一種生物降解塑料色母粒及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體涉及一種生物降解塑料色母粒及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著塑料工業(yè)的不斷發(fā)展，塑料的需求量也隨之大量增加。由于塑料不容易分解回收，其廢棄物也成為有害垃圾，污染著環(huán)境。
[0003]生物降解塑料由于具有良好的降解性，可廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。塑料制品由顏料色粉著色時，顏料一般是粉狀，添加和混合時容易飛揚，被人體吸入后將影響操作人員的健康，不利于環(huán)境的潔凈；使用者通過色粉給生物基降解塑料著色，費時費力、顏色不均勻，且造成材料性能下降。
[0004]色母粒是20世紀(jì)60年代開發(fā)的一種塑料著色產(chǎn)品，它是把顏料超常量均勻的載附于樹脂中而制得的聚合物的復(fù)合物，具有使用方便、色澤穩(wěn)定的優(yōu)點。但是，目前還沒有生物降解塑料色母粒。使用普通的非降解塑料的色母粒來著色，使得生物降解塑料混入了非降解塑料成分，帶來了性能下降以及不能完全降解的隱患。
[0005]據(jù)相關(guān)資料獲悉，全球生物降解塑料的年均需求增長率約15%，中國將成為生物降解塑料需求量增長最快的市場，也滋生出更多色彩的需求，需要通過添加生物降解塑料色母粒來滿足客戶市場所需，未來色母粒將朝著多功能化、高顏色含量和高技術(shù)含量方向發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種生物降解塑料色母粒及其制備方法，通過將顏料添加到可生物降解的原料中，在不影響原料物理性能的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)優(yōu)越的相容性和使用壽命。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
一種生物降解塑料色母粒，按重量百分比計，由以下組分組成:生物降解塑料載體60-85 %，填料 0-15%,顏料 5-25 %，助劑 2-9 % ；
其中，所述生物降解塑料載體為聚乳酸(PLA)、聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯(PBAT)、及聚丁二酸丁二醇酯(PBS)中的一種或兩種以上。
[0008]優(yōu)選地，所述填料為二氧化硅(Si02)和/或碳酸鈣(CaC03)，所述顏料為無機顏料或有機顏料，所述助劑由偶聯(lián)劑、增塑劑及潤滑劑組成，偶聯(lián)劑、增塑劑及潤滑劑均分別占助劑的重量百分比為30%~35%。
[0009]優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑；所述增塑劑為己二酸二甘醇酯和/或甘油；所述潤滑劑為油酸酰胺或芥酸酰胺。
[0010]優(yōu)選地，所述生物降解塑料色母粒的形狀為柱狀。
[0011]上述生物降解塑料色母粒的制備方法，包括以下步驟:
(1)將按重量百分比計量的各組分加入混料器中，混合至均勻，得到混合物料；
(2)將步驟(1)所得的混合物料加入螺桿擠出機中，經(jīng)熔融擠出，冷卻切粒，即得。
[0012]優(yōu)選地，步驟(1)中所述混料器的轉(zhuǎn)速為600~1000轉(zhuǎn)/分鐘，溫度不高于50°C，攪拌混合10~30分鐘。
[0013]優(yōu)選地，步驟(2)中所述螺桿擠出機為雙螺桿擠出機，雙螺桿擠出機的長徑比為37:1-50:1，轉(zhuǎn)速為 300-450 轉(zhuǎn) / 分鐘。
[0014]進(jìn)一步，所述雙螺桿擠出機從進(jìn)料端至出料端均分為五個區(qū)，溫度依次設(shè)置為:第一區(qū)90°C ±5°C，第二區(qū)110°C ~130°C，第三區(qū)150°C ~170°C，第四區(qū)及第五區(qū)均為160。。?185 Γ ο
[0015]優(yōu)選地，步驟(2)中所述冷卻切粒采用風(fēng)冷熱切造粒。
[0016]所述生物降解塑料載體均為普通市售產(chǎn)品；所述填料的粒徑均為微米級；所述顏料是環(huán)保無毒的有機顏料或無機顏料，其中，常用的有機顏料包括永固紅、酞菁藍(lán)、酞菁綠、耐曬大紅、永固黃、大紫等，常用的無機顏料包括金紅石鈦白粉、炭黑、群青等；所述生物降解色母粒的顏色有大紅、橙色、黃色、綠色、天藍(lán)、紫色、灰色、黑色、白色等，并可以復(fù)配成各種潘通色卡顏色；所述助劑為普通市售產(chǎn)品，起到增強粘合力、潤滑及增加硬度的作用。
[0017]本發(fā)明以生物降解塑料為載體，加上顏料、填料及助劑，經(jīng)過雙螺桿擠出機擠出，制得生物降解塑料色母粒，其顏料分散性優(yōu)異，并與生物降解塑料具有良好的匹配性；由于生物降解塑料載體將顏料和空氣、水分隔離，有利于保持顏料的化學(xué)穩(wěn)定性；色母粒與待著色樹脂的顆粒度相近，在計量上更方便準(zhǔn)確，混合時不會粘附于容器上，與待著色樹脂的混合也較均勻，因此保證了色母粒添加量的穩(wěn)定，從而保證了不同批次制品顏色的穩(wěn)定；色母粒著色時，不會產(chǎn)生粉塵；保護了操作人員的健康及環(huán)境的清潔。
[0018]總之，本發(fā)明制得的色母粒物化性能優(yōu)異，代替非降解塑料色母粒的使用，避免了生物降解塑料中混入不可降解的塑料成分，解決了生物降解塑料造粒著色的費時費力，以及顏料對生物降解塑料性能的影響等問題，可廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)塑料加工工藝中，如注塑、吹塑、吹膜、片材等。
[0019]實施例1
一種白色柱狀、ΡΒΑΤ專用的生物降解塑料色母粒，由以下組分按重量百分比計量組成:ΡΒΑΤ:70%，微米級Si02:6%，金紅石鈦白粉顏料:20%，硅烷偶聯(lián)劑:1.25%，己二酸二甘醇酯:1.35%，油酸酰胺:1.4%;
上述生物降解塑料色母粒的制備方法，包括以下步驟:
(1)將按重量百分比計量的各組分加入高速混料器中，混料器的轉(zhuǎn)速為700轉(zhuǎn)/分鐘，溫度不高于50°C，攪拌混合20分鐘至均勻，得到混合物料；
(2)將步驟(1)所得的混合物料加入雙螺桿擠出機中，經(jīng)熔融擠出，風(fēng)冷熱切造粒，即得。
[0020]其中，PBAT為巴斯夫公司的普通市售產(chǎn)品；雙螺桿擠出機的長徑比為42:1，轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分鐘；雙螺桿擠出機從進(jìn)料端至出料端均勻分為五個區(qū)，溫度依次設(shè)置為:第一區(qū)90°C，第二區(qū)110°C，第三區(qū)150°C，第四區(qū)160°C，第五區(qū)160°C。
[0021]實施例2
一種黃色柱狀、PLA專用的生物降解塑料色母粒，由以下組分按重量百分比計量組成:PLA:65%，微米級Si02:10%，永固黃顏料:19%，硅烷偶聯(lián)劑:2%，己二酸二甘醇酯:2%，油酸酰胺:2% ； 上述生物降解塑料色母粒的制備方法，包括以