一种可高效生物降解的塑料色母粒及其制备方法技术

本申请涉及塑料领域，具体公开了一种可高效生物降解的塑料色母粒及其制备方法。塑料色母粒包括以下重量份数的原料：聚乳酸、聚甲基乙撑碳酸酯、聚乙二酸对苯二甲酸丁酯、聚乙内酯、色粉、生物基填料、硅烷偶联剂、分散剂；其制备方法为：聚乳酸、聚甲基乙撑碳酸酯、聚乙二酸对苯二甲酸丁酯和聚乙内酯混合、加热，随后加入色粉、生物基填料、硅烷偶联剂和分散剂，将全部原料放入挤出设备中，恒温熔融后挤出。本申请采用聚乳酸、聚乙二酸对苯二甲酸丁酯和聚甲基乙撑碳酸酯三者混炼制得生物降解效率高、综合力学性能优越的色母粒。合力学性能优越的色母粒。

【技术实现步骤摘要】
一种可高效生物降解的塑料色母粒及其制备方法


[0001]本申请涉及塑料的领域，更具体地说，它涉及一种可高效生物降解的塑料色母粒及其制备方法。

技术介绍

[0002]色母粒也称颜料制备物，由颜料、载体树脂和添加剂三部分组成，通过特殊的方式将颜料高浓度均匀地分散于待定树脂中而形成的一种高效着色剂，故又称颜料浓缩物。生物降解指有机材料在微生物的作用下完全或局部转换为水、二氧化碳、甲烷、能量和新的生物质的生化过程。
[0003]聚乳酸是近年来迅速发展的新型生物降解材料，以聚乳酸为原材料所生产的产品在使用过程中可以被微生物、紫外光等降解，还原成单体乳酸，具有良好的生物相容性和降解性。用聚乳酸作为色母粒的载体生产可高效降解材料时，由于聚乳酸的分子量分布过宽、导色母粒的强度、韧性不足，综合力学性能偏低。

