是會收縮變形還是沒有很好的形狀還有就是溫度不適宜考慮到骨膠所承受的溫度為75

39、7;10所以把溫度降低了一些如圖3-8 圖3-8配方竹粉100目骨膠 黃原膠輕質(zhì)碳酸鈣硬脂酸水20g25g10g5g1g20g 上模70°C 下模85°C 壓力10MPa 結(jié)果分析與圖3-7的配方相比多加了一點黃原膠由于黃原膠的主要配料里含淀粉和豆粉想看一下表面質(zhì)量是否有所變化另外就是將溫度降低了一些在所用骨膠的承受范圍內(nèi)結(jié)果發(fā)現(xiàn)各個物料之間的以充分反應呈現(xiàn)灰黃色但是取出來時整體感覺比較軟表面沒有多大改善且粘住了上模需用工具鏟下來而且在鏟的過程中就已經(jīng)發(fā)生變形了連續(xù)做了幾個都不能順利脫模而且放過23天之后又發(fā)生嚴重變形事實證明該溫度下成形效果不行 圖3-9 圖3-10 圖3

40、-9配方竹粉100目骨膠 黃原膠輕質(zhì)碳酸鈣硬脂酸水16g25g10g5g1g20g 上模90°C 下模105°C 壓力10MPa 結(jié)果分析由于前面做的幾個總是底部較厚邊緣很薄看情況料是足夠的又因為竹粉的流動性很差所以稍微減少一點竹粉的量黃原膠還是多加一點將溫度提高后結(jié)果如圖3-9所示形狀比較好一點脫模也容易就是中間有一些黏結(jié)留下的痕跡可能是混料時不均勻用手混料時有一些料成塊狀壓制完就出現(xiàn)類似裂痕的印記流動性沒有得到很好的改善不過該溫度下成型的效果比較好而且放置幾天不會吸濕變形硬度也比較好 圖3-10 配方竹粉100目骨膠黃原膠滑石粉紅薯淀粉硬脂酸水20g2g5g8g5g1g

41、20g 上模95°C 下模110°C 壓力15MPa 結(jié)果分析溫度提高了一點總膠量由125g變成7g將輕質(zhì)碳酸鈣換成滑石粉試驗另加了紅薯淀粉為了提高流動性和表面質(zhì)量結(jié)果可能預熱時間稍長了一點水分有所蒸發(fā)壓力大了流動性卻沒改善導致底部有裂紋而且各個物料間也沒有充分反應加紅薯淀粉作用不大總的來說就是膠量少了成形效果很差 圖3-11 圖3-11配方竹粉100目骨膠 黃原膠滑石粉硬脂酸鈣水20g25g75g10g15g23g 上模90°C 下模105°C 壓力15MPa 結(jié)果分析經(jīng)查資料顯示滑石粉的潤滑效果比碳酸鈣好硬脂酸是小顆?；炝想y混均勻而硬脂酸鈣是白色粉末

42、混料時可以混勻一些因此多加了一些滑石粉把硬脂酸鈣的量加到15g水也按比例多加了一點結(jié)果如圖表面反應的不是很均勻而且各個物料反應后充模沒有充滿但從餐盤底部看明顯的可以看到物料開始流動了只是可能混料不均勻整體效果還不太好表面質(zhì)量也不行 圖3-12 圖3-12配方竹粉80目黃原膠滑石粉硬脂酸鈣水25g10g6g15g25g上模95°C 下模105°C 壓力15MPa 結(jié)果分析這個實驗是將兩種膠骨膠和黃原膠單獨使用用量均為10g由于之前的實驗料沒充滿模因此加大了竹粉的量其余的料量均一致結(jié)果使用骨膠的餐盤底部完全黏住了上模需用工具鏟下來而且鏟完已經(jīng)成碎片了所以沒有照片但是骨膠量多了表

