CN112322003A - 一种基于红薯淀粉的可降解吸管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于红薯淀粉的可降解吸管及其制备方法。首先，在氧化石墨烯上生长二氧化钛制成抗菌粒子，将抗菌粒子交联到纤维素上得到改性纤维素粉末；将纤维素粉末负载在大豆蛋白纤维上，通过硅烷偶联剂将大豆蛋白纤维进行端氨基超支化处理得到改性大豆蛋白纤维；将普通红薯淀粉进行羧基化改性；利用甘油作为增塑剂，将改性大豆蛋白纤维、改性红薯淀粉、壳聚糖双胍盐酸盐、阿魏酸与普通红薯淀粉和聚乳酸混合，在电子束辐照下挤出成型，冷却得到一种基于红薯淀粉的可降解吸管；制备得到的可降解吸管生产过程无三废排放，不会污染环境，符合国家审定的绿色无公害环保产品，丢弃在环境中可自然降解，且就具有一定的力学性能和抑菌效果。

Description

一种基于红薯淀粉的可降解吸管及其制备方法
技术领域
本发明涉及吸管技术领域，具体为一种基于红薯淀粉的可降解吸管及其制备方法。
背景技术
近几年，越来越多的人热衷于在逛街或者工作的时候点上一杯冷饮或者热饮来放松心情，各种奶茶店、果茶店如雨后春笋一般充斥在大街小巷，饮料行业的迅速发展带来大量吸管的消耗；我们日常使用的饮料吸管主要是由塑料制成，虽然价格低廉但是很难降解，非常容易造成环境污染问题，不符合国家绿色环保发展理念。
为了缓解普通塑料吸管带来的环境污染问题，人们研制出以淀粉和可降解塑料为主要成分的淀粉基塑料吸管；淀粉是绿色植物光合作用的产物，是一种天然可降解聚合物，在微生物的作用下可以先分解为葡萄糖，再分解为二氧化碳和水；将淀粉和可降解塑料混合制备得到的淀粉基可降解塑料吸管具有成本低廉、可降解无污染、可回收的优点。
目前淀粉基可降解塑料吸管的制备方法主要有三种：(1)淀粉共混塑料吸管；(2)淀粉填充塑料吸管：以可降解塑料为主要材料，以淀粉作为填充剂进行填充，制备得到的可降解塑料吸管淀粉含量添加量相对较低，降解速率缓慢，可能会造成环境污染问题；(3)全淀粉塑料吸管：耐水性较差，机械强度不足，降解速度难以控制；
我国是一个粮食生产大国，粮食储备丰富，尤其是红薯储存时间相对较短，每年都有大量红薯因储存不当而造成粮食浪费，如果能将多余红薯制成吸管，可以有效缓解塑料吸管带来的环境污染问题。
虽然淀粉基可降解塑料吸管在加工过程中有多种灭菌工艺，但是，在运输过程和启封后仍然存在微生物繁殖的风险，然而，无论是红薯淀粉还是可降解塑料，其本身均不具备抗菌杀菌的功能。
为了解决上述问题，人们亟需一种基于红薯淀粉，能够有效抑菌，力学性能较强的可降解吸管及其制备工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于红薯淀粉的可降解吸管及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于红薯淀粉的可降解吸管及其制备方法。
一种基于红薯淀粉的可降解吸管，所述各原料组分如下：以重量份计，壳聚糖双胍盐酸盐20-30份、普通红薯淀粉8-10份、改性红薯淀粉30-60份、改性大豆蛋白纤维25-35份、甘油10-15份、阿魏酸12-14份、可降解塑料60-80份、食用色素8-10份。
进一步的，所述改性大豆蛋白纤维主要包括大豆蛋白40-60份、石蜡10-15份、改性纤维素25-35份、硅烷偶联剂10-12份。
进一步的，所述改性纤维素包括各原料组分如下：以重量份计，抗菌粒子25-35份、纤维素45-65份、交联剂10-15份、十六烷基三甲氧基硅氧烷20-35份。
所述交联剂为环氧氯丙烷。
进一步的，所述抗菌粒子各原料组分如下：以重量份计，氧化石墨烯20-30份、盐酸10-14份、硫酸8-10份、四氯化钛15-18份。
进一步的，所述可降解塑料为聚乳酸、聚己内酯、聚乙烯醇、聚羟基烷基酸酯中的一种或多种；本发明中的可降解塑料优选聚乳酸但不限于聚乳酸。
进一步的，所述改性红薯淀粉的制备方法如下：在去离子水中加入氢氧化钠、氯化钠，搅拌溶解，加入普通红薯淀粉、环氧氯丙烷，搅拌反应3-5h，升高温度为45℃，加入一氯乙酸搅拌3-5h，调节pH值为5-7，抽滤洗涤干燥得到改性红薯淀粉。
