一种聚乳酸色母粒及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种聚乳酸色母粒及其制备方法，包括以下重量份数的原料组分：聚乳酸100份，DL‑丙交脂10～20份，食品级颜料0.3～0.6份，润滑分散剂0.3～0.6份，复配成核剂0.2～0.6份，扩链剂0.3～0.6份，聚乙烯醇6～9份，增强填料12～16份；本发明专利技术采用DL‑丙交脂作为承载颜料的载体，聚乙烯醇作为颜料的包覆保护助剂，通过扩链引发剂的作用，在双螺杆挤出中实现DL‑丙交脂与聚乳酸载体的复合，实现纳米级别的颜料分散，利用聚乳酸中残留的引发剂作为预分散颜料中DL‑丙交脂的反应活性中心，实现预分散颜料和聚乳酸分子的结合，完成了有机颜料的强分散效果。

A polylactic acid colour masterbatch and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种聚乳酸色母粒及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及一种高分散聚乳酸色母粒及其制备方法。
技术介绍
随着人们环保意识的提高和政府对环保问题愈加重视，导致可生物降解材料大量应用于一次性用品，如一次性包装材料，一次性餐具等。于此同时，这些一次性生物降解制品的着色也成为了必不可少的一部分。因为一次性餐具直接与人体接触，所以一次性餐具的着色必须满足安全卫生这两大重要指标。颜料的分散是色母粒行业所不可避免的问题，传统的增加颜料在色母粒中分散性的方法，通常是通过高混机的高速混合作用，以及各种润滑、分散、增容助剂实现的，如在颜料及载体中添加EBS分散剂，硬脂酸类润滑剂，马来酸酐接枝，甲基丙烯酸缩水甘油酯类增容剂，扩散油等助剂，再通过双螺杆挤出机或三螺杆挤出机，密炼捏合设备等，完成色母粒的制备，上述方法虽然可以提升颜料在树脂载体中的分散，但效果较差，成本较高，容易引入低分子物质等缺点。中国专利CN201510507819.1公开了一种经丙交酯表面接枝处理的竹粉和聚乳酸共混复合材料及其制备方法与应用是先将竹粉进行丙交酯表面接枝处理，即在一定温度和搅拌速度下，竹粉和丙交酯混合物在辛酸亚锡催化剂作用下反应得到丙交酯表面接枝处理竹粉。然后，将经丙交酯表面接枝处理的竹粉(可以是10～90份)、聚乳酸(可以是10～90份)和少量热稳定剂(2～5份)进行熔融共混制得复合材料。此专利技术在对竹粉进行接枝处理的过程中用到了甲苯，氯仿，辛酸亚锡有毒有害溶剂及催化剂，虽然这些助剂有利于竹粉与丙交脂的充分接触和反应，但存在这溶剂难以回收，副产物难以分离的问题。中国专利CN201611181001.6公开了一种高分散、低吸水率的生物可降解色母粒及其制备方法，所述生物可降解色母粒按质量份数由以下组分组成：非结晶聚乳酸18～90份、生物可降解增塑剂2～20份、颜料0.5～80份、填充剂0～72.5份；其中，所述生物可降解增塑剂为乙酰环氧化脂肪酸酯。此专利技术专利配方中仅选用乙酰环氧化脂肪酸酯作为聚乳酸色母粒的增塑剂及分散助剂，未使用降低聚乳酸目数，增加分散剂，润滑剂等加工助剂的方法，会导致造粒过程中出现喂料和挤出困难，并且增塑剂的加入会导致聚乳酸在加工过程中出现降解，极大影响制品力学性能。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种聚乳酸色母粒及其制备方法，旨在实现有机颜料分子与聚乳酸分子的紧密结合，增加色彩的牢固度，并避免有机颜料在高温下的颜色迁移。本专利技术提出一种聚乳酸色母粒，包括以下重量份数的原料组分：聚乳酸100份，DL-丙交脂10～20份，食品级颜料0.3～0.6份，润滑分散剂0.3～0.6份，复配成核剂0.2～0.6份，扩链剂0.3～0.6份，聚乙烯醇6～9份，增强填料12～16份。优选地，所述聚乳酸选用型号为3251D聚乳酸，玻璃化转变温度为65℃，熔指16-18g/10min。优选地，所述DL-丙交脂的光学纯度为99.6％，熔点95℃。优选地，所述润滑分散剂为EBS，粒径200目-500目。优选地，所述复配成核剂为TMC-200苯基膦酸锌和癸二酸二苯基二酰肼，按质量比1：1复配而成。优选地，所述扩链剂为改性扩链剂，由巴斯夫扩链剂ADR4368和硬脂酸锌按质量比1：0.5复配而成。优选地，所述聚乙烯醇的分子量Mw为20000-30000。优选地，所述增强填料为滑石粉、纳米碳酸钙、蒙脱土、云母粉中的一种或任意两种的混合物，所述滑石粉优选5000-6000目的滑石粉，所述云母粉优选3000-5000目的云母粉。