一种高强度抗冲击密胺树脂餐具及其制备方法

技术领域

本发明涉及密胺树脂餐具领域，具体涉及一种高强度抗冲击密胺树脂餐具及其制备方法。

背景技术

密胺餐具，又称仿瓷餐具，是由三聚氰胺和甲醛聚合形成树脂，用于制造食品包装材料中密胺碗、盘、筷子等食品容器。密胺树脂具有无臭、无味、无毒、色泽鲜艳等特点，其制作的餐具可在30-120℃范围内长期安全使用。此类餐具以其表面平整、轻巧、美观、耐低温(可以直接放入冰箱)、耐蒸煮(可以沸水蒸煮)、耐污染、不易摔碎等性能，被广泛用于快餐业、职工食堂及儿童饮食业等领域。我国对于密胺树脂餐具有专门的标准要求，如GB 9690–2009《食品容器、包装材料用三聚氰胺–甲醛成型品卫生标准》，QB 1999–1994《密胺塑料餐具》等。

但是，目前所使用的密胺树脂餐具还存在以下问题：

1、抗冲击强度低，拉伸强度低，综合力学性能差，不耐用；

2、游离甲醛的迁移量较高，铅、镉最大迁移量较高，健康环保无毒性能差，无法满足高档餐具的使用要求；

3、耐高温性能较差，无法满足高档餐具的使用要求。

发明内容

基于上述情况，本发明的目的在于提供一种高强度抗冲击密胺树脂餐具及其制备方法，可有效解决以上问题。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种高强度抗冲击密胺树脂餐具，由包括以下重量份的原料制成：

三聚氰胺-甲醛树脂60～75份、

乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物粉16～22份、

弹性体25～33份、

纤维素5～8份、

过氧化锌1.5～2.5份、

硼酸铝晶须3～5份、

纳米二氧化硅3～5份、

硬脂酸锌2.5～3.5份、

三乙醇胺1～2份、

甲基丙二酸1.5～2份。

优选的，所述高强度抗冲击密胺树脂餐具由包括以下重量份的原料制成：

三聚氰胺-甲醛树脂68份、

乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物粉19份、

弹性体29份、

纤维素6.5份、

过氧化锌2份、

硼酸铝晶须4份、

纳米二氧化硅4份、

硬脂酸锌3份、

三乙醇胺1.5份、

甲基丙二酸1.8份。

优选的，所述三聚氰胺-甲醛树脂为粒度为3000～4000目的三聚氰胺-甲醛树脂粉末。

优选的，所述乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物粉的粒度为3000～4000目。

优选的，所述弹性体为乙烯丙烯酸酯弹性体和乙烯-辛烯共聚物的混合物。

优选的，所述乙烯丙烯酸酯弹性体和乙烯-辛烯共聚物的混合物中乙烯丙烯酸酯弹性体和乙烯-辛烯共聚物的质量之比为1：0.65～0.75。

优选的，所述纤维素为羟乙基纤维素和聚乙烯亚胺接枝纤维素的混合物。

优选的，所述羟乙基纤维素和聚乙烯亚胺接枝纤维素的混合物中羟乙基纤维素和聚乙烯亚胺接枝纤维素的质量之比为1：0.72～0.82。

本发明还提供一种所述的高强度抗冲击密胺树脂餐具的制备方法，包括下列步骤：

A、将三聚氰胺-甲醛树脂送入到反应釜中，然后依次加入乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物粉、弹性体、纤维素、过氧化锌、硼酸铝晶须、纳米二氧化硅和硬脂酸锌，然后通过搅拌装置进行搅拌混合，并添加无水乙醇，搅拌均匀得到润湿的混合物料；

B、将所述润湿的混合物料保持搅拌，并缓慢升温至80～85℃，待物料完全溶解后加入抗氧剂，搅拌均匀；然后升温至170～185℃，加入三乙醇胺和甲基丙二酸，保持30～50s，得到糊状混合物料；

C、将所述糊状混合物料放入涂覆有脱模剂和硬化剂的模具内，闭模加压至18～24Mpa，在170～180℃下固化30～40s，打开模具，冷却至室温，取出所述高强度抗冲击密胺树脂餐具即可。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明的高强度抗冲击密胺树脂餐具通过精选原料组成，并优化各原料含量，选择了适当配比的三聚氰胺-甲醛树脂、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物粉、弹性体、纤维素、过氧化锌、硼酸铝晶须、纳米二氧化硅、硬脂酸锌、三乙醇胺、甲基丙二酸等，既充分发挥各自的优点，又相互补充，相互促进，提升了产品的质量，制得的高强度抗冲击密胺树脂餐具抗冲击强度高，拉伸强度高，力学性能优异，耐撞击(冲击)，不易损坏，开裂等；游离甲醛的迁移量低，其铅、镉最大迁移量也低，低于对比文件1的游离甲醛的迁移量和铅、镉最大迁移量，健康环保无毒；此外，经测试本发明的高强度抗冲击密胺树脂餐具的热分解起始温度达145℃以上，热分解起始温度高，耐热性能好。