一种基于红薯淀粉的可降解吸管的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备改性纤维素：
a.制备抗菌粒子；
b.制备纤维素粉末；
c.制备改性纤维素；
(2)制备改性大豆蛋白纤维：
a.制备大豆蛋白纤维；
b.大豆蛋白纤维改性；
(3)制备吸管；
具体包括以下步骤：
(1)制备改性纤维素：
a.制备抗菌粒子：将氧化石墨烯加入到去离子水中搅拌混合，氮气条件下超声分散1-2h，依次加入盐酸、硫酸、四氯化钛，超声分散1.5-2.5h，置于170-190℃下水热反应20-28h，调节pH值为6-8，冷冻干燥得抗菌粒子；
b.制备纤维素粉末：将纤维素用去离子水搅拌溶解，升高温度至45-55℃，加入抗菌粒子、交联剂，调节pH值为6-8，冷冻干燥得纤维素粉末；
c.制备改性纤维素：将纤维素粉末、十六烷基三甲氧基硅氧烷置于氮气条件下水热反应4-6h，取出烘干得到改性纤维素；
(2)制备改性大豆蛋白纤维：
a.制备大豆蛋白纤维：将大豆蛋白、石蜡加入到去离子水中，55-65℃水浴加热并搅拌45-65min，调节pH值为8.5-9.5，加入改性纤维素，继续搅拌反应35-55min，冷冻干燥得大豆蛋白纤维；
b.大豆蛋白纤维改性:将KH550加入到去离子水中搅拌溶解，调节pH值为4-5，于45-55℃条件下反应2-5h，升高温度为55-65℃，加入大豆蛋白纤维、无水乙醇，调节pH值为8-9，搅拌反应10-14h，得改性大豆蛋白纤维；
(3)制备吸管:将壳聚糖双胍盐酸盐、改性红薯淀粉、普通红薯淀粉、改性大豆蛋白纤维、甘油、阿魏酸、水于55-65℃条件下搅拌35-45min，加入聚乳酸、食用色素，升高转速至1500r/min，搅拌15-25min，于120-140℃条件下挤出成形，冷却，得到吸管。
进一步的，所述步骤(3)反应全过程使用电子束进行辐照，辐照剂量为38kGy。
进一步的，除特别交代的搅拌转速外，其余搅拌转速均为100-500r/min。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明的抗菌粒子主要是利用硫酸、盐酸将氧化石墨烯进行还原，并与四氯化钛反应生成具有三维结构的还原氧化石墨烯复合物，由于还原氧化石墨烯上含有大量的羧基与羟基，能够有效吸引Ti4+在还原氧化石墨烯上生成活性位点，促进二氧化钛成核与生长；将二氧化钛生长在还原氧化石墨烯上一方面可以有效避免二氧化钛分散性较差，容易发生团聚的问题；另一方面氧化石墨烯的加入也对改性大豆纤维、改性红薯淀粉、普通红薯淀粉、聚乳酸大分子链起到一定程度的阻碍和限制作用，提升了界面结合力，有效增强了红薯淀粉基可降吸管的热稳定性和力学性能；氧化石墨烯上的二氧化钛在电子辐照条件下会发生电子跃迁，产生多种自由基成分，自由基会在淀粉基可降解吸管分子链之间自由迁移，引发细菌细胞体营养蛋白的变异，快速分解细菌，使细菌失活，再与淀粉基可降解吸管中特别添加的壳聚糖双胍盐酸盐协同作用，使得淀粉基可降解吸管具有持续杀菌抑菌性能；本发明在制得纤维素粉末以后，又将其与十六烷基三甲氧基硅氧烷进行反应，利用硅氧烷与纤维素粉末上的羟基发生共价键作用，使得纤维素粉末具备一定的疏水能力。
本发明中的纤维素、普通红薯淀粉、改性红薯淀粉的主要成分均为结构相似的多糖，彼此之间具有较好的相容性，将纤维素负载在大豆蛋白纤维上得到的改性大豆蛋白纤维与普通红薯淀粉、改性红薯淀粉之间由于存在大量羟基，羟基之间又形成了分子作用力很强的氢键，大大增强了界面之间的粘附性，有效提升了淀粉基可降解吸管的拉伸性能和力学强度，同时，由于羟基的减少，吸管的疏水性能也得到大大提升；本发明中还特别添加有阿魏酸，改性大豆蛋白纤维、普通红薯淀粉、改性红薯淀粉由于阿魏酸的交联作用，分子链之间结构变得更加致密，分子间作用力进一步增强，力学性能大大改善。
