本發(fā)明屬于餐盒材料，尤其涉及一種可降解塑料餐盒組合物及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著環(huán)境保護意識的不斷提高和塑料污染問題的日益嚴(yán)重，可降解塑料作為傳統(tǒng)塑料的替代品正受到越來越多的關(guān)注。在眾多應(yīng)用領(lǐng)域中，食品包裝，特別是一次性餐盒，是可降解塑料的重要應(yīng)用方向之一。然而，目前市場上的可降解塑料餐盒仍存在諸多問題，難以滿足實際應(yīng)用的需求。

2、聚乳酸(pla)作為一種來源于可再生資源的生物可降解材料，因其良好的生物相容性和可加工性而被廣泛應(yīng)用于可降解餐盒的生產(chǎn)。但是，pla也存在著諸如脆性大、耐熱性差、阻隔性能不佳等缺點，這些缺點嚴(yán)重限制了其在食品包裝領(lǐng)域的應(yīng)用。

3、為了改善pla的性能，研究人員嘗試了多種方法。例如，通過添加增韌劑來提高pla的韌性，但這往往會降低材料的強度和模量。另一種常見的方法是將pla與其他生物可降解聚合物如聚己內(nèi)酯(pcl)或聚羥基烷酸酯(pha)共混，但這種方法常常面臨相容性差的問題，導(dǎo)致材料性能不穩(wěn)定。

4、此外，為了提高pla基材料的耐熱性和阻隔性，研究人員嘗試添加無機填料如蒙脫土或納米二氧化硅。然而，這些無機填料往往會影響材料的透明度和可降解性，且在食品接觸應(yīng)用中可能存在安全隱患。

5、在提高材料抗菌性方面，常見的方法是添加銀離子或其他金屬離子，但這些添加劑可能會遷移到食品中，引起食品安全問題。同時，如何在保證材料性能的同時確保其完全可降解性，也是一個亟待解決的難題。

6、因此，開發(fā)一種兼具優(yōu)異力學(xué)性能、耐熱性、阻隔性、抗菌性，同時又能保證食品安全和完全可降解的塑料餐盒組合物，成為了當(dāng)前研究的熱點和難點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種新型全食品級可降解塑料餐盒組合物，其不僅具有優(yōu)異的完全降解性能，還具有顯著提升的耐熱性、力學(xué)性能、阻隔性能和抗菌性能，同時保證滿足食品安全性。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種新型全食品級可降解塑料餐盒組合物，包括以下重量份數(shù)的原料：

4、聚乳酸(pla)100份；

5、聚(3-羥基丁酸-co-3-羥基戊酸)(phbv)30-50份；

6、乙?；瘑胃视王?amg)3-6份；

7、羧甲基纖維素(cmc)2-4份；

8、海藻酸鈉1-3份；

9、檸檬酸0.5-1份；

10、天然β-胡蘿卜素0.1-0.3份；

11、其中，所述聚(3-羥基丁酸-co-3-羥基戊酸)(phbv)中3-羥基戊酸(3hv)的含量為10-15mol％，重均分子量為20-30萬。phbv是一種由微生物發(fā)酵產(chǎn)生的生物可降解聚酯，具有良好的生物相容性和可降解性，其性能可通過調(diào)節(jié)3hv含量來調(diào)控。

12、其中，該組合物各組分的具體作用如下：

13、1)聚乳酸(pla)和聚(3-羥基丁酸-co-3-羥基戊酸)(phbv)的組合：pla提供了良好的力學(xué)性能和加工性能，而phbv提高了材料的韌性和生物降解性。phbv中3-羥基戊酸(3hv)含量為10-15mol％，這個范圍能夠在保持良好機械性能的同時，顯著提高材料的柔韌性。phbv的重均分子量為20-30萬，這個分子量范圍能夠確保材料具有足夠的機械強度，同時保持良好的加工性能。

14、2)乙?；瘑胃视王?amg)：作為食品級增塑劑，amg改善了pla和phbv的相容性。amg的加入提高了材料的柔韌性，改善了加工性能。乙?；〈葹?.5-0.7，這個范圍能夠在保持良好增塑效果的同時，不會過度降低材料的機械強度。

15、3)羧甲基纖維素(cmc)和海藻酸鈉：這兩種成分協(xié)同作用，顯著提高了材料的阻隔性能和保水性。cmc的取代度為0.7-0.9，粘度為400-800mpa·s，這個范圍能夠提供良好的增稠效果和成膜性能。海藻酸鈉的m/g比為1.5-1.8，這個比例能夠提供優(yōu)異的凝膠強度和穩(wěn)定性。

16、4)檸檬酸：作為ph調(diào)節(jié)劑，確保了材料在使用過程中的穩(wěn)定性。同時作為成核劑，提高了pla的結(jié)晶度，從而提升了材料的耐熱性。

17、5)天然β-胡蘿卜素：作為安全的著色劑，賦予材料獨特的顏色。同時具有抗氧化作用，提高了材料的穩(wěn)定性。

18、優(yōu)選的，聚乳酸為立構(gòu)規(guī)整度大于98％的高結(jié)晶性聚左旋乳酸(plla)，數(shù)均分子量為15-20萬。提供了更高的機械強度和耐熱性；分子量范圍適中，既保證了強度，又不會導(dǎo)致加工困難。

19、優(yōu)選的，乙?；瘑胃视王?amg)的乙?；〈葹?.5-0.7。在這個范圍內(nèi)，amg能夠提供最佳的增塑效果，同時保持良好的相容性。

20、優(yōu)選的，羧甲基纖維素(cmc)的取代度為0.7-0.9，粘度為400-800mpa·s(2％水溶液，25℃)。這個范圍的cmc能夠提供最佳的增稠效果和阻隔性能。

