CN102391626A - 非石油基可完全降解色母粒及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种非石油基可完全降解色母粒，包括括如下重量百分比的配方组分：载体30%~50%，颜料20%~70%，填充料0~60%，其中，所述载体为生物基可完全降解聚合物，所述生物基可完全降解聚合物包括聚羟基脂肪酸酯PHA系列、聚乳酸PLA以及聚丁二酸丁二醇酯PBS中的一种或两种。利用本发明制得的色母粒无需任何石油基及不可降解助剂的添加，所需载体均来源于可再生资源，实现了真正意义上的可完全降解，更有效的推动可降解材料的应用与环境的保护。

Description

非石油基可完全降解色母粒及其制备方法

技术领域

本发明属于化工领域涉及一种色母粒及其制备方法，尤其涉及一种非石油基可降解色母粒及其制备方法

背景技术

在过去的近一百年中，高分子材料工业取得了突飞猛进的发展。合成高分子材料的应用与发展，极大地方便了人们的生活，但是，一次性不可降解制品的大量使用，却带来了严重的环境污染问题。“白色污染”问题引起了全球的关注，各国纷纷投入人力、财力进行全生物降解材料的研发，经过近二十年的发展，如今全降解材料的研发取得了很大的进步，可完全降解材料制品因其降解性、环保性逐渐被人们所接受，进入到人们的生活中来，对“白色污染”问题的解决起到了一定的作用。全生物降解性能是这类制品的特性，以石油基来源的传统的树脂为载体的色母粒已不能满足该类制品在加工着色过程对降解性的要求，因此开发以可完全降解材料为载体的色母料具有很好的应用价值。而这方面的专利甚少，本专利是真正实现全降解材料在加工着色形成制品后仍旧具备可完全降解特性的重要发明。

专利 CN1368516，CN101392078，CN101319068等提供的色母粒及其制备方法中所用的载体为聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯酯等不可降解材料；专利CN101475695提供了一种全降解基色母粒及其制备方法，该色母粒配方体系中有聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、石蜡、白油等不可降解类助剂中的一种或多种。该色母粒配方体系过于复杂，小分子助剂种类多且占比不少，会影响全降解材料制品的加工，容易引起小分子析出等问题，存在一定的风险。CN102040814A提供了一种专用于聚乳酸基可降解塑料的黑色母粒，配方体系同样含有聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯蜡和EBS等石油基不可降解助剂，无法实现色母粒真正意义上的完全降解。

降解材料经历了从“可降解”到“全降解”的发展，部分可降解材料如淀粉填充的聚丙烯或聚乙烯材料，只是淀粉部分能够降解，因此传统的以聚乙烯为载体的色母粒可以在这类可降解材料制品中使用，但是降解材料如今已发展到可完全降解材料阶段，这就要求全降解材料制品的着色母粒也应具备完全降解的性能，然而现在市面上以及上述公开的几个专利均没有实现色母粒在组成成分上的可完全降解。

 

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种非石油基可完全降解色母粒及其制备方法，采用可完全降解材料为载体，不添加任何石油基及不可降解助剂，依靠先进的生产工艺及设备制得可完全降解色母粒，真正使全降解材料制品在着色后仍保持其完全降解的特性，包括如下重量百分比的配方组分：

载体30%~50%

颜料20%~70%

填充料0~60%，

其中，所述载体为生物基可完全降解聚合物，所述生物基可完全降解聚合物包括聚羟基脂肪酸酯PHA系列、聚乳酸PLA以及聚丁二酸丁二醇酯PBS中的一种或两种。

所述聚羟基脂肪酸酯PHA系列为具有较好机械性能的P3/4HB，其中，所述4HB组分含量为10%~20%。

较佳地， 所述聚羟基脂肪酸酯PHA系列通过生物发酵法合成，所述聚丁二酸丁二醇酯PBS通过发酵获得生物基丁二酸及丁二醇单体，再经生物法合成。

较佳的，所述颜料包括钛白粉、炭黑以及包括P.B.、P.Y.及P.R.不同颜色系列的有机颜料。

所述填充料包括淀粉、碳酸钙、滑石粉以及硫酸钡中的一种或两种，细度为800~2500目。

较佳的，所述淀粉包括玉米淀粉、马铃薯淀粉或木薯淀粉。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种可完全降解色母粒的制备方法，通过连续密炼机配合单螺杆挤出机来实现，其制备方法如下：

1．计量

根据配方组成要求，各组分物料分别通过计量装置不断地传输到连续密炼机料口。喂料速度：200~1000kg/hr。

2．密炼

各组分物料进入连续密炼机料口后，由双转子带动进入密炼机腔进行剪切、捏合、密炼成熔体状，通过密炼机前端开口进入单螺杆挤出机喂料口。双转子或划分为四部分：喂料螺槽段、前进螺旋结构段、后推螺旋结构段和熔体传输段。各区段温度设置如下：喂料螺槽段40~60℃、前进螺旋结构段150~160℃、后推螺旋结构段170~180℃、熔体传输段150-180℃。密炼机转速在200~500转/分钟，密炼机前端开口10~100%。

