植物纖維淀粉餐盒的物化性質研究

羅希 李夢珂 王承澤

摘 要：植物纖維淀粉餐盒是一種新型的環(huán)保可降解餐盒。該餐盒的拉壓強度與撕裂強度均大于其他環(huán)保餐盒，是一種理想的環(huán)保餐盒。通過實驗測定植物纖維淀粉餐盒的物理及化學性能，其物理性能滿足國家標準要求，其降解性能仍有很大的發(fā)展空間。

關鍵詞：植物纖維;淀粉;環(huán)保餐盒;生物降解

1.引言

隨著“宅”文化在全國的流行，外賣也受到越來越多人的青睞，外賣行業(yè)的快速發(fā)展使得城市人民生活越來越便利，但同時外賣塑料餐盒與一次性的餐具給環(huán)境治理帶來了不少問題。

白色污染不僅影響城市風貌，更加對當?shù)厮础⑼恋氐确巧镆蛩卦斐墒裁磭乐氐钠茐?。盡管2008年國務院辦公廳下發(fā)《禁塑令》，在一定程度上對白色污染起到了治理效果。然而想要從根源上解決白色污染，研發(fā)推廣新型環(huán)保餐盒是必由之路。當前我國市面上主要流行的較為環(huán)保的是淋膜紙餐盒、鋁箔餐盒與植物纖維淀粉餐盒。淋膜紙餐盒雖然成本低廉，但由于運輸途中無法避免湯油滲漏，而鋁箔餐盒成本高，抗拉壓性能較差，兩種餐盒在市場上的競爭力不敵PP5塑料餐盒。植物纖維淀粉餐盒在國內外報道較少，從而很少受到國內生產(chǎn)者的青睞。植物纖維淀粉餐盒具有原料可再生、環(huán)境污染小、可降解、生產(chǎn)成本低的特點，是塑料餐盒的理想替代品。

2.植物纖維淀粉餐盒簡介

2.1 制造材料

植物纖維淀粉餐盒主要原料為植物纖維、淀粉以及其他添加劑。植物纖維來源廣泛，可以取自秸稈，稻草，蔗渣等，淀粉可取自土豆或玉米。其他添加劑諸如二氧化碳樹脂，碳酸鈣，甘油，EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物），DOP（鄰苯二甲酸二辛酯）等用于餐盒制作的輔助材料。

制作器材為ST-60x20C塑料擠出機，捏合機，吸塑機，均由上海第一橡膠機械廠生產(chǎn)。

2.2 制作過程

取植物纖維20%，淀粉30%，碳酸鈣及其他添加劑，期中二氧化碳樹脂與EVA配比為3：1較為合適。在捏合機中混合10 min，再在單螺桿擠出機中塑化擠出。溫度控制在180℃，轉速為30～60 r/min，擠出造粒，然后在150℃壓片機上壓片，最后通過吸塑機吸塑成盒。

2.3 降解原理

對于高分子材料的降解，一般認為有兩個過程。首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結合，通過水解切斷高分子鏈，生成分子量<500的小分子量的化合物（有機酸、酯等）;然后，降解的生成物被微生物攝入體內，經(jīng)過種種的代謝路線，合成為微生物體物或轉化為微生物活動的能量，最終都轉化為水和二氧化碳。降解除了有以上生物化學作用外，還有生物物理作用，即微生物侵蝕聚合物后，由于細胞的增大，致使高分子材料發(fā)生機械性破壞。因此，生物降解并非單一機理，而是一個復雜的生物物理、生物化學協(xié)同作用，相互促進的物理化學過程。

3.物化性能對比

3.1 植物纖維淀粉餐盒物理性能

3.1.1 實驗方法

力學強度測定。按GBl039-79指示，用電子萬能試驗機測試餐盒的拉伸強度、伸長率E及撕裂強度。

3.1.2 實驗結果分析

從表1可見，植物纖維淀粉餐盒的各項指標符合國家標準。

從表2可見。植物淀粉餐盒的拉伸強度和撕裂強度均大于淋膜紙餐盒與鋁箔餐盒。淋膜紙餐盒抗拉伸條件價差。鋁箔餐盒雖然拉伸強度與撕裂強度都與植物淀粉餐盒相差不大，但是其強度條件遠落后于植物纖維淀粉餐盒。

3.2 植物纖維淀粉餐盒降解性能

3.2.1 實驗方法

為研究植物纖維淀粉餐盒與其他幾種環(huán)保餐盒在降解性能異同，我們用質量損失率D=（M0-Mt）/Mt * 100% 來表示餐盒的降解性能。具體的實驗方法：實驗前記錄下該種餐盒的初始質量M0，在餐盒自然放置在土壤環(huán)境條件下每七天測量一次餐盒的質量Mt，實驗周期為28天。實驗結果如表3：

3.2.2 實驗結果分析

植物纖維淀粉餐盒在28天后的質量損失率約為35.62%。植物纖維淀粉餐盒的降解雖然一開始很慢，但是到第三周開始加快。據(jù)此推測在第五至六周，植物纖維淀粉餐盒依然在降解。根據(jù)相關資料顯示，植物纖維淀粉材料的質量損失率可達41.59%，因此該品種的餐盒降解仍有很大的發(fā)展空間。

淋膜紙餐盒的質量損失主要來源與紙被微生物的腐蝕，但是其降解速度較慢。鋁箔餐盒基本不降解。

4.結論

（1）用植物纖維和淀粉生產(chǎn)生物可降解餐盒在成本上、加工環(huán)境上，力學性能能上都優(yōu)于淋膜紙和鋁箔餐盒。在制備餐盒時，纖維素起了很大的作用，提高了餐盒的伸長率和抗撕裂強度。

（2）植物纖維淀粉餐盒的質量損失率理論上可達41.59%，剩余的碳酸鈣材料不會對環(huán)境產(chǎn)生破壞，是一種理想的環(huán)保型餐盒。

（3）植物纖維淀粉餐盒開始降解速度慢，后來降解速度快，原因是EVA的降解比其他樹脂降解慢。植物纖維淀粉餐盒的降解性能仍有很大的發(fā)展空間。

參考文獻

[1]郭安福，李劍峰，李方義，等.植物纖維淀粉餐盒的降解性能研究[J].功能材料，2009，40（11）：1929-1932.DOI：10.3321/j.issn：1001-9731.2009.11.047.

[2]王寧，馬濤.玉米全粉生物可降解塑料餐盒的制備及性能研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2007，35（11）：3355-3355，3427.DOI：10.3969/j.issn.0517-6611.2007.11.114.

[3]彭力立.外賣餐盒的環(huán)保之路[J].檢察風云，2018，（18）：72-73.