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CN112143184B - 一种生物降解色母及其制备方法 - Google Patents

一种生物降解色母及其制备方法 Download PDF

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CN112143184B CN202011050158.1A CN202011050158A CN112143184B CN 112143184 B CN112143184 B CN 112143184B CN 202011050158 A CN202011050158 A CN 202011050158A CN 112143184 B CN112143184 B CN 112143184B
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Abstract

本申请涉及塑料助剂领域，具体公开了一种生物降解色母及其制备方法。一种生物降解色母，由包含如下原料制成：聚对苯二甲酸‑己二酸丁二醇酯、聚己内酯、颜料、增塑剂、分散剂以及相容剂；所述增塑剂由重量比为3‑5:2‑4:1‑2:1‑2的微晶纤维素、乙基纤维素、柠檬酸三丁酯以及蓖麻油组成；其制备方法为：将聚己内酯、增塑剂预混后，加入聚对苯二甲酸‑己二酸丁二醇酯，经过熔融、挤出、造粒后得到PBAT预混料；将PBAT预混料、颜料、分散剂、相容剂混合后，经过熔融、挤出、造粒后即可。本申请的生物降解色母可用于降解塑料制品的染色中，其具有可降解并且在塑料制品中分散性高的优点。

Description

一种生物降解色母及其制备方法
技术领域
本申请涉及塑料助剂领域，更具体地说，它涉及一种生物降解色母及其制备方法。
背景技术
母粒又称为色母粒、塑料母粒，是由高比例的颜料或染料与热塑性树脂，经过良好分散而成的塑料着色剂；对于专用色母来说，由于选用与塑料制品相同的树脂作为载体，因此，其与塑料树脂具有很好的相容性，在其加热熔融后更易分散于塑料制品中，有利于提高塑料制品颜色的稳定性。
通常情况下，色母粒是由颜料、载体、分散剂以及添加剂组成；现有技术中，申请号为200810122122.2的专利申请文件，公开了一种通用白色母粒及其制备方法，这种通用白色母粒由如下重量百分数的组分组成：载体树脂15-20％、颜料40-80％、分散剂5-10％、加工助剂0-5％、热稳定剂0-2％、填充剂0％-40％。将上述各组分按比例配料，在混合机中低速预混合0-10min，然后再高速混合5-25min，采用双螺杆挤出机熔融共混，温度控制在190-220℃，螺杆转速80-400r/min，通过螺杆的剪切、混炼使颜料在载体树脂中均匀地分散，然后再进行造粒、干燥、包装制得色母粒。
近年来，由于一次性塑料包装制品带来的环境污染问题日趋严重，因此可降解塑料的研究以及应用越来越受到人们的重视；生物降解塑料主要是以聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等为基体树脂的材料，这类塑料材料可以在特定条件(如堆肥化条件下)，由自然界存在的微生物作用引起降解，并最终完全降解变成二氧化碳、水等物质。对于一些对外观颜色有要求的降解塑料，需要向其中加入一定量的色母以达到着色的目的，然而目前绝大多数的色母是以传统聚合物(如聚乙烯)为载体，但是这种色母与降解塑料的相容性较差，会影响其在降解塑料中的分散性，导致制品的颜色分布不均匀，并且传统色母的加入还会影响到降解塑料的生物降解性。因此，需要一种分散性好的可降解性色母。
发明内容