本发明中的改性红薯淀粉主要是利用一氯乙酸将普通红薯淀粉进行羧化改性，在普通红薯淀粉分子链上接枝大量羧基；利用硅烷偶联剂在大豆蛋白纤维上接枝大量氨基；改性大豆蛋白纤维与改性红薯淀粉上的氨基与羧基发生酯化反应，界面粘附力增强，分子间形成致密的网络结构，能有效阻碍水分子的进入，制备得到的淀粉基可降解吸管力学性能好，疏水能力强，不会因为浸泡在饮料或其他液体中发生软化分解的问题。
本发明还特别添加了石蜡和甘油作为大豆蛋白纤和普通红薯淀粉基可降解吸管的增塑剂，增塑剂本身可与淀粉基可降解吸管上的羟基发生络合反应，使得分子结构无序化，实现大豆蛋白纤维、普通红薯淀粉、改性红薯淀粉由晶态向非晶态的转变，淀粉基可降解吸管的刚性消失，塑性得到大大增强；石蜡的熔点在70℃左右，当淀粉基可降解吸管被放置在热饮中时，石蜡会发生熔化，导致淀粉基可降解吸管会发生轻微软化现象，可以提醒顾客该热饮温度目前处于70℃以上，能够防止顾客烫伤，具有较强的实用性。
本发明中特别添加的普通红薯淀粉主要是增强与各物质之间的相容性，并提供反应中所需要的羟基等活性基团，利用改性大豆蛋白纤维、改性红薯淀粉、普通红薯淀粉以及其他各原料组分的协同作用，制备得到的淀粉基可降解吸管生产过程无三废排放，不会污染环境，符合国家审定的绿色无公害环保产品，丢弃在环境中可自然降解，力学性能好，抗菌性能优异，同时还具备一定疏水和警示能力，具有非常广阔的市场前景。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)制备改性纤维素：
a.制备抗菌粒子：将氧化石墨烯加入到去离子水中搅拌混合，氮气条件下超声分散1h，依次加入盐酸、硫酸、四氯化钛，超声分散1.5h，置于170℃下水热反应20h，调节pH值为6，冷冻干燥得抗菌粒子；
b.制备纤维素粉末：将纤维素用去离子水搅拌溶解，升高温度至45℃，加入抗菌粒子、交联剂，调节pH值为6，冷冻干燥得纤维素粉末；
c.制备改性纤维素：将纤维素粉末、十六烷基三甲氧基硅氧烷置于氮气条件下水热反应4h，取出烘干得到改性纤维素；
(2)制备改性大豆蛋白纤维：
a.制备大豆蛋白纤维：将大豆蛋白、石蜡加入到去离子水中，55℃水浴加热并搅拌45min，调节pH值为8.5，加入改性纤维素，继续搅拌反应35min，冷冻干燥得大豆蛋白纤维；
b.大豆蛋白纤维改性:将KH550加入到去离子水中搅拌溶解，调节pH值为4，于45℃条件下反应2h，升高温度为55℃，加入大豆蛋白纤维、无水乙醇，调节pH值为8，搅拌反应10h，得改性大豆蛋白纤维；
(3)制备吸管:将壳聚糖双胍盐酸盐、改性红薯淀粉、普通红薯淀粉、改性大豆蛋白纤维、甘油、阿魏酸、水于55℃条件下搅拌35min，加入聚乳酸、食用色素，升高转速至1500r/min，搅拌15min，于120℃条件下挤出成形，冷却，得到吸管。一种基于红薯淀粉的可降解吸管，所述各原料组分如下：以重量份计，壳聚糖双胍盐酸盐20份、普通红薯淀粉8份、改性红薯淀粉30份、改性大豆蛋白纤维25份、甘油10份、阿魏酸12份、可降解塑料60份、食用色素8份。
进一步的，所述改性大豆蛋白纤维主要包括大豆蛋白40份、石蜡10份、改性纤维素25份、硅烷偶联剂10份。
进一步的，所述改性纤维素包括各原料组分如下：以重量份计，抗菌粒子25份、纤维素45份、交联剂10份、十六烷基三甲氧基硅氧烷20份。
所述交联剂为环氧氯丙烷。
进一步的，所述抗菌粒子各原料组分如下：以重量份计，氧化石墨烯20份、盐酸10份、硫酸8份、四氯化钛15份。
实施例2
(1)制备改性纤维素：
a.制备抗菌粒子：将氧化石墨烯加入到去离子水中搅拌混合，氮气条件下超声分散1.5h，依次加入盐酸、硫酸、四氯化钛，超声分散2h，置于180℃下水热反应24h，调节pH值为7，冷冻干燥得抗菌粒子；
b.制备纤维素粉末：将纤维素用去离子水搅拌溶解，升高温度至50℃，加入抗菌粒子、交联剂，调节pH值为7，冷冻干燥得纤维素粉末；
c.制备改性纤维素：将纤维素粉末、十六烷基三甲氧基硅氧烷置于氮气条件下水热反应5h，取出烘干得到改性纤维素；
(2)制备改性大豆蛋白纤维：
a.制备大豆蛋白纤维：将大豆蛋白、石蜡加入到去离子水中，60℃水浴加热并搅拌55min，调节pH值为9.0，加入改性纤维素，继续搅拌反应45min，冷冻干燥得大豆蛋白纤维；
