竹纖維+甘蔗渣制備可降解餐具

據(jù)悉，美國東北大學(xué)祝紅麗課題組將短的甘蔗渣纖維與長的竹纖維進(jìn)行混紡，兩種纖維物理纏繞形成高度交織的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，隨后通過冷壓成型和熱壓干燥工藝制備出了一次性餐具，可以替代塑料和傳統(tǒng)紙質(zhì)餐具。

通過電鏡，研究者發(fā)現(xiàn)經(jīng)過熱壓纖維中的木質(zhì)素熔融以及纖維素之間的氫鍵作用使得纖維之間緊密結(jié)合在一起，形成3D 網(wǎng)絡(luò)，提高了產(chǎn)品的耐水性和強(qiáng)度。

為了研究餐具的生物降解性，研究者將它們埋在土壤中，定期檢查形態(tài)和重量的變化。發(fā)現(xiàn)埋入20天后，餐具表面出現(xiàn)黃色真菌，30～45天后開始變形，60天后完全失去形狀并逐漸消失。

餐具首先要保證其安全性，尤其是重金屬，如Pb 和As含量不能超標(biāo)。研究者采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）對混合纖維餐具中的Pb、As含量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)Pb含量為0.3633mg/kg，只有標(biāo)準(zhǔn)值的1/8，未檢測到As的存在。

餐具的耐油性和耐水性是關(guān)鍵指標(biāo)。混合纖維餐具對水的接觸角達(dá)到127°，二次纖維成型紙漿SFMP 和濾紙對水的接觸角為0°，商用蔗渣餐具為93°，表現(xiàn)出優(yōu)異的疏水性。不僅如此，混合纖維餐具的吸水性只有59.4%，而市售蔗渣餐具為77.5%，濾紙149.2%，SFMP更是達(dá)到310%，如此低的吸水性是由于混合纖維高的疏水性和致密結(jié)構(gòu)造成的。同時(shí)，混合纖維餐具的耐油脂性為6級，遠(yuǎn)高于SFMP（1級），商用蔗渣餐具（4級）和濾紙（1級）。

此外，混合纖維餐具的抗張強(qiáng)度為35.0 MPa，楊氏模量為3.25 GPa，遠(yuǎn)高于PS 塑料杯；并且生產(chǎn)1 公斤產(chǎn)品CO2排放量為0.22 公斤，比PS 餐具低97%，成本僅為2333美元/噸，與PS餐具接近（2177美元/噸）。從安全性、氣味、CO2排放、成本、生物降解、可加工性等方面對比分析，不難看出與其他材料相比，這種混合纖維材料制成的餐具具有更廣闊的的應(yīng)用前景。