本专利技术又提出一种聚乳酸色母粒的制备方法，所述聚乳酸色母粒的制成组分如上述所述——聚乳酸100份，DL-丙交脂10～20份，食品级颜料0.3～0.6份，润滑分散剂0.3～0.6份，复配成核剂0.2～0.6份，扩链剂0.3～0.6份，聚乙烯醇6～9份，增强填料12～16份，其制备方法包括以下步骤：(1)先将DL-丙交脂加入缓慢升温的搅拌器中，打开真空泵，最高加热温度110℃，搅拌速度800r/min；(2)待DL-丙交脂完全融化后，加入聚乙烯醇，打开真空泵，搅拌速度600r/min，时间30min；(3)加入食品级颜料，打开真空泵，搅拌速度1000r/min，搅拌20min；待混合物形成稳定的悬浮液，实现DL-丙交脂对颜料的包裹后，得到预分散颜料；(4)接着再次打开真空泵抽真空，然后搅拌分散均匀，温度102℃，速度800r/min，时间20min；待混合物形成稳定的悬浮液，实现DL-丙交脂对颜料的包裹后，得到预分散颜料；(5)将聚乳酸、预分散颜料、复配成核剂、润滑分散剂、扩链剂、增强填料依次加入高速混合机混合均匀，然后加入同向双螺杆挤出机中挤出，长径比1：44，双真空排气。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过使用两步法中合成聚乳酸的预聚体DL-丙交脂，作为承载颜料的载体，聚乙烯醇作为颜料的包覆保护助剂，通过扩链引发剂的作用，在双螺杆挤出中实现DL-丙交脂与聚乳酸载体的复合，实现纳米级别的颜料分散，利用聚乳酸中残留的引发剂作为预分散颜料中DL-丙交脂的反应活性中心，实现预分散颜料和聚乳酸分子的结合，完成了有机颜料的强分散效果。运用聚乙烯醇的包覆和链接作用，对有机颜料形成保护，并达成对聚乳酸材料的增韧，实现了有机颜料分子与聚乳酸分子的紧密结合，增加了色彩的牢固度，并避免了有机颜料在高温下的颜色迁移。通过吹膜验证颜料分散，发现使用本专利技术完成的聚乳酸色母粒，分散效果较传统色母粒有了极大提升，吹膜晶点数量由普通的>100个/m2降低为1-10个/m2个。植物毒性试验表明，本色母符合ASTM6400标准，通过拉伸试验机验证力学性能，表明力学性能优良，耐热实验表明，本专利技术耐热温度大于100℃。本专利技术生产设备简单，投资少，原材料均为无毒无害可降解材料，可应用于食品包装领域，效果良好，具备大规模的应用前景。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种聚乳酸色母粒及其制备方法的一实施例：一种聚乳酸色母粒，包括以下重量份数的原料组分：聚乳酸100份，DL-丙交脂15份，食品级颜料0.5份，润滑分散剂0.5份，复配成核剂0.5份，扩链剂0.4份，聚乙烯醇8份，增强填料12份。聚乳酸选用型号为3251D聚乳酸，玻璃化转变温度为65℃，熔指16-18g/10min。DL-丙交脂的光学纯度为99.6％，熔点95℃。食品级颜料包含酞菁蓝，酞菁绿，颜料红等颜料，可采用一种或多种的混合。润滑分散剂为EBS，粒径200目-500目。复配成核剂为TMC-200苯基膦酸锌和癸二酸二苯基二酰肼，按质量比1：1复配而成。扩链剂为改性扩链剂，由巴斯夫扩链剂ADR4368和硬脂酸锌按质量比1：0.5复配而成。聚乙烯醇的分子量Mw为20000-30000。增强填料为滑石粉、纳米碳酸钙、蒙脱土、云母粉中的一种或任意两种的混合物，本实施例中优选滑石粉和云母粉的混合物作为增强填料，滑石粉优选5000-6000目的滑石粉，云母粉优选3000-5000目的云母粉。聚乳酸色母粒的制备方法包括以下步骤：(1)先将DL-丙交脂加入缓慢升温的搅拌器中，打开真空泵，最高加热温度110℃，搅拌速度800r/min；(2)待DL-丙交脂完全融化后，加入聚乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚乳酸色母粒，其特征在于，包括以下重量份数的原料组分：

【技术特征摘要】
1.一种聚乳酸色母粒，其特征在于，包括以下重量份数的原料组分：2.根据权利要求1所述的一种聚乳酸色母粒，其特征在于，所述聚乳酸选用型号为3251D聚乳酸，玻璃化转变温度为65℃，熔融指数在190℃x10min条件下为16-18g/10min。3.根据权利要求1所述的一种聚乳酸色母粒，其特征在于，所述DL-丙交脂的光学纯度为99.6％，熔点95℃。4.根据权利要求1所述的一种聚乳酸色母粒，其特征在于，所述润滑分散剂为EBS，粒径200目-500目。5.根据权利要求1所述的一种聚乳酸色母粒，其特征在于，所述复配成核剂为TMC-200苯基膦酸锌和癸二酸二苯基二酰肼，按质量比1：1复配而成。6.根据权利要求1所述的一种聚乳酸色母粒，其特征在于，所述扩链剂为改性扩链剂，由巴斯夫扩链剂ADR4368和硬脂酸锌按质量比1：0.5复配而成。7.根据权利要求1所述的一种聚乳酸色母粒，其特征在于，所述聚乙烯醇的分子量Mw为20000-30000。8.根据权利要求1所述的一种聚乳酸色母粒，其特征在于，所述增强...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈旭升，张宇，
申请(专利权)人：中山市正合色彩资源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44