b.大豆蛋白纤维改性:将KH550加入到去离子水中搅拌溶解，调节pH值为4.5，于50℃条件下反应4h，升高温度为60℃，加入大豆蛋白纤维、无水乙醇，调节pH值为8.5，搅拌反应12h，得改性大豆蛋白纤维；
(3)制备吸管:将壳聚糖双胍盐酸盐、改性红薯淀粉、普通红薯淀粉、改性大豆蛋白纤维、甘油、阿魏酸、水于60℃条件下搅拌40min，加入聚乳酸、食用色素，升高转速至1500r/min，搅拌20min，于130℃条件下挤出成形，冷却，得到吸管。
一种基于红薯淀粉的可降解吸管，所述各原料组分如下：以重量份计，壳聚糖双胍盐酸盐25份、普通红薯淀粉9份、改性红薯淀粉45份、改性大豆蛋白纤维30份、甘油13份、阿魏酸13份、可降解塑料70份、食用色素9份。
进一步的，所述改性大豆蛋白纤维主要包括大豆蛋白50份、石蜡13份、改性纤维素30份、硅烷偶联剂11份。
进一步的，所述改性纤维素包括各原料组分如下：以重量份计，抗菌粒子30份、纤维素55份、交联剂13份、十六烷基三甲氧基硅氧烷25份。
所述交联剂为环氧氯丙烷。
进一步的，所述抗菌粒子各原料组分如下：以重量份计，氧化石墨烯25份、盐酸12份、硫酸9份、四氯化钛16份。
实施例3
(1)制备改性纤维素：
a.制备抗菌粒子：将氧化石墨烯加入到去离子水中搅拌混合，氮气条件下超声分散2h，依次加入盐酸、硫酸、四氯化钛，超声分散2.5h，置于190℃下水热反应28h，调节pH值为8，冷冻干燥得抗菌粒子；
b.制备纤维素粉末：将纤维素用去离子水搅拌溶解，升高温度至55℃，加入抗菌粒子、交联剂，调节pH值为8，冷冻干燥得纤维素粉末；
c.制备改性纤维素：将纤维素粉末、十六烷基三甲氧基硅氧烷置于氮气条件下水热反应6h，取出烘干得到改性纤维素；
(2)制备改性大豆蛋白纤维：
a.制备大豆蛋白纤维：将大豆蛋白、石蜡加入到去离子水中，65℃水浴加热并搅拌65min，调节pH值为9.5，加入改性纤维素，继续搅拌反应55min，冷冻干燥得大豆蛋白纤维；
b.大豆蛋白纤维改性:将KH550加入到去离子水中搅拌溶解，调节pH值为5，于55℃条件下反应5h，升高温度为65℃，加入大豆蛋白纤维、无水乙醇，调节pH值为9，搅拌反应14h，得改性大豆蛋白纤维；
(3)制备吸管:将壳聚糖双胍盐酸盐、改性红薯淀粉、普通红薯淀粉、改性大豆蛋白纤维、甘油、阿魏酸、水于65℃条件下搅拌45min，加入聚乳酸、食用色素，升高转速至1500r/min，搅拌25min，于140℃条件下挤出成形，冷却，得到吸管。
一种基于红薯淀粉的可降解吸管，所述各原料组分如下：以重量份计，壳聚糖双胍盐酸盐30份、普通红薯淀粉10份、改性红薯淀粉30份、改性大豆蛋白纤维35份、甘油15份、阿魏酸14份、可降解塑料80份、食用色素10份。
进一步的，所述改性大豆蛋白纤维主要包括大豆蛋白60份、石蜡15份、改性纤维素35份、硅烷偶联剂12份。
进一步的，所述改性纤维素包括各原料组分如下：以重量份计，抗菌粒子35份、纤维素65份、交联剂15份、十六烷基三甲氧基硅氧烷35份。
所述交联剂为环氧氯丙烷。
进一步的，所述抗菌粒子各原料组分如下：以重量份计，氧化石墨烯30份、盐酸14份、硫酸10份、四氯化钛18份。
抗菌实验：按照《塑料塑料表面抗菌性能试验方法》(GB/T 31402-2015)的方法进行抗菌性能测试。
耐压强度测试：将吸管样品分别置于抗压强度测试仪上，通过对吸管中间部位不断施加压力，直到吸管变形断裂，读取其压力最大值。
力学性能测试：采用万能力学试验机对拉伸性能和弯曲性能进行测试，分别按照国家标准CB/T 1040-92和GB/T 9341-2000进行测试。拉伸性能MPA38，弯曲性能Mpa 72.
吸水率测试：按照GB1034-98《塑料吸水性的测试方法》要求，将试样在50℃条件下真空干燥48h，称重，记为m1,室温25℃将试样放入蒸馏水中浸泡24h，取出试样用滤纸拭干表面再次称重记为m2，计算吸水率。
