羅希 李夢(mèng)珂 王承澤

摘 要：植物纖維淀粉餐盒是一種新型的環(huán)?？山到獠秃?。該餐盒的拉壓強(qiáng)度與撕裂強(qiáng)度均大于其他環(huán)保餐盒，是一種理想的環(huán)保餐盒。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定植物纖維淀粉餐盒的物理及化學(xué)性能，其物理性能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，其降解性能仍有很大的發(fā)展空間。

關(guān)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(guó)的流行，外賣(mài)也受到越來(lái)越多人的青睞，外賣(mài)行業(yè)的快速發(fā)展使得城市人民生活越來(lái)越便利，但同時(shí)外賣(mài)塑料餐盒與一次性的餐具給環(huán)境治理帶來(lái)了不少問(wèn)題。

白色污染不僅影響城市風(fēng)貌，更加對(duì)當(dāng)?shù)厮础⑼恋氐确巧镆蛩卦斐墒裁磭?yán)重的破壞。盡管2008年國(guó)務(wù)院辦公廳下發(fā)《禁塑令》，在一定程度上對(duì)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(dāng)前我國(guó)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(yùn)輸途中無(wú)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(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力不敵PP5塑料餐盒。植物纖維淀粉餐盒在國(guó)內(nèi)外報(bào)道較少，從而很少受到國(guó)內(nèi)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(diǎn)，是塑料餐盒的理想替代品。

2.植物纖維淀粉餐盒簡(jiǎn)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(lái)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(shù)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(jī)，捏合機(jī)，吸塑機(jī)，均由上海第一橡膠機(jī)械廠生產(chǎn)。

2.2 制作過(guò)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(shù)脂與EVA配比為3：1較為合適。在捏合機(jī)中混合10 min，再在單螺桿擠出機(jī)中塑化擠出。溫度控制在180℃，轉(zhuǎn)速為30～60 r/min，擠出造粒，然后在150℃壓片機(jī)上壓片，最后通過(guò)吸塑機(jī)吸塑成盒。

2.3 降解原理

對(duì)于高分子材料的降解，一般認(rèn)為有兩個(gè)過(guò)程。首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結(jié)合，通過(guò)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(jī)酸、酯等）;然后，降解的生成物被微生物攝入體內(nèi)，經(jīng)過(guò)種種的代謝路線，合成為微生物體物或轉(zhuǎn)化為微生物活動(dòng)的能量，最終都轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。降解除了有以上生物化學(xué)作用外，還有生物物理作用，即微生物侵蝕聚合物后，由于細(xì)胞的增大，致使高分子材料發(fā)生機(jī)械性破壞。因此，生物降解并非單一機(jī)理，而是一個(gè)復(fù)雜的生物物理、生物化學(xué)協(xié)同作用，相互促進(jìn)的物理化學(xué)過(guò)程。

3.物化性能對(duì)比

3.1 植物纖維淀粉餐盒物理性能

3.1.1 實(shí)驗(yàn)方法

力學(xué)強(qiáng)度測(cè)定。按GBl039-79指示，用電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試餐盒的拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率E及撕裂強(qiáng)度。

3.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

從表1可見(jiàn)，植物纖維淀粉餐盒的各項(xiàng)指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

從表2可見(jiàn)。植物淀粉餐盒的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)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(jià)差。鋁箔餐盒雖然拉伸強(qiáng)度與撕裂強(qiáng)度都與植物淀粉餐盒相差不大，但是其強(qiáng)度條件遠(yuǎn)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(shí)驗(yàn)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(zhì)量損失率D=（M0-Mt）/Mt * 100% 來(lái)表示餐盒的降解性能。具體的實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)前記錄下該種餐盒的初始質(zhì)量M0，在餐盒自然放置在土壤環(huán)境條件下每七天測(cè)量一次餐盒的質(zhì)量Mt，實(shí)驗(yàn)周期為28天。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3：

3.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

植物纖維淀粉餐盒在28天后的質(zhì)量損失率約為35.62%。植物纖維淀粉餐盒的降解雖然一開(kāi)始很慢，但是到第三周開(kāi)始加快。據(jù)此推測(cè)在第五至六周，植物纖維淀粉餐盒依然在降解。根據(jù)相關(guān)資料顯示，植物纖維淀粉材料的質(zhì)量損失率可達(dá)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(zhì)量損失主要來(lái)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(jié)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(xué)性能能上都優(yōu)于淋膜紙和鋁箔餐盒。在制備餐盒時(shí)，纖維素起了很大的作用，提高了餐盒的伸長(zhǎng)率和抗撕裂強(qiáng)度。

（2）植物纖維淀粉餐盒的質(zhì)量損失率理論上可達(dá)41.59%，剩余的碳酸鈣材料不會(huì)對(duì)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(kāi)始降解速度慢，后來(lái)降解速度快，原因是EVA的降解比其他樹(shù)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。

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