本发明的高强度抗冲击密胺树脂餐具的原料中添加了适当比例的乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物粉，与三聚氰胺-甲醛树脂等相容性良好，具有良好的增韧效果，还增强了本发明各原料之间的结合力，提升了本发明的高强度抗冲击密胺树脂餐具的抗冲击强度、拉伸强度和耐高温性能。

本发明的高强度抗冲击密胺树脂餐具的原料中添加了适当比例的弹性体，弹性体优选为乙烯丙烯酸酯弹性体和乙烯-辛烯共聚物的混合物，乙烯丙烯酸酯弹性体和乙烯-辛烯共聚物的质量之比优选为1：0.65～0.75。弹性体与三聚氰胺-甲醛树脂等相容性良好，乙烯丙烯酸酯弹性体和乙烯-辛烯共聚物两者相互配合，起到良好的协同作用，具有良好的增韧增强效果，大幅提升了本发明的高强度抗冲击密胺树脂餐具的抗冲击强度、拉伸强度。

本发明的高强度抗冲击密胺树脂餐具的原料中添加了适当比例的硼酸铝晶须，并与纳米二氧化硅相互配合，起到良好的协同作用，具有良好的增强作用，大幅提升了本发明的高强度抗冲击密胺树脂餐具的拉伸强度，并保证了本发明具有高的抗冲击强度。

本发明的高强度抗冲击密胺树脂餐具的原料中添加了适当比例的纤维素，纤维素优选为羟乙基纤维素和聚乙烯亚胺接枝纤维素的混合物，羟乙基纤维素和聚乙烯亚胺接枝纤维素的质量之比优选为1：0.72～0.82。羟乙基纤维素可增加本发明中无机原料的分散性，且固化后可适度交联，增加本发明的高强度抗冲击密胺树脂餐具的抗冲击强度等力学性能，聚乙烯亚胺接枝纤维素除了羟乙基纤维素的功效外，还可对铅、镉等重金属离子参数络合固定作用，从而进一步降低发明的高强度抗冲击密胺树脂餐具的铅、镉等重金属离子迁移。

本发明的高强度抗冲击密胺树脂餐具的原料中添加了适当比例的过氧化锌，可与本发明的高强度抗冲击密胺树脂餐具的原料中的甲醛反应，进一步去除甲醛，降低甲醛迁移量，此外，还可促进本发明的高强度抗冲击密胺树脂餐具的三聚氰胺-甲醛树脂、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物粉、弹性体、纤维素和甲基丙二酸等原料交联，并适度交联，增加本发明的高强度抗冲击密胺树脂餐具的抗冲击强度、拉伸强度等力学性能，以及耐高温性能。

本发明的高强度抗冲击密胺树脂餐具的原料中添加了适当比例的甲基丙二酸可加快固化速度，并保证适度交联，增加本发明的高强度抗冲击密胺树脂餐具的抗冲击强度等力学性能，以及耐高温性能。

本发明的制备方法工艺简单，操作简便，节省了人力和设备成本。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。

下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。其中，抗氧剂、脱模剂和硬化剂均可采用现有的无毒产品，例如抗氧剂可采用抗氧剂1076(化学名称：β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯)。

实施例1：

一种高强度抗冲击密胺树脂餐具，由包括以下重量份的原料制成：

三聚氰胺-甲醛树脂60～75份、

乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物粉16～22份、

弹性体25～33份、

纤维素5～8份、

过氧化锌1.5～2.5份、

硼酸铝晶须3～5份、

纳米二氧化硅3～5份、

硬脂酸锌2.5～3.5份、

三乙醇胺1～2份、

甲基丙二酸1.5～2份。

在本实施例中，所述高强度抗冲击密胺树脂餐具优选但不局限于由包括以下重量份的原料制成：

三聚氰胺-甲醛树脂68份、

乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物粉19份、

弹性体29份、

纤维素6.5份、

过氧化锌2份、

硼酸铝晶须4份、

纳米二氧化硅4份、

硬脂酸锌3份、

三乙醇胺1.5份、

甲基丙二酸1.8份。

在本实施例中，所述三聚氰胺-甲醛树脂优选但不局限于为粒度为3000～4000目的三聚氰胺-甲醛树脂粉末。

在本实施例中，所述乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物粉的粒度优选但不局限于为3000～4000目。