降解率测试：采用土壤实验法，将制得的吸管样品进行称重，记初始质量为m1，将吸管样品与一定质量的土壤混匀，并置于环境中，60天后取出吸管样品并称重得m2，根据下列公式得到吸管样品的降解率；
降解率＝(m1-m2)/m1×100％
试验结果如下表所示：
Figure BDA0002700333360000091
通过对上述三组实施例进行对比实验，能够得出每组实施例均能够制备出性能优异的基于红薯淀粉的可降解吸管，其中实施例3制得的可降解吸管样品抗菌能力、力学性能、降解速率、疏水性能效果最佳，符合GB/T 8006.1-2009和GB4806.7-2016的各项要求。
各项性能 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 对比例6
抗菌率(％) 35.7 32.9 29.4 95.9 0.33 0.41
拉伸性能(MPa) 37 19 20 25 38 20
弯曲性能(Mpa) 70 58 53 55 68 33
吸水率(％) 19.3 17.8 18.2 18.9 1 22
降解率(％) 84 83 83 84 5 100
耐压强度(Mpa) 15.5 15.4 14.9 15.1 14.0 13.3
对比例1
与实施例3的区别在于所述改性大豆蛋白纤维中负载的是普通纤维素，制备得到的基于红薯淀粉的可降解吸管由于普通纤维中含有大量亲水基团，吸水性较强，制得的吸管放入液体中很容易软化分解，同时由于普通纤维素上未添加抗菌粒子，制得的吸管抗菌能力较差。
对比例2
(力学强度、抗菌能力、疏水能力)与实施例3的区别在于所述改性大豆蛋白纤维中未添加改性纤维素，制备得到的吸管由于未使用纤维素进行填充，力学性能较差，由于红薯淀粉吸水性较强，将吸管置于溶液中，极易软化溶解，影响吸管使用性能。
对比例3
与实施例3的区别在于所述吸管中未添加改性大豆蛋白纤维，由于缺少改性大豆蛋白纤维与阿魏酸形成稳定的交联结构，缺少液体石蜡和改性纤维素对吸管进行增塑增韧，制备得到的吸管的力学性能、抗菌性能、疏水性能表现均不太理想。
对比例4
与实施例3的区别在于所述吸管样品中未添加改性红薯淀粉，所述大豆蛋白纤维未使用硅烷偶联剂进行氨基的接枝，制备得到的吸管样品大豆蛋白纤维与普通红薯淀粉之间的界面结合力较差，力学性能不足。
对比例5：日常生活中使用的普通塑料吸管，降解率较差，无抗菌抑菌能力，不够环保。
对比例6：全淀粉吸管，降解率难以控制，降解率试验中降解率达到百分之一百，但是力学性能较差，吸水能力过强极易在液体中溶解。
通过以上数据和实验，我们可以得出以下结论：在氧化石墨烯上生长二氧化钛制成抗菌粒子，将抗菌粒子交联到纤维素上再接枝硅氧烷得到改性纤维素粉末，在电子束辐射作用下，二氧化钛发生电子跃迁产生的自由基具有抑菌抗菌功能；将纤维素粉末负载在大豆蛋白纤维上，通过硅烷偶联剂将大豆蛋白纤维进行端氨基超支化处理得到改性大豆蛋白纤维；将普通红薯淀粉进行羧基化改性；利用大豆蛋白纤维上的氨基与改性红薯淀粉分子上的羧基发生酯化反应，吸管力学性能得到进一步加强；利用甘油作为增塑剂，将改性大豆蛋白纤维、改性红薯淀粉、壳聚糖双胍盐酸盐、阿魏酸与普通红薯淀粉和聚乳酸混合，在电子束辐照下挤出成型，冷却得到一种基于红薯淀粉的可降解吸管；制备得到的可降解吸管生产过程无三废排放，不会污染环境，符合国家审定的绿色无公害环保产品，丢弃在环境中可自然降解，且就具有一定的力学性能和抑菌效果，非常具有实用性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于红薯淀粉的可降解吸管，其特征在于：所述各原料组分如下：以重量份计，壳聚糖双胍盐酸盐20-30份、普通红薯淀粉8-10份、改性红薯淀粉30-60份、改性大豆蛋白纤维25-35份、甘油10-15份、阿魏酸12-14份、可降解塑料60-80份、食用色素8-10份。
2.根据权利要求1所述的一种基于红薯淀粉的可降解吸管，其特征在于：所述改性大豆蛋白纤维主要包括大豆蛋白40-60份、石蜡10-15份、改性纤维素25-35份、硅烷偶联剂10-12份。
