專利名稱：一種高效的生物降解塑料專用色母組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種色母組合物，具體涉及一種高效的生物降解塑料專用色母組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，生物降解塑料的發(fā)展與日俱增，應(yīng)用不斷擴(kuò)大，在包裝材料，一次性餐具， 農(nóng)用地膜和日用制品等領(lǐng)域開(kāi)始逐步取代傳統(tǒng)塑料。生物降解塑料能夠在更多領(lǐng)域更深層次取代傳統(tǒng)塑料的關(guān)鍵是其在保證完全生物降解特性的同時(shí)能夠提供與傳統(tǒng)塑料相比的使用性能和價(jià)格。目前，僅從著色應(yīng)用而言，與傳統(tǒng)塑料能提供之色彩繽紛的外觀相比，生物降解塑料所能呈現(xiàn)的外觀多為本色，顯得過(guò)于單調(diào)，而在傳統(tǒng)塑料著色應(yīng)用中廣泛使用的通用級(jí)色母卻無(wú)法應(yīng)用于生物降解塑料。通用級(jí)色母均以通用塑料為載體，如PE、PP或 PS等，這些烯烴結(jié)構(gòu)的載體與聚酯結(jié)構(gòu)的生物降解塑料在極性方面具有較大差異，兩者混合時(shí)的相容性問(wèn)題，必然導(dǎo)致通用級(jí)色母在生物降解塑料中無(wú)法分散甚至無(wú)法著色。即便可以著色，也勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致生物降解塑料性能的大幅降低，最為關(guān)鍵的是其完全生物降解的特性因傳統(tǒng)塑料載體的混入而蕩然無(wú)存。CN200810241673. 0提供了一種全降解基色母料及其制備方法，該色母料是由載體樹(shù)脂可完全降解材料、顏(染)料、表面處理劑、潤(rùn)滑分散劑、填充劑、熱氧穩(wěn)定劑及其它助劑構(gòu)成，具有保持產(chǎn)品全降解性能的優(yōu)點(diǎn)，但為能使色母料在生物降解塑料著色過(guò)程中具有更好的分散性，并同時(shí)能保持生物降解塑料的物理機(jī)械性能，其色母料的性能有待進(jìn)一步的提高。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種高效的生物降解塑料專用色母組合物，該色母組合物不僅具有易分散，耐高溫和抗水解的高效著色能力，并能保持被著色材料的物理化學(xué)性能。本發(fā)明的另一目的在于提供上述生物降解塑料專用色母組合物的制備方法。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種高效的生物降解塑料專用色母組合物，其特征在于按質(zhì)量百分比計(jì)，包含如下組
分
生物降解聚酯10. 09Γ80. 0% 顏料1. 0% 80. 0% 潤(rùn)滑劑0. 1°/Tl0. 0% 耐高溫劑0. 1% 5. 0% 抗水解劑0. 1% 5. 0%。所述生物降解聚酯為具有生物降解性能的脂肪族聚酯或脂肪族/芳香族共聚酯， 其生物降解性能符合標(biāo)準(zhǔn)En 13432，其分子量為1000(Tl00000。具體為聚乳酸PLA、聚丁二酸丁二醇酯PBS、聚己內(nèi)酯PCL、聚(己二酸丁二醇共對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)PBAT、聚羥基烷酸酯PAHs和聚(丁二酸丁二醇酯共對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)PBSA中的一種或幾種的混合物。所述顏料包括無(wú)機(jī)顏料和有機(jī)顏料，其平均粒徑小于400nm。所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸及其鹽、褐煤蠟、芥酸酰胺、油酸酰胺和乙撐雙硬脂酰胺中的一種或幾種的混合物。所述耐高溫劑為丙烯酸共聚物類物質(zhì)，是由一種或幾種環(huán)氧類丙烯酸共聚物混合組成，優(yōu)選結(jié)構(gòu)中含有2 15個(gè)環(huán)氧基團(tuán)，摩爾質(zhì)量為100(T7000g/mOl的環(huán)氧類丙烯酸共聚物。該類耐高溫劑可以和所選用的生物降解聚酯的端基，如羥基或羧基反應(yīng)，達(dá)到擴(kuò)充直鏈或支鏈和增加相容性的目的，從而提高其組合物的耐熱性能，改善組合物的加工性能和顏料的分散性。所述抗水解劑為碳化二亞胺類物質(zhì)，由一種或幾種碳化二亞胺混合組成，優(yōu)選結(jié)構(gòu)中含有廣30個(gè)碳化二亞胺基團(tuán)，摩爾質(zhì)量為4(T30000g/mol的碳化二亞胺。碳化二亞胺類物質(zhì)是一類含有碳化二亞胺基團(tuán)(-N=C=N-)的化合物?，F(xiàn)在比較成熟的制備碳化二亞胺及其聚合物的方法是由異氰酸酯在催化劑作用下加熱生成。