43、面比較光滑表面質(zhì)量得到明顯改善使用黃原膠的結(jié)果如圖3-12所示顏色比較淡反應的不是很好通過這兩個實驗發(fā)現(xiàn)沒有黃原膠時混料很均勻沒有塊狀的料出現(xiàn)用黃原膠時比較粘手混料會出現(xiàn)很多小疙瘩的料不均勻 圖3-13 圖3-13配方竹粉80目骨膠 黃原膠滑石粉硬脂酸鈣水25g25g10g10g15g27g 上模91°C 下模108°C 壓力15MPa 結(jié)果分析通過以上的那些實驗慢慢的總結(jié)出料量溫度壓力在哪個范圍最合適最關鍵的是要改善表面質(zhì)量表面質(zhì)量的改善需要試驗膠量其它料的量如配方因此用80目的竹粉先試驗當總膠量為125g時充模效果比較好不會出現(xiàn)花邊和鋸齒形的邊形狀也很穩(wěn)定放置不會吸濕變

44、形表面質(zhì)量也得到了明顯改善顯得較光亮得到較好的結(jié)果的另一個原因就是將配料中除黃原膠的料先混均勻最后加黃原膠混勻這樣料就較之前均勻多了 圖3-14 圖3-14配方竹粉80目骨膠 黃原膠滑石粉硬脂酸鈣水25g5g75g10g15g27g 上模88°C 下模105°C 壓力15MPa 結(jié)果分析比起圖3-13的配方總膠量不變將骨膠和黃原膠的比例變了其它均不變其結(jié)果如圖所示整體反應得更均勻了從照片上看表面質(zhì)量也不錯只是正面中間的地方反應的欠佳這可能跟模具有關 圖3-15 圖3-15配方竹粉80目骨膠 黃原膠滑石粉硬脂酸鈣水25g5g10g10g15g28g 上模91°C 下

45、模106°C 壓力15MPa 結(jié)果分析在圖3-14配方的基礎上又多加了一點黃原膠膠總量達15g按比例多加了1g水結(jié)果如圖背面表面質(zhì)量不錯前面出現(xiàn)了一點凹凸不平的表面就是由于膠量增加中間放了幾次氣凸模隨之而動影響了料之間的粘結(jié) 圖3-16 圖3-16配方竹粉140目骨膠 黃原膠滑石粉硬脂酸鈣水25g25g10g10g15g27g 上模90°C 下模105°C 壓力15MPa 結(jié)果分析此配方各料量與圖3-13的配方相同唯一不同的是竹粉換成了140目140目比80目的要細很多換成更細的竹粉是為了看一下表面質(zhì)量是否會更好結(jié)果如圖由于竹粉太細壓制過程中氣比較多放氣幾次又影響

46、料之間的粘結(jié)導致表面凹凸不平 圖3-17 圖3-17配方竹粉140目骨膠 黃原膠滑石粉硬脂酸鈣水25g5g75g10g15g27g 上模88°C 下模105°C 壓力15MPa 結(jié)果分析配方料量與圖3-14相同竹粉換成140目結(jié)果盤子底部直接拉裂因此該溫度壓力下還是用80目的竹粉比較好還有可能是水的量相對于140目的有可能多了要放很多氣 圖3-18 圖3-18分別是三個餐盤配方中除竹粉是100目外其余料量分別與圖3-13圖3-14圖3-15的配方一樣三張圖片顯示出100目的竹粉做出來的也行但是沒有80目的做出的效果好而140目的竹粉在同等條件下是不行的要想做好需要改善條件所

47、以目前確定80目的竹粉做出效果最好目前最佳配方是圖3-14的配方后續(xù)的實驗可以在此基礎上加以改進34 綜合實驗 通過篩選實驗的結(jié)果比對排除實驗中一些不確定的因素比如將模具拿下來將模具打開的時間和清理模具的時間過程中模具的溫度變化等就目前的實驗結(jié)果看圖3-13的配方和圖3-14的配方比較好顏色上看圖3-13比較好但從反應的均勻度和表面的光亮度來看圖3-14為最佳配方至于餐具的顏色反應完全的顏色本來就不好看呈灰色而且用的竹粉和骨膠還有一股怪味很難被大眾接受需要在此基礎上加以改善改善的方法有待進一步查詢了解在本階段將前面選出的結(jié)果最好的配方加以驗證和改進在成型參數(shù)上加以控制由于實驗室機子條件的限制溫