3.根据权利要求2所述的一种基于红薯淀粉的可降解吸管，其特征在于：所述改性纤维素包括各原料组分如下：以重量份计，抗菌粒子25-35份、纤维素45-65份、交联剂10-15份、十六烷基三甲氧基硅氧烷20-35份。
4.根据权利要求3所述的一种基于红薯淀粉的可降解吸管，其特征在于：所述抗菌粒子各原料组分如下：以重量份计，氧化石墨烯20-30份、盐酸10-14份、硫酸8-10份、四氯化钛15-18份。
5.根据权利要求1所述的一种基于红薯淀粉的可降解吸管，其特征在于,所述可降解塑料为聚乳酸、聚己内酯、聚乙烯醇、聚羟基烷基酸酯中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种基于红薯淀粉的可降解吸管，其特征在于,所述改性红薯淀粉的制备方法如下：(1)在去离子水中加入氢氧化钠、氯化钠，搅拌溶解，加入红薯淀粉、环氧氯丙烷，搅拌反应3-5h，升高温度为45℃，加入一氯乙酸搅拌3-5h，调节pH值为5-7，抽滤洗涤干燥得到改性红薯淀粉。
7.一种基于红薯淀粉的可降解吸管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备改性纤维素：
a.制备抗菌粒子；
b.制备纤维素粉末；
c.制备改性纤维素；
(2)制备改性大豆蛋白纤维：
a.制备大豆蛋白纤维；
b.大豆蛋白纤维改性；
(3)制备吸管。
8.根据权利要求7所述的一种基于红薯淀粉的可降解吸管的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
(1)制备改性纤维素：
a.制备抗菌粒子：将氧化石墨烯加入到去离子水中搅拌混合，氮气条件下超声分散1-2h，依次加入盐酸、硫酸、四氯化钛，超声分散1.5-2.5h，置于170-190℃下水热反应20-28h，调节pH值为6-8，冷冻干燥得抗菌粒子；
b.制备纤维素粉末：将纤维素用去离子水搅拌溶解，升高温度至45-55℃，加入抗菌粒子、交联剂，调节pH值为6-8，冷冻干燥得纤维素粉末；
c.制备改性纤维素：将纤维素粉末、十六烷基三甲氧基硅氧烷置于氮气条件下水热反应4-6h，取出烘干得到改性纤维素；
(2)制备改性大豆蛋白纤维：
a.制备大豆蛋白纤维：将大豆蛋白、石蜡加入到去离子水中，55-65℃水浴加热并搅拌45-65min，调节pH值为8.5-9.5，加入改性纤维素，继续搅拌反应35-55min，冷冻干燥得大豆蛋白纤维；
b.大豆蛋白纤维改性:将KH550加入到去离子水中搅拌溶解，调节pH值为4-5，于45-55℃条件下反应2-5h，升高温度为55-65℃，加入大豆蛋白纤维、无水乙醇，调节pH值为8-9，搅拌反应10-14h，得改性大豆蛋白纤维；
(3)制备吸管:将壳聚糖双胍盐酸盐、普通红薯淀粉、改性红薯淀粉、改性大豆蛋白纤维、甘油、阿魏酸、水于55-65℃条件下搅拌35-45min，加入聚乳酸、食用色素，升高转速至1500r/min，搅拌15-25min，于120-140℃条件下挤出成形，冷却，得到吸管。
9.根据权利要求8所述的一种基于红薯淀粉的可降解吸管的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)反应全过程使用电子束进行辐照，辐照剂量为38kGy。
10.根据权利要求8所述的一种基于红薯淀粉的可降解吸管的制备方法，其特征在于：除特别交代的搅拌转速外，其余搅拌转速均为100-500r/min。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111944325A (zh) * 2020-09-01 2020-11-17 四川农业大学 一种可降解大豆膳食纤维吸管的制备方法
CN116082715A (zh) * 2023-01-30 2023-05-09 贵州省材料产业技术研究院 一种高耐热热塑性淀粉及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5710190A (en) * 1995-06-07 1998-01-20 Iowa State University Research Foundation, Inc. Soy protein-based thermoplastic composition for foamed articles