技术实现思路

[0004]为了在保证色母粒可高效降解的前提下提高综合力学性能，本申请提供一种可高效生物降解的塑料色母粒及其制备方法。
[0005]本申请提供的一种可高效生物降解的塑料色母粒及其制备方法采用如下的技术方案：第一方面，本申请提供一种可高效生物降解的塑料色母粒，采用如下的技术方案：一种可高效生物降解的塑料色母粒，包括以下重量份数的原料：聚乳酸：43份-58份；聚甲基乙撑碳酸酯：25份-35份；聚乙二酸对苯二甲酸丁酯：22份-28份；聚乙内酯：2份-7份；色粉：20份-42份；生物基填料：15份-18份；硅烷偶联剂：2.5份-4.5份；分散剂：3份-6份。
[0006]通过采用上述技术方案，聚乳酸、聚乙二酸对苯二甲酸丁酯和聚甲基乙撑碳酸酯三大聚合物均含有大量的酯键，可完全生物降解，同时生物基填料的降解时间较短，可以瓦解聚合物的交联结构，使色母粒制品在土中填埋后可以快速降解；其中，聚乙二酸对苯二甲酸丁酯含有柔性的脂肪链和刚性的芳香链，分子间的交联紧密，从而可以显著提高色母粒制品的韧性，聚甲基乙撑碳酸酯对水和氧气具有隔绝作用，可以提高色母粒制品的防水性能，由于聚乳酸、聚乙二酸对苯二甲酸丁酯和聚甲基乙撑碳酸酯三者的相容性存在界面张力大的问题，利用聚乙二醇提高三者的相容性，增大界面结合力，整体提高色母粒制品的综
合力学性能；本申请在保证色母粒材料可高效生物降解的前提下，提高色母粒制品的性能，具有较大的社会效益。
[0007]优选的，所述原料组分还包括有聚乙二醇，所述聚乙二醇的重量份为8份-13份。
[0008]通过采用上述技术方案，聚乙二醇具有亲水和亲油的性能，可用于修饰聚乙二酸对苯二甲酸丁酯和聚甲基乙撑碳酸酯，在聚乙二酸对苯二甲酸丁酯和聚甲基乙撑碳酸酯的官能团上引入吸水性基团，提高生物相容性，有活性的酶可以渗透到聚合物大分子的活性位置，发生水解，使分子骨架断裂、分解成小分子产物，提高聚乙二酸对苯二甲酸丁酯和聚甲基乙撑碳酸酯的降解效率。
[0009]优选的，所述生物基材料为改性淀粉，所述改性淀粉的制备方法包括以下步骤：将淀粉溶解于无水乙醇中，加入十二烷酸酰氯混合搅拌均匀，于105℃-115℃温度条件下反应3h-5h，冷却后过滤，干燥即得改性淀粉。
[0010]通过采用上述技术方案，采用改性淀粉作为色母粒的填料，利用十二烷酸酰氯对淀粉进行改性，引入脂肪酸酯基团，使淀粉由亲水疏油性改为疏水亲油的性能，加强改性淀粉与聚合物的界面结合能力，淀粉的降解时间较短，可以瓦解聚合物的交联结构，使色母粒制品在土中填埋后可以快速降解。
[0011]优选的，所述聚乳酸、聚甲基乙撑碳酸酯和聚乙二酸对苯二甲酸丁酯的质量比为10:6:5。
[0012]通过采用上述技术方案，聚乳酸、聚乙二酸对苯二甲酸丁酯和聚甲基乙撑碳酸酯三者的比例限定在10:6:5的比例范围时，通过三者的协同作用，具有相互增效的功能，可以提高色母粒的综合力学性能。
[0013]优选的，所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种或几种组合物。
[0014]通过采用上述技术方案，由于生物基填料具有亲水性能，而聚合物树脂分子具有亲油的性能，利用硅烷偶联剂可以结合生物基填料和聚合物树脂分子，使色母粒中各分子组分结合能力加强，提高各组分的连接紧密度，加快色母粒中生物基填料对聚合物树脂瓦解速率，同时提高色母粒的综合力学性能。
[0015]优选的，所述分散剂由焦磷酸钠、羧甲基纤维素和藻酸钠按质量比为2:1:3比例混合而成。
[0016]通过采用上述技术方案，通过限定焦磷酸钠、羧甲基纤维素和藻酸钠三者的质量比为2:1:3，可以整体提高色母粒中生物基填料的分散度，使色母粒中各个部位的分子组份混合均匀，加快生物基填料瓦解聚合物树脂的交联结构，提高色母粒的生物降解率。
[0017]优选的，所述色粉为有机色粉。
[0018]通过采用上述技术方案，有机色粉的色谱齐全，颜色鲜艳亮丽，着力色强，且不含有重金属成分，属于环保色粉。
[0019]第二方面，本申请提供一种可高效生物降解的塑料色母粒制备方法，采用如下的技术方案：一种可高效生物降解的塑料色母粒制备方法，包括以下步骤：S1、称取配方中的聚乳酸、聚甲基乙撑碳酸酯、聚乙二酸对苯二甲酸丁酯和聚乙内酯到混料设备中，加热到温度为180℃-205℃，搅拌下反应40min-55min，即得初步共混料；
S2、将色粉、生物基填料、硅烷偶联剂和分散剂依次加入初步共混料中，搅拌15min-20min，得中间共混料；S3、将中间共混料放入挤出设备中，设定温度为120℃-140℃，恒温熔融30min-40min，随后挤出并冷却成形。
[0020]通过采用上述技术方案，预先对聚乳酸、聚甲基乙撑碳酸酯、聚乙二酸三者进行混炼，通过聚乙内酯提高三者的相容性，提高链段结合能力，随后将其他组分加入熔融挤出，生物基填料在色母粒组分中可以分散均匀，各组分结合能力相对应提高，整体提高色母粒的综合力学性能。
[0021]优选的，在所述步骤S1中，所述初步共混料还包括有聚乙二醇，所述聚乙二醇和聚乳酸、聚甲基乙撑碳酸酯、聚乙二酸对苯二甲酸丁酯和聚乙内酯同时加入混料设备中混合。
[0022]通过采用上述技术方案，聚乙二醇在聚乳酸、聚甲基乙撑碳酸酯、聚乙二酸对苯二甲酸丁酯和聚乙内酯三者混炼的过程中同时加入，可以修饰聚合物的基团，引入吸水基团，提高色母粒的生物降解速率。
[0023]综上所述，本申请具有以下有益效果：1、聚乳酸、聚乙二酸对苯二甲酸丁酯和聚甲基乙撑碳酸酯可完全生物降解，同时生物基填料的降解时间较短，可以瓦解聚合物的交联结构，聚乙二酸对苯二甲酸丁酯提高色母粒的韧性和硬度，聚甲基乙撑碳酸酯对水和氧气具有隔绝作用，可以提高色母粒制品的防水性能，由于聚乳酸、聚乙二酸对苯二甲酸丁酯和聚甲基乙撑碳酸酯三者的相容性存在界面张力大的问题，利用聚乙二醇提高三者的相容性，增大界面结合力，整体提高色母粒制品的综合力学性能。
[0024]2、聚乙二醇具有亲水和亲油的性能，可用于修饰聚乙二酸对苯二甲酸丁酯和聚甲基乙撑碳酸酯，引入吸水性基团，提高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可高效生物降解的塑料色母粒，其特征在于，包括以下重量份数的原料：聚乳酸：43份-58份；聚甲基乙撑碳酸酯：25份-35份；聚乙二酸对苯二甲酸丁酯：22份-28份；聚乙内酯：2份-7份；色粉：20份-42份；生物基填料：15份-18份；硅烷偶联剂：2.5份-4.5份；分散剂：3份-6份。2.根据权利要求1所述的一种可高效生物降解的塑料色母粒，其特征在于：所述原料组分还包括有聚乙二醇，所述聚乙二醇的重量份为8份-13份。3.根据权利要求1或2所述的一种可高效生物降解的塑料色母粒，其特征在于：所述生物基材料为改性淀粉，所述改性淀粉的制备方法包括以下步骤：将重量份为32份-45份的淀粉溶解于重量份为200份-250份的无水乙醇中，加入重量份为11份-17份的十二烷酸酰氯混合搅拌均匀，于105℃-115℃温度条件下反应3h-5h，冷却后过滤，干燥即得改性淀粉。4.根据权利要求1所述的一种可高效生物降解的塑料色母粒，其特征在于：所述聚乳酸、聚甲基乙撑碳酸酯和聚乙二酸对苯二甲酸丁酯的质量比为10:6:5。5.根据权利要求1所述的一种可高效生物降解的塑料色母粒，其特征在于：所述硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷和甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑瑞恋，徐志彬，郑宝如，张坚洪，
申请(专利权)人：深圳市正旺环保新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：