3．挤出造粒

熔体块从密炼机开口进入单螺杆机喂料段，可由推压器辅助喂料进入单螺杆挤出机中进一步熔融塑化，单螺杆挤出机转速控制在20~50转/分钟，温度控制在130~180度，物料经过100或200目的筛网后通过模口挤出，进行水下切造粒、水环切造粒或拉条切造粒。

4．干燥

造粒后通过传输进入到干燥机中进行干燥、脱除水分。

5．筛分

颗粒经干燥后被传送到振动筛中进行筛分处理，获得大小均一的色母粒。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明提供了一种可完全降解的色母粒，其制备材料完全由非石油基材料构成，避免了不可降解的助剂的使用，采用材料均为可再生资源，并且可以实现完全降解，适用于可降解材料的着色，对于环境保护有积极意义，利用机械工艺摆脱了对助剂的依赖，在保护环境的同时节约了生产成本。 

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案以及有益效果更佳清楚，以下结合实施例，对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

配方：(单位为KG)

聚丁二酸丁二醇酯PBS：30

钛白粉：70

制备方法如下：

各组分物料根据配方用量分别通过计量装置传输到连续密炼机料斗中，喂料速度为200kg/hr，由双转子带动进入密炼腔进行剪切、捏合、密炼成熔体状，密炼机转速在200转/分钟，喂料螺槽段40℃、前进螺旋结构段150℃、后推螺旋结构段170℃、熔体传输段150℃，密炼机前端开口10%，熔体进入单螺杆挤出机中，单螺杆挤出机转速为30转/分钟，温度区间设置为130℃-140℃-150℃-150℃-160℃-155℃-150℃，物料经过200目的筛网后通过模口挤出，进行水下切造粒并传输进入到干燥机中进行干燥、脱除水分。颗粒经干燥后被传送到振动筛中进行筛分处理，获得大小均一，含水率为0.15%的白色降解母粒。

 

实施例2：

配方：(单位为KG)

聚丁二酸丁二醇酯PBS：30

钛白粉：60

硫酸钡：10

制备方法如下：

各组分物料根据配方用量分别通过计量装置传输到连续密炼机料斗中，喂料速度为300kg/hr，由双转子带动进入密炼腔进行剪切、捏合、密炼成熔体状，密炼机转速在250转/分钟，喂料螺槽段40℃、前进螺旋结构段150℃、后推螺旋结构段170℃、熔体传输段160℃，密炼机前端开口30%，熔体进入单螺杆挤出机中，单螺杆挤出机转速为35转/分钟，温度区间设置为130℃-140℃-145℃-150℃-155℃-145℃-140℃，物料经过100目的筛网后通过模口挤出，进行水下切造粒并传输进入到干燥机中进行干燥、脱除水分。颗粒经干燥后被传送到振动筛中进行筛分处理，获得大小均一，含水率为0.09%的白色降解母粒。

 

实施例3：

配方：(单位为KG)

聚羟基脂肪酸酯P3/4HB(4HB含量：15%)：40

聚丁二酸丁二醇酯PBS：10

炭黑：50

制备方法如下：

各组分物料根据配方用量分别通过计量装置传输到连续密炼机料斗中，喂料速度为1000kg/hr，由双转子带动进入密炼腔进行剪切、捏合、密炼成熔体状，密炼机转速在500转/分钟，喂料螺槽段60℃、前进螺旋结构段155℃、后推螺旋结构段180℃、熔体传输段170℃，密炼机前端开口50%，熔体进入单螺杆挤出机中，，单螺杆挤出机转速为50转/分钟，温度区间设置为130℃-140℃-150℃-160℃-170℃-160℃-150℃，物料经过100目的筛网后通过模口挤出，进行水环切造粒，过振动筛中进行筛分处理，然后传输到干燥机中进行干燥、脱除水分，获得大小均一，含水率为0.10%的的黑色母粒。

 

实施例4：

配方：(单位为KG)

聚羟基脂肪酸酯P3/4HB(4HB含量：20%)：40

碳酸钙(1250目)：10

玉米淀粉：10

黄色P.Y.180：40

制备方法如下：

各组分物料根据配方用量分别通过计量装置传输到连续密炼机料斗中，喂料速度为500kg/hr，由双转子带动进入密炼腔进行剪切、捏合、密炼成熔体状，密炼机转速在350转/分钟，喂料螺槽段50℃、前进螺旋结构段160℃、后推螺旋结构段180℃、熔体传输段180℃，密炼机前端开口100%，熔体进入单螺杆挤出机中，单螺杆挤出机转速为50转/分钟，温度区间设置为140℃-150℃-160℃-165℃-175℃-180℃-170℃，物料经过100目的筛网后通过模口挤出，进行水环切造粒，过振动筛中进行筛分处理，获得大小均一的色母粒，然后传输到干燥机中进行干燥、脱除水分,最终含水率为0.2%。