21、優(yōu)選的，海藻酸鈉的m/g比(甘露糖醛酸/古羅糖醛酸比)為1.5-1.8。這個比例能夠提供最佳的凝膠強度和穩(wěn)定性，進一步提升阻隔性能。

22、優(yōu)選的，檸檬酸為無水檸檬酸。相比普通檸檬酸，無水檸檬酸能夠提供更穩(wěn)定的ph調(diào)節(jié)效果，同時避免引入額外水分。

23、優(yōu)選的，天然β-胡蘿卜素提取自胡蘿卜，純度大于98％。高純度確保了更好的著色效果和抗氧化性能，同時最小化了雜質(zhì)引入。

24、優(yōu)選的，該餐盒組合物還包括按重量份數(shù)計1-3份的柑橘類黃酮和0.5-1份的乳酸鏈球菌素。其中，柑橘類黃酮是一種強效的天然抗氧化劑，可以與β-胡蘿卜素協(xié)同作用，顯著提高材料的抗氧化性能。乳酸鏈球菌素是一種天然抗菌肽，可以與pla和phbv協(xié)同作用，提供長效抗菌性能，同時不會影響材料的可降解性。柑橘類黃酮還可以作為天然增塑劑，與amg協(xié)同改善材料的加工性能。因此，該改進組合物配方實現(xiàn)了抗氧化、抗菌和增塑的多重協(xié)同效果，同時保持了完全的可降解性和食品安全性。

25、優(yōu)選的，該餐盒組合物還包括按重量份數(shù)計2-4份的酵母β-葡聚糖和0.3-0.6份的蜂膠提取物。其中，酵母β-葡聚糖是一種天然多糖，可以與cmc和海藻酸鈉協(xié)同作用，顯著提高材料的阻隔性能和機械強度。蜂膠提取物含有多種黃酮類化合物，可以與β-胡蘿卜素協(xié)同提供強效的抗氧化和抗菌性能。β-葡聚糖還可以作為增容劑，改善pla和phbv的相容性，提高材料的均勻性。因此，該改進組合物配方實現(xiàn)了阻隔性、機械強度、抗氧化和抗菌性能的多重協(xié)同提升，同時保持了良好的生物相容性。

26、優(yōu)選的，該餐盒組合物還包括按重量份數(shù)計1-2份的羧甲基殼聚糖和0.5-1份的桉葉提取物。其中，羧甲基殼聚糖是殼聚糖的水溶性衍生物，可以與cmc和海藻酸鈉協(xié)同作用，顯著提高材料的阻隔性能和保水性。桉葉提取物含有豐富的萜類化合物，可以提供天然的抗菌和驅(qū)蟲效果，與材料本身的阻隔性能協(xié)同，提高食品的保鮮效果。羧甲基殼聚糖還可以與pla和phbv形成氫鍵，改善各組分的相容性和分散性。桉葉提取物中的精油成分可以與amg協(xié)同，進一步改善材料的加工性能。因此，該改進組合物配方實現(xiàn)了阻隔性、保水性、抗菌性和加工性能的多重協(xié)同提升，同時賦予了材料獨特的功能特性。

27、此外，本發(fā)明還提供一種所述的新型全食品級可降解塑料餐盒組合物的制備方法，包括以下步驟：

28、(1)將聚乳酸和phbv在70-80℃真空烘箱中干燥6-8小時，取出備用；

29、(2)將烘干后的聚乳酸、phbv與其他組分按比例稱取，加入到高速混合機中攪拌，轉(zhuǎn)速為1000-1200rpm，時間為8-10分鐘；

30、(3)將混配好的物料投入到具有高剪切混合段的雙螺桿擠出機中，溫度從進料口到機頭依次為150℃、160℃、165℃、170℃、175℃，螺桿轉(zhuǎn)速為100-120rpm；

31、(4)擠出的熔體經(jīng)水冷卻后切粒，得到所述的可降解塑料餐盒組合物。

32、優(yōu)選的，將復(fù)合材料顆粒通過注塑成型得到最終的餐盒產(chǎn)品，注塑溫度為170-180℃。

33、其中，本發(fā)明的制備方法的真空干燥步驟確保了原料的低水分含量，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性。高速混合機的使用保證了各組分的均勻分散。有高剪切混合段的雙螺桿擠出機提高了各組分的分散性和相容性。溫度梯度設(shè)置合理，既保證了材料的充分熔融和混合，又避免了熱降解。

34、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

35、(1)本發(fā)明中所有原料均為食品級且可生物降解，完全符合食品接觸材料的安全要求和環(huán)保要求；

36、(2)phbv的引入顯著提高了pla的韌性和生物降解性，同時改善了材料的耐熱性能；

37、(3)乙酰化單甘油酯(amg)作為食品級增塑劑，改善了pla和phbv的相容性和加工性能；

38、(4)羧甲基纖維素(cmc)和海藻酸鈉的添加，提高了材料的阻隔性能和保水性，延長了食物的保鮮時間；

39、(5)檸檬酸不僅起到ph調(diào)節(jié)劑的作用，還可以作為成核劑提高pla的結(jié)晶度；

40、(6)天然β-胡蘿卜素作為安全的著色劑和抗氧化劑，賦予材料獨特的顏色并提高其穩(wěn)定性；

41、(7)采用高剪切混合段的雙螺桿擠出機，提高了各組分的分散性和相容性；

42、(8)本發(fā)明的組合物全部由食品級可降解材料構(gòu)成，不僅保證了食品安全，還具有優(yōu)異的綜合性能和環(huán)境友好性。