在本实施例中，所述弹性体优选但不局限于为乙烯丙烯酸酯弹性体和乙烯-辛烯共聚物的混合物。

在本实施例中，所述乙烯丙烯酸酯弹性体和乙烯-辛烯共聚物的混合物中乙烯丙烯酸酯弹性体和乙烯-辛烯共聚物的质量之比优选但不局限于为1：0.65～0.75。

在本实施例中，所述纤维素优选但不局限于为羟乙基纤维素和聚乙烯亚胺接枝纤维素的混合物。

在本实施例中，所述羟乙基纤维素和聚乙烯亚胺接枝纤维素的混合物中羟乙基纤维素和聚乙烯亚胺接枝纤维素的质量之比优选但不局限于为1：0.72～0.82。

一种所述的高强度抗冲击密胺树脂餐具的制备方法，包括下列步骤：

A、将三聚氰胺-甲醛树脂送入到反应釜中，然后依次加入乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物粉、弹性体、纤维素、过氧化锌、硼酸铝晶须、纳米二氧化硅和硬脂酸锌，然后通过搅拌装置进行搅拌混合，并添加无水乙醇，搅拌均匀得到润湿的混合物料；

B、将所述润湿的混合物料保持搅拌，并缓慢升温至80～85℃，待物料完全溶解后加入抗氧剂，搅拌均匀；然后升温至170～185℃，加入三乙醇胺和甲基丙二酸，保持30～50s，得到糊状混合物料；

C、将所述糊状混合物料放入涂覆有脱模剂和硬化剂的模具内，闭模加压至18～24Mpa，在170～180℃下固化30～40s，打开模具，冷却至室温，取出所述高强度抗冲击密胺树脂餐具即可。

实施例2：

一种高强度抗冲击密胺树脂餐具，由包括以下重量份的原料制成：

三聚氰胺-甲醛树脂60份、

乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物粉16份、

弹性体25份、

纤维素5份、

过氧化锌1.5份、

硼酸铝晶须3份、

纳米二氧化硅3份、

硬脂酸锌2.5份、

三乙醇胺1份、

甲基丙二酸1.5份。

在本实施例中，所述三聚氰胺-甲醛树脂为粒度为3000目的三聚氰胺-甲醛树脂粉末。

在本实施例中，所述乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物粉的粒度为3000目。

在本实施例中，所述弹性体为乙烯丙烯酸酯弹性体和乙烯-辛烯共聚物的混合物。

在本实施例中，所述乙烯丙烯酸酯弹性体和乙烯-辛烯共聚物的混合物中乙烯丙烯酸酯弹性体和乙烯-辛烯共聚物的质量之比为1：0.65。

在本实施例中，所述纤维素为羟乙基纤维素和聚乙烯亚胺接枝纤维素的混合物。

在本实施例中，所述羟乙基纤维素和聚乙烯亚胺接枝纤维素的混合物中羟乙基纤维素和聚乙烯亚胺接枝纤维素的质量之比为1：0.72。

一种所述的高强度抗冲击密胺树脂餐具的制备方法，包括下列步骤：

A、将三聚氰胺-甲醛树脂送入到反应釜中，然后依次加入乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物粉、弹性体、纤维素、过氧化锌、硼酸铝晶须、纳米二氧化硅和硬脂酸锌，然后通过搅拌装置进行搅拌混合，并添加无水乙醇，搅拌均匀得到润湿的混合物料；

B、将所述润湿的混合物料保持搅拌，并缓慢升温至80℃，待物料完全溶解后加入抗氧剂，搅拌均匀；然后升温至170℃，加入三乙醇胺和甲基丙二酸，保持50s，得到糊状混合物料；

C、将所述糊状混合物料放入涂覆有脱模剂和硬化剂的模具内，闭模加压至18Mpa，在170℃下固化40s，打开模具，冷却至室温，取出所述高强度抗冲击密胺树脂餐具即可。