US20090166916A1 (en) * 2007-12-31 2009-07-02 Acelon Chemical And Fiber Corporation Processing method of the natural cellulose fiber with feature for enhancing the capability of antifungi, antibacteria and deodorization
CN102443269A (zh) * 2011-10-18 2012-05-09 河南工业大学 一种辐射改性大豆分离蛋白/淀粉塑料及其制备方法
CN104262492A (zh) * 2014-09-22 2015-01-07 华南理工大学 一种戊二酸淀粉酯或戊二酸变性淀粉酯的制备方法
CN107353444A (zh) * 2017-07-07 2017-11-17 广西师范学院 可降解木薯淀粉剑麻纤维复合材料的制备方法
CN111057335A (zh) * 2019-11-22 2020-04-24 特固(江苏)塑料制品有限公司 一种具有良好力学性能的环保复合塑料板材

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5710190A (en) * 1995-06-07 1998-01-20 Iowa State University Research Foundation, Inc. Soy protein-based thermoplastic composition for foamed articles
US20090166916A1 (en) * 2007-12-31 2009-07-02 Acelon Chemical And Fiber Corporation Processing method of the natural cellulose fiber with feature for enhancing the capability of antifungi, antibacteria and deodorization
CN102443269A (zh) * 2011-10-18 2012-05-09 河南工业大学 一种辐射改性大豆分离蛋白/淀粉塑料及其制备方法
CN104262492A (zh) * 2014-09-22 2015-01-07 华南理工大学 一种戊二酸淀粉酯或戊二酸变性淀粉酯的制备方法
CN107353444A (zh) * 2017-07-07 2017-11-17 广西师范学院 可降解木薯淀粉剑麻纤维复合材料的制备方法
CN111057335A (zh) * 2019-11-22 2020-04-24 特固(江苏)塑料制品有限公司 一种具有良好力学性能的环保复合塑料板材

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
夏鹏等: "全生物降解淀粉塑料的研究进展", 《中国塑料》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111944325A (zh) * 2020-09-01 2020-11-17 四川农业大学 一种可降解大豆膳食纤维吸管的制备方法
CN116082715A (zh) * 2023-01-30 2023-05-09 贵州省材料产业技术研究院 一种高耐热热塑性淀粉及其制备方法
CN116082715B (zh) * 2023-01-30 2024-02-27 贵州省材料产业技术研究院 一种高耐热热塑性淀粉及其制备方法

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