通過(guò)對(duì)反應(yīng)溶劑的改進(jìn)，如采用鹵代烴、脂環(huán)醚、混合溶劑或不使用溶劑，最終得到高分子量的聚碳化二亞胺溶液或者粉末，并且有較好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。二異氰酸酯生成線性聚碳化二亞胺，三官能度以上異氰酸酯則生成具有支鏈結(jié)構(gòu)的聚碳化二亞胺，這類縮聚物具有很高的熔融溫度。聚碳化二亞胺的耐熱性好、活性高，能與物質(zhì)中微量的水發(fā)生反應(yīng)，具有顯著的抗水解性能。在生物降解聚酯中應(yīng)用碳化二亞胺類物質(zhì)，還可以有效提高材料的抗水解性能。一種高效的生物降解塑料專用色母組合物的制備方法，其特征在于包括以下步驟
a、按上述組分的質(zhì)量配比稱取各種原料，進(jìn)行烘干；
b、將烘干后的各組分原料在高速混合機(jī)依次進(jìn)行低速、高速攪拌，得到混合物；
C、將上述混合物送入熔融混煉設(shè)備進(jìn)行混煉塑化并擠出造粒，干燥即得到生物降解塑料專用色母組合物。熔融混煉時(shí)可以選用單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、密煉機(jī)和開(kāi)煉機(jī)等，為了提高生物降解速度控制劑的分散性，優(yōu)選雙螺桿擠出機(jī)。所述高效的生物降解塑料專用色母組合物可應(yīng)用于吹塑成型、擠出成型、注塑成型和紡絲成型等通用加工方法制備各種彩色制品。作為吹塑成型可以是拉伸吹塑成型用于制備薄膜制品，如購(gòu)物袋、包裝袋、垃圾袋、手套和農(nóng)膜等；也可以是注射成型用于制備容器制品，如瓶子等。作為擠出成型可以采用T型模頭、圓口模頭等，用于制備片材和管材等，如盤、碗、盆、飯盒、文件夾、繩子、吸管、 硬質(zhì)管材等。作為注塑成型可以是一般的注塑成型、也可以是氣體注射成型和注射加壓成型等，用于制備各種注射件，如筷子、刀叉、筆、文具、牙刷、梳子、衣架以及各種電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)件和殼體等。作為紡絲成型可以是熔融紡絲或溶液紡絲用于制備纖維制品，如長(zhǎng)纖維、 短纖維、無(wú)紡布等。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)
(1)本發(fā)明所述的色母組合物以生物降解聚酯為載體，與著色生物降解塑料相容性一致，以超細(xì)顏料為著色劑，其顏料在載體中的平均分散粒徑小于500nm，保證了顏料的分散程度在微米級(jí)，同時(shí)輔以高效的潤(rùn)滑劑，有效阻止了顏料的團(tuán)聚，這些技術(shù)手段使得該色母在生物降解塑料著色過(guò)程中具有極佳的分散性；
(2)本發(fā)明得到的色母組合物符合生物降解塑料^113432的使用要求，與生物降解塑料混合后仍能完全保持原有材料的生物降解性能；
(3 )本發(fā)明在色母組合物中弓I入環(huán)氧類丙烯酸共聚物的耐高溫劑和碳化二亞胺類物質(zhì)的抗水解劑，使其初始分解溫度大于250度，經(jīng)M小時(shí)90度熱水浸泡后其熔融指數(shù)保持率在60%以上，可明顯提高組合物的耐高溫和抗水解性能，使得該組合物在應(yīng)用于生物降解塑料著色過(guò)程中最大程度的保持了原有材料的物理機(jī)械性能。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施方式
來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，以下實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受下述實(shí)施例的限制。測(cè)試方法
平均粒徑通過(guò)掃描電鏡(SEM)測(cè)得； 初始分解溫度通過(guò)熱重分析(TG)測(cè)得；
水煮熔指保持率 小時(shí)90度熱水浸泡后熔融指數(shù)與初始熔融指數(shù)的比值。實(shí)施例1-5和比較例1-2按表1所示組分的質(zhì)量配比稱取各種原料，進(jìn)行烘干； 將烘干后的各組分原料在高速混合機(jī)中，先先低速攪拌5分鐘，再高速攪拌3分鐘；混合均勻后加入到雙螺桿擠出機(jī)中，該擠出機(jī)的直徑為65mm，長(zhǎng)徑比為36 1，設(shè)有9個(gè)加熱區(qū)并帶有真空排氣裝置。擠出過(guò)程選擇下述操作條件
溫度設(shè)定80/150/190/190/190/190/190/190/170 喂料速度100KG/H 螺桿轉(zhuǎn)速300RPM 真空壓力0. 4大氣壓
擠出機(jī)料條擠出物通過(guò)水下熱切方式造成顆粒后，在除濕干燥機(jī)中80度烘干2小時(shí)， 即得生物降解塑料專用色母組合物，其性能測(cè)試如表2所示 表1生物降解塑料專用色母組合物的組成及含量