实施例3：

一种高强度抗冲击密胺树脂餐具，由包括以下重量份的原料制成：

三聚氰胺-甲醛树脂75份、

乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物粉22份、

弹性体33份、

纤维素8份、

过氧化锌2.5份、

硼酸铝晶须5份、

纳米二氧化硅5份、

硬脂酸锌3.5份、

三乙醇胺2份、

甲基丙二酸2份。

在本实施例中，所述三聚氰胺-甲醛树脂为粒度为4000目的三聚氰胺-甲醛树脂粉末。

在本实施例中，所述乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物粉的粒度为4000目。

在本实施例中，所述弹性体为乙烯丙烯酸酯弹性体和乙烯-辛烯共聚物的混合物。

在本实施例中，所述乙烯丙烯酸酯弹性体和乙烯-辛烯共聚物的混合物中乙烯丙烯酸酯弹性体和乙烯-辛烯共聚物的质量之比为1：0.75。

在本实施例中，所述纤维素为羟乙基纤维素和聚乙烯亚胺接枝纤维素的混合物。

在本实施例中，所述羟乙基纤维素和聚乙烯亚胺接枝纤维素的混合物中羟乙基纤维素和聚乙烯亚胺接枝纤维素的质量之比为1：0.82。

一种所述的高强度抗冲击密胺树脂餐具的制备方法，包括下列步骤：

A、将三聚氰胺-甲醛树脂送入到反应釜中，然后依次加入乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物粉、弹性体、纤维素、过氧化锌、硼酸铝晶须、纳米二氧化硅和硬脂酸锌，然后通过搅拌装置进行搅拌混合，并添加无水乙醇，搅拌均匀得到润湿的混合物料；

B、将所述润湿的混合物料保持搅拌，并缓慢升温至85℃，待物料完全溶解后加入抗氧剂，搅拌均匀；然后升温至185℃，加入三乙醇胺和甲基丙二酸，保持30s，得到糊状混合物料；

C、将所述糊状混合物料放入涂覆有脱模剂和硬化剂的模具内，闭模加压至24Mpa，在180℃下固化30s，打开模具，冷却至室温，取出所述高强度抗冲击密胺树脂餐具即可。

实施例4：

一种高强度抗冲击密胺树脂餐具，由包括以下重量份的原料制成：

三聚氰胺-甲醛树脂68份、

乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物粉19份、

弹性体29份、

纤维素6.5份、

过氧化锌2份、

硼酸铝晶须4份、

纳米二氧化硅4份、

硬脂酸锌3份、

三乙醇胺1.5份、

甲基丙二酸1.8份。

在本实施例中，所述三聚氰胺-甲醛树脂为粒度为3500目的三聚氰胺-甲醛树脂粉末。

在本实施例中，所述乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物粉的粒度为3500目。

在本实施例中，所述弹性体为乙烯丙烯酸酯弹性体和乙烯-辛烯共聚物的混合物。

在本实施例中，所述乙烯丙烯酸酯弹性体和乙烯-辛烯共聚物的混合物中乙烯丙烯酸酯弹性体和乙烯-辛烯共聚物的质量之比为1：0.67。

在本实施例中，所述纤维素为羟乙基纤维素和聚乙烯亚胺接枝纤维素的混合物。

在本实施例中，所述羟乙基纤维素和聚乙烯亚胺接枝纤维素的混合物中羟乙基纤维素和聚乙烯亚胺接枝纤维素的质量之比为1：0.77。

一种所述的高强度抗冲击密胺树脂餐具的制备方法，包括下列步骤：

A、将三聚氰胺-甲醛树脂送入到反应釜中，然后依次加入乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物粉、弹性体、纤维素、过氧化锌、硼酸铝晶须、纳米二氧化硅和硬脂酸锌，然后通过搅拌装置进行搅拌混合，并添加无水乙醇，搅拌均匀得到润湿的混合物料；

B、将所述润湿的混合物料保持搅拌，并缓慢升温至83℃，待物料完全溶解后加入抗氧剂，搅拌均匀；然后升温至177℃，加入三乙醇胺和甲基丙二酸，保持40s，得到糊状混合物料；

C、将所述糊状混合物料放入涂覆有脱模剂和硬化剂的模具内，闭模加压至21Mpa，在175℃下固化35s，打开模具，冷却至室温，取出所述高强度抗冲击密胺树脂餐具即可。

对比例1：

公开号为CN106519560A的中国发明专利申请。

下面对本发明实施例2至实施例4得到的高强度抗冲击密胺树脂餐具以及对比例进行性能测试，测试结果如表1所示。

其中，铅、镉最大迁移量参照文献【余秀娟,杨天宇,樊继鹏等.密胺餐具中重金属铅、镉的风险评估研究[J].分析测试技术与仪器,2018,第24卷(1):7-11.】进行测试。

表1

从上表可以看出，本发明的高强度抗冲击密胺树脂餐具具有以下优点：抗冲击强度高，拉伸强度高，力学性能优异，耐撞击(冲击)，不易损坏，开裂等；游离甲醛的迁移量低，其铅、镉最大迁移量也低，低于对比文件1的游离甲醛的迁移量和铅、镉最大迁移量，健康环保无毒；此外，经测试本发明的高强度抗冲击密胺树脂餐具的热分解起始温度达145℃以上，热分解起始温度高，耐热性能好。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。