 

实施例5：

配方：(单位为KG)

聚羟基脂肪酸酯P3/4HB(4HB含量：10%)：35

聚丁二酸丁二醇酯PBS：10

滑石粉(2500目)：15

马铃薯淀粉：10

红色P.R.254：30

制备方法如下：

各组分物料根据配方用量分别通过计量装置传输到连续密炼机料斗中，喂料速度为750kg/hr，由双转子带动进入密炼腔进行剪切、捏合、密炼成熔体状，密炼机转速在400转/分钟，喂料螺槽段50℃、前进螺旋结构段120℃、后推螺旋结构段150℃、熔体传输段160℃，密炼机前端开口60%，熔体进入单螺杆挤出机中，单螺杆挤出机转速为35转/分钟，温度区间设置为130℃-150℃-155℃-160℃-170℃-170℃-160℃，物料经过200目的筛网后通过模口挤出，进行水环切造粒，过振动筛中进行筛分处理，获得大小均一的色母粒，然后传输到干燥机中进行干燥、脱除水分，红色母粒的最终含水率为0.15%。

 

实施例6：

配方：(单位为KG)

聚丁二酸丁二醇酯PBS：40

聚乳酸PLA：20

蓝色P.B.15:3：40

制备方法如下：

各组分物料根据配方用量分别通过计量装置传输到连续密炼机料斗中，喂料速度为400kg/hr，由双转子带动进入密炼腔进行剪切、捏合、密炼成熔体状，密炼机转速在300转/分钟，喂料螺槽段40℃、前进螺旋结构段160℃、后推螺旋结构段175℃、熔体传输段165℃，密炼机前端开口45%，熔体进入单螺杆挤出机中，单螺杆挤出机转速为35转/分钟，温度区间设置为130℃-140℃-155℃-160℃-170℃-180℃-175℃，物料经过200目的筛网后通过模口挤出，进行拉条切造粒，过振动筛中进行筛分处理，获得大小均一的色母粒，然后传输到干燥机中进行干燥、脱除水分。蓝色母粒的最终含水率为0.12%。

以上所揭露的仅为本发明较佳的实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种非石油基可完全降解色母粒，其特征在于，所述可完全降解色母粒包括如下重量百分比的配方组分：

载体30%~50%

颜料20%~70%

填充料0~60%，

其中，所述载体为生物基可完全降解聚合物，所述生物基可完全降解聚合物包括聚羟基脂肪酸酯PHA系列、聚乳酸PLA以及聚丁二酸丁二醇酯PBS中的一种或两种。

2.根据权利要求1所述的非石油基可完全降解色母粒，其特征在于，所述聚羟基脂肪酸酯PHA系列为具有较好机械性能的P3/4HB，其中，所述4HB组分含量为10%~20%。

3.根据权利要求1或2所述的非石油基可完全降解色母粒，其特征在于，所述聚羟基脂肪酸酯PHA系列及聚乳酸PLA，均通过生物发酵法合成。

4.根据权利要求1所述的非石油基可完全降解色母粒，其特征在于，所述聚丁二酸丁二醇酯PBS通过发酵获得生物基丁二酸及丁二醇单体，再经生物法合成。

5.根据权利要求1所述的非石油基可完全降解色母粒，其特征在于，所述颜料包括钛白粉、炭黑以及包括P.B.、P.Y.及P.R.不同颜色系列的有机颜料。

6.根据权利要求1所述的非石油基可完全降解色母粒，其特征在于，所述填充料包括淀粉、碳酸钙、滑石粉以及硫酸钡中的一种或两种。

7.根据权利要求6所述的非石油基可完全降解色母粒，其特征在于，所述淀粉包括玉米淀粉、马铃薯淀粉或木薯淀粉。

8.根据权利要求1、6或者7任意一项所述的非石油基可完全降解色母粒，其特征在于，所述填充料的细度为800~2500目。

9.一种非石油基可完全降解色母粒的制备方法，其特征在于，采用连续密炼机配合单螺杆挤出机来实现，包括如下步骤：

根据权利要求1或2任一所述的可完全降解色母粒配方组分由计量装置输送至所述连续密炼机中；

由连续密炼机双转子对上述材料进行剪切、捏合并混炼塑化形成熔体块；

上述步骤产生的熔体块由所述连续密炼机开口输入单螺杆挤出机挤出；

对所述单螺杆挤出机挤出的物料进行造粒，所述造粒方式为水下切粒、水环切粒或者拉条切粒；

对切粒后的色母粒进行干燥得到成品。

10.根据权利要求9所述的非石油基可完全降解色母粒的制备方法，其特征在于，所述密炼机转速为200~500转/分钟，温度为150℃~180℃；所述单螺杆挤出机转速为20~50转/分钟，温度为130℃~180℃。