權(quán)利要求
1.一種高效的生物降解塑料專用色母組合物，其特征在于按質(zhì)量百分比計(jì)，包含如下組分生物降解聚酯10. 09Γ80. 0%顏料1. 0% 80. 0%潤(rùn)滑劑0. 1°/Tl0. 0%耐高溫劑0. 1% 5. 0%抗水解劑0. 1% 5. 0%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解塑料專用色母組合物，其特征在于所述生物降解聚酯為具有生物降解性能的脂肪族聚酯或脂肪族/芳香族共聚酯，其生物降解性能符合標(biāo)準(zhǔn)En 13432，其分子量為10000 100000。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物降解塑料專用色母組合物，其特征在于所述生物降解聚酯為聚乳酸PLA、聚丁二酸丁二醇酯PBS、聚己內(nèi)酯PCL、聚(己二酸丁二醇共對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)PBAT、聚羥基烷酸酯PAHs和聚(丁二酸丁二醇酯共對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)PBSA中的一種或幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解塑料專用色母組合物，其特征在于所述顏料包括無(wú)機(jī)顏料和有機(jī)顏料，其平均粒徑小于400nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解塑料專用色母組合物，其特征在于所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸及其鹽、褐煤蠟、芥酸酰胺、油酸酰胺和乙撐雙硬脂酰胺中的一種或幾種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解塑料專用色母組合物，其特征在于所述耐高溫劑為環(huán)氧類丙烯酸共聚物，其含有2 15個(gè)環(huán)氧基團(tuán)，摩爾質(zhì)量為100(T7000g/mOl。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物降解塑料專用色母組合物，其特征在于所述抗水解劑為碳化二亞胺，其結(jié)構(gòu)中含有廣30個(gè)碳化二亞胺基團(tuán)，摩爾質(zhì)量為4(T30000g/mol。
8.權(quán)利要求廣7任一項(xiàng)所述的生物降解塑料專用色母組合物的制備方法，其特征在于包括以下步驟a、按上述組分的質(zhì)量配比稱取各種原料，進(jìn)行烘干；b、將烘干后的各組分原料在高速混合機(jī)依次進(jìn)行低速、高速攪拌，得到混合物；C、將上述混合物送入熔融混煉設(shè)備進(jìn)行混煉塑化并擠出造粒，干燥即得到生物降解塑料專用色母組合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生物降解塑料專用色母組合物的制備方法，其特征在于步驟c所述熔融混煉設(shè)備為單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、密煉機(jī)或開(kāi)煉機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的生物降解塑料專用色母組合物的制備方法，其特征在于所述熔融混煉設(shè)備為雙螺桿擠出機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高效的生物降解塑料專用色母組合物及其制備方法，該色母組合物以質(zhì)量百分比計(jì)，包含生物降解聚酯10.0%~80.0%、顏料1.0%~80.0%、潤(rùn)滑劑0.1%~10.0%、耐高溫劑0.1%~5.0%和抗水解劑0.1%~5.0%，其制備方法是將各組分在高速混合機(jī)中混合后加入到熔融混煉設(shè)備進(jìn)行混煉塑化并擠出、造粒、干燥即得。本發(fā)明提供的色母組合物不僅具有完全的生物降解性能，而且具有易分散，耐高溫和抗水解的高效著色能力，在應(yīng)用于生物降解塑料著色過(guò)程中能保持原有材料的物理機(jī)械性能。
文檔編號(hào)C08J3/22GK102372911SQ201110362280
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者夏世勇, 徐依斌, 曾祥斌, 焦建, 苑仁旭, 蔡彤旻, 趙葳, 鐘宇科 申請(qǐng)人:上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司, 珠海萬(wàn)通化工有限公司, 金發(fā)科技股份有限公司