48、度不是特別精確只能說是在哪個溫度附近較好爭取達到更好的效果35 驗證實驗 將之前篩選實驗中能夠較好成型的配方與最佳方案多做幾組進行測試強度防水防油測試強度測試 將餐盤至于離地面高12米處水平扔下看看盤子是否破損防水測試 將餐盤盛上熱水觀察4小時之后是否漏水防油測試 將餐盤盛上熱油觀察4小時之后是否漏油降解測試 將餐盤放在土地上露光降解將餐盤埋于地下不透光降解每個 1015天觀察一下降解情況看多長時間可降解 4結(jié)果與討論41 實驗結(jié)果總結(jié)1實驗數(shù)據(jù)原料配比及變量對照表 以植物纖維竹粉為基體以骨膠為膠體黃原膠為增稠劑骨膠和黃原膠混合為膠黏劑使用滑石粉為潤滑劑硬脂酸鈣為增塑劑和穩(wěn)定劑表4-1 餐具的

49、配方 竹粉目數(shù)不同 竹粉g骨膠g黃原膠g滑石粉g硬脂酸鈣g水g60目 25 25 75 5 15 2580目100目140目 表4-2 餐具的配方 膠黏劑配比不同竹粉g骨膠g黃原膠g滑石粉g硬脂酸鈣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骨膠g黃原膠g滑石粉g硬脂酸鈣g水g 25 5 750 15 252557510 表4-4 餐具的配方 硬脂酸鈣含量不同竹粉g骨膠g黃原膠g滑石粉g硬脂酸鈣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骨膠g黃原膠g滑石粉g硬脂酸鈣g水g255 75 5

50、 1518202325272針對以上表格實驗所得結(jié)果及性能測試對比 表4-6 相同條件下不同竹粉對餐具性能的影響 項目竹粉g表面質(zhì)量光滑度強度防水性能防油性能 表3-160目 差不光滑 不高 差較好80目 好光滑 高 好好100目 較好較光滑 較高 好好140目 較差不光滑 不高 較好較好 表4-7 相同條件下不同膠黏劑配比對餐具性能的影響 項目骨黃g表面質(zhì)量光滑度強度防水性能防油性能 表3-2010差粗糙不高差差2575較好較光滑較高較好較好55較好光滑較高好好575好光滑高好好7525好光滑高較好好100好光滑較高較好較好510好光滑高差較好 表4-8 相同條件下不同含量的滑石粉對餐具性能

51、的影響 項目滑石粉g表面質(zhì)量光滑度強度防水性能防油性能 表3-30 差粗糙不高差差25較差較粗糙不高較差較差5較好較光滑較高較好較好75 好較光滑高好好10 好光滑高好好 表4-9 相同條件下不同含量的硬脂酸鈣對餐具性能的影響 項目硬脂酸鈣g表面質(zhì)量光滑度強度防水性能防油性能表3-41 較差較光滑較高較好較好15好光滑高好好2較好光滑高較好較好表4-10 相同條件下不同含量的水對餐具性能的影響 項目水g表面質(zhì)量光滑度強度防水性能防油性能 表3-518差粗糙差差較差20差較粗糙較好差較好23較好較光滑好較好較好25好光滑好好好27好較光滑好較好好 3其它參數(shù)對餐具性能的影響1溫度對餐具性能的影響

52、見表4-11 表4-11 項目溫度表面質(zhì)量光滑度強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 項目壓力MPa表面質(zhì)量光滑度強度防水性能防油性能5差粗糙差差較差10較好較光滑較好較好較好15好光滑好好好20較差較粗糙好好好由上表可得出 1相同條件下60目到140目的竹粉中80目的竹粉成形效果最好 2對于膠黏劑的含量膠量越多成型的表面質(zhì)量越好也越光滑但骨膠含量越多顏色越深且會黏住模具當骨膠為5g黃原膠為75g即配比為17時效果最佳 3對于滑石粉的用量含量越多起到的潤滑效果越好但會使餐具脆性增加應適宜添加當含量為6g即9時為宜 4實驗中對于用硬脂酸鈣增塑劑含量為15g即2