为了提高色母在塑料制品加工时的分散性，本申请提供一种生物降解色母。
第一方面，本申请提供一种生物降解色母，采用如下的技术方案：
一种生物降解色母，由包含如下重量份的原料制成：聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯30-40份、聚己内酯3-5份、颜料55-65份、增塑剂4-8份、分散剂1-3份以及相容剂0-2份；所述增塑剂由重量比为3-5:2-4:1-2:1-2的微晶纤维素、乙基纤维素、柠檬酸三丁酯以及蓖麻油组成。
通过采用上述技术方案，聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)，是脂肪族和芳香族的共聚物，综合了脂肪族聚酯优异的降解性和芳香族聚酯良好的力学性能；聚己内酯不仅与高聚物具有很好的相容性而且还具有很好的生物降解性；采用PBAT作为载体材料的色母具有很好的生物降解性，而通过添加一定量的聚己内酯可以增加PBAT色母与生物可降解塑料的相容性，提高色母在这类材料中的分散性。由于PBAT是一种半结晶型聚合物，而聚己内酯(PCL)是一种高结晶性聚合物，因此通过添加由微晶纤维素、乙基纤维素、柠檬酸三丁酯以及蓖麻油复配的增塑剂可以降低树脂分子的结晶性，增加树脂分子的可塑性，以提高树脂的熔融流动性，提高颜料在树脂分子中的分散均匀性。
优选的，所述颜料为钛白粉、炭黑、植物染料中的一种。
通过采用上述技术方案，钛白粉、炭黑作为高遮色能力强的染料，具有很好的着色能力；植物染料是指利用自然界的花、草、树木、根、茎、叶等提取的色素作为染料，与环境相容性好，具有很好的生物可降解性；采用钛白粉、炭黑为颜料的色母具有很好的着色能力，并且具有一定的生物降解性，采用植物染料为颜料的色母具有优良的生物降解性；由于色母在塑料制品中的添加量一般为4-5％，而一般塑料制品的降解率达到90％即满足可降解塑料的要求，因此，采用本申请的色母用于塑料制品的加工时，可以满足可降解塑料的要求。
优选的，所述分散剂为聚乙烯蜡、双硬脂酸酰胺、芥酸酰胺中的一种或它们的复合。
通过采用上述技术方案，本申请的聚乙烯蜡、双硬脂酸酰胺、芥酸酰胺在色母加工时可以起到很好的分散、润滑性能，可以提高颜料在树脂中的分散性，改善加工性能。
优选的，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中的一种。
通过采用上述技术方案，本申请的相容剂采用马来酸酐接枝物，通过相容剂的加入可以提高无机颜料与PBAT的相容性，提高颜料在其中的分散性，有利于改善色母的加工流动性，提高色母在塑料制品加工时的分散性能以及着色效果。
第二方面，本申请提供一种生物降解色母的制备方法，采用如下的技术方案：
一种生物降解色母的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照比例，取聚己内酯以及增塑剂在50-60℃的温度下混合均匀，加入聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯，升温至130-150℃，经熔融、挤出、造粒后，得到PBAT预混料；
S2、将PBAT预混料、颜料、分散剂以及相容剂混合均匀后，在130-150℃的温度下，经熔融、挤出、造粒后，得到生物降解色母。
通过采用上述技术方案，将聚己内酯、增塑剂预先混合后，然后将其与聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯再混合，有利于提高原料混合的均匀性，而后将PBAT预混料、颜料、分散剂以及相容剂在混合后，经过熔融、挤出、造粒后，得到生物降解色母，其制备方法简单、易于操作。
优选的，PBAT预混料、颜料以及相容剂的混合速度为800-1200r/min，混合时间为5-10min。
通过采用上述技术方案，在800-1200r/min的速度下，将各原料混合，有利于提高原料混合的均匀性。
优选的，S2中的颜料为钛白粉、炭黑、植物染料中的一种。
优选的，所述钛白粉在使用前采用如下方法进行改性处理：
①取钛白粉原料，将其将其研磨、过筛后，得到粒径为1-5μm的钛白粉微粉；以重量份数计，向10份钛白粉微粉中加入0.5-1份聚羧酸钠盐分散剂以及200-300份水，搅拌均匀，得到钛白粉浆液；
②向钛白粉浆液中加入1-3份硅酸盐混合物，搅拌均匀，在70-80℃的温度下，静置4-6h，得到钛白粉-硅酸盐浆液；
③在1h内向钛白粉-硅酸盐浆液中滴加30-40份、5wt％的硫酸铝溶液，滴加完毕后，将pH调节为7.0-7.5，在常温下静置4-6h，得到氧化铝包覆钛白粉悬浮液；
④将氧化铝包覆钛白粉悬浮液经过沉淀、过滤、洗涤、干燥后，得到改性钛白粉。
通过采用上述技术方案，将钛白粉原料先经过研磨处理，以对钛白粉进行细化破碎，减小其粒径，以增加其表面积，提高其遮盖力，但是当其粒径变小后，其表面自由能也增加，导致其更易发生团聚，影响其在载体树脂中的分散性；通过在细化后的钛白粉浆液中加入硅酸盐混合物，使得硅酸盐混合物对纳米粉体的表面进行一次处理，使得钛白粉的表面能降低，降低团聚体的粒径并提高其遮盖力，并且可以提高后续的包覆膜的致密性以及结构的稳定性，经过氧化铝的沉积，在钛白粉的表面形成氧化铝包覆膜；将钛白粉经过改性处理后，可以大幅度提高其在载体树脂中的分散性，并提高其遮盖力，使其具有很好的着色效果。
优选的，所述硅酸盐混合物由如下重量份的原料制成：取硅酸钙，将其研磨、过筛后，得到粒径为1-5μm的硅酸钙粉体；向10份硅酸钙粉体中加入0.1-0.2份的硅烷偶联剂以及3-5份硅酸锂，将其研磨后，得到硅酸盐混合物。
通过采用上述技术方案，以硅酸钙、硅烷偶联剂以及硅酸锂复配的硅酸盐混合物对钛白粉进行处理时，使得钛白粉的表面能降低，降低团聚体的粒径并提高其遮盖力，并且可以提高后续的包覆膜的致密性以及结构的稳定性。
优选的，所述炭黑在使用前采用如下方法进行改性处理：
a、以重量份数计，取100份炭黑以及300-500份浓硝酸溶液，在温度为60-70℃、搅拌速度为200-600r/min的速度下，搅拌反应6-8h，得到预处理炭黑；将预处理炭黑用水洗涤至中性后，干燥后，得到氧化炭黑；
b、取10份木质素与3-5份聚乙烯吡咯烷酮、0.1-0.2份钛酸酯偶联剂，以1000-2000r/min的速度研磨6-10h，得到预处理木质素；
c、将预处理木质素加入到氧化炭黑中，以1000-2000r/min的速度研磨20-24h，得到改性炭黑。
通过采用上述技术方案，炭黑是一种纳米材料，其原生粒径一般在10-100nm之间，炭黑越小，炭黑含量越高，其表面积越大，则着色力越高但是也会导致炭黑聚集体质检的分子间作用力加强，影响其分散，并且由于炭黑是一种纳米材料，表面的结构度很高，在熔融共混的过程中，载体树脂的分子链会缠绕在炭黑表面形成物理交联，导致树脂的流动性下降，使得整体体系的黏度提高，加工性能变差；将炭黑经过氧化处理可以改变炭黑的表面积以及孔隙度；利用木质素分子结构含有酚羟基、羰基、活泼氢等反应活性点，将经过预处理后得到的预处理木质素对氧化炭黑进行处理可以显著提高炭黑在树脂中的分散稳定性，在提高色母粒在塑料制品中的分散性的同时，能对塑料制品起到一定的补强作用。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请采用PBAT与PCL复配，并且添加了由由微晶纤维素、乙基纤维素、柠檬酸三丁酯以及蓖麻油复配的增塑剂，可以降低树脂分子的结晶性，增加树脂分子的可塑性，以提高树脂的熔融流动性，提高颜料在树脂分子中的分散均匀性。
2、本申请在钛白粉与其它原料混合前，将其经过改性处理，可以大幅度提高其在载体树脂中的分散性，并提高其遮盖力，使其具有很好的着色效果。
3、本申请将炭黑经过氧化处理可以改变炭黑的表面积以及孔隙度；利用木质素分子结构含有酚羟基、羰基、活泼氢等反应活性点，将经过预处理后得到的预处理木质素对氧化炭黑进行处理可以显著提高炭黑在树脂中的分散稳定性，在提高色母粒在塑料制品中的分散性的同时，能对塑料制品起到一定的补强作用。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
改性钛白粉的制备例以下制备例中的硅酸锂选自济南汇丰达化工有限公司提供的4.85模数的硅酸锂；钛白粉选自济南裕兴化工有限责任公司提供的型号为R838的金红石型钛白粉；聚羧酸钠盐分散剂选自南通永乐化工有限公司提供的型号为YL-5040聚羧酸钠盐分散剂。
改性钛白粉的制备例1：①取硅酸钙，将其研磨、过筛后，得到粒径为1-5μm的硅酸钙粉体；向10kg硅酸钙粉体中加入0.1kg的硅烷偶联剂KH570以及3kg硅酸锂，将其在2000r/min的速度下研磨4h后，得到硅酸盐混合物；
②取金红石型钛白粉，将其将其研磨、过筛后，得到粒径为1-5μm的钛白粉微粉；向10kg钛白粉微粉中加入0.5kg聚羧酸钠盐分散剂以及200kg水，以2000r/min的速度，搅拌30min，得到钛白粉浆液；
③向钛白粉浆液中加入1-3kg硅酸盐混合物，以2000r/min的速度，搅拌30min，在70-80℃的温度下，静置4-6h，得到钛白粉-硅酸盐浆液；
④在1h内向钛白粉-硅酸盐浆液中滴加30kg、5wt％的硫酸铝溶液，滴加完毕后，将pH调节为7.0，在常温下静置4h，得到氧化铝包覆钛白粉悬浮液；
⑤将氧化铝包覆钛白粉悬浮液静置24h，得到沉淀物，然后过滤到其中的水分，将沉淀物用去离子水清洗后，在80℃的速度下干燥4h后，得到改性后的钛白粉。
改性钛白粉的制备例2：①取硅酸钙，将其研磨、过筛后，得到粒径为1-5μm的硅酸钙粉体；向10kg硅酸钙粉体中加入0.15kg的KH570以及4kg硅酸锂，将其在3000r/min的速度下研磨3h后，得到硅酸盐混合物；
②取金红石型钛白粉，将其将其研磨、过筛后，得到粒径为1-5μm的钛白粉微粉；向10kg钛白粉微粉中加入0.75kg聚羧酸钠盐分散剂以及250kg水，以2000r/min的速度，搅拌30min，得到钛白粉浆液；
③向钛白粉浆液中加入2kg硅酸盐混合物，以2000r/min的速度，搅拌30min，在75℃的温度下，静置5h，得到钛白粉-硅酸盐浆液；
④在1h内向钛白粉-硅酸盐浆液中滴加35kg、5wt％的硫酸铝溶液，滴加完毕后，将pH调节为7.2，在常温下静置5h，得到氧化铝包覆钛白粉悬浮液；
⑤将氧化铝包覆钛白粉悬浮液静置24h，得到沉淀物，然后过滤到其中的水分，将沉淀物用去离子水清洗后，在85℃的速度下干燥5h后，得到改性后的钛白粉。
改性钛白粉的制备例3：①取硅酸钙，将其研磨、过筛后，得到粒径为1-5μm的硅酸钙粉体；向10kg硅酸钙粉体中加入0.1kg的硅烷偶联剂KH570、0.1kg硅烷偶联剂KH791以及5kg硅酸锂，将其在4000r/min的速度下研磨2h后，得到硅酸盐混合物；
②取金红石型钛白粉，将其将其研磨、过筛后，得到粒径为1-5μm的钛白粉微粉；向10kg钛白粉微粉中加入1kg聚羧酸钠盐分散剂以及300kg水，以2000r/min的速度，搅拌30min，得到钛白粉浆液；
③向钛白粉浆液中加入3kg硅酸盐混合物，以2000r/min的速度，搅拌30min，在80℃的温度下，静置6h，得到钛白粉-硅酸盐浆液；
④在1h内向钛白粉-硅酸盐浆液中滴加40kg、5wt％的硫酸铝溶液，滴加完毕后，将pH调节为7.5，在常温下静置6h，得到氧化铝包覆钛白粉悬浮液；
⑤将氧化铝包覆钛白粉悬浮液静置24h，得到沉淀物，然后过滤到其中的水分，将沉淀物用去离子水清洗后，在90℃的速度下干燥6h后，得到改性后的钛白粉。
改性钛白粉的制备例4：①取金红石型钛白粉，将其将其研磨、过筛后，得到粒径为1-5μm的钛白粉微粉；向10kg钛白粉微粉中加入0.5kg聚羧酸钠盐分散剂以及200kg水，以2000r/min的速度，搅拌30min，得到钛白粉浆液；
②在1h内向钛白粉浆液中滴加30kg、5wt％的硫酸铝溶液，滴加完毕后，将pH调节为7.0，在常温下静置4h，得到氧化铝包覆钛白粉悬浮液；
③将氧化铝包覆钛白粉悬浮液静置24h，得到沉淀物，然后过滤到其中的水分，将沉淀物用去离子水清洗后，在80℃的速度下干燥4h后，得到改性后的钛白粉。
改性炭黑的制备例
以下制备例中的炭黑选自德固赛提供的型号为PRINTEX 140V的色素炭黑，其粒径为29nm，比表面积为90m2/g，吸油量为450mL/100g，着色力为115％，pH值为4；木质素选自斯道拉恩索公司提供的木质素；聚乙烯吡咯烷酮选择巴斯夫提供的的型号为kollidon 30的聚乙烯吡咯烷酮；钛酸酯偶联剂选自山东摩尔化工有限公司提供的型号为TC-130的单烷氧基脂肪酸钛酸酯偶联剂。
改性炭黑的制备例1：
a、取100kg炭黑以及300kg、质量分数为68％的浓硝酸溶液，在温度为60℃、搅拌速度为200r/min的速度下，搅拌反应6h，得到预处理炭黑；将预处理炭黑用水洗涤至中性后，在70℃的温度下干燥6h后，得到氧化炭黑；
b、取10kg木质素与3kg聚乙烯吡咯烷酮、0.1kg钛酸酯偶联剂，以1000r/min的速度研磨6h，得到预处理木质素；
c、将预处理木质素加入到氧化炭黑中，以1000r/min的速度研磨20h，得到改性炭黑。
改性炭黑的制备例2：
a、取100kg炭黑以及400kg、质量分数为68％的浓硝酸溶液，在温度为65℃、搅拌速度为400r/min的速度下，搅拌反应7h，得到预处理炭黑；将预处理炭黑用水洗涤至中性后，在70℃的温度下干燥6h后，得到氧化炭黑；
b、取10kg木质素与4kg聚乙烯吡咯烷酮、0.15kg钛酸酯偶联剂，以1500r/min的速度研磨8h，得到预处理木质素；
c、将预处理木质素加入到氧化炭黑中，以1500r/min的速度研磨22h，得到改性炭黑。
改性炭黑的制备例3：
a、取100kg炭黑以及500kg、质量分数为68％的浓硝酸溶液，在温度为70℃、搅拌速度为600r/min的速度下，搅拌反应8h，得到预处理炭黑；将预处理炭黑用水洗涤至中性后，在70℃的温度下干燥6h后，得到氧化炭黑；
b、取10kg木质素与5kg聚乙烯吡咯烷酮、0.2kg钛酸酯偶联剂，以2000r/min的速度研磨10h，得到预处理木质素；
c、将预处理木质素加入到氧化炭黑中，以2000r/min的速度研磨24h，得到改性炭黑。
改性炭黑的制备例4：本制备例与改性炭黑的制备例1的不同之处在于，未包含步骤b，步骤a得到的氧化炭黑在1000r/min的速度研磨20h后，得到改性炭黑。
实施例
以下实施例中的聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯选自新疆蓝山屯河提供的牌号为TH801的PBAT树脂；聚己内酯选择深圳光华伟业股份有限公司提供的型号为ESUN-600C的聚己内酯；马来酸酐接枝聚乙烯选自佛山市佐高塑化有限公司提供的型号为G1203的马来酸酐接枝聚乙烯；马来酸酐接枝聚丙烯选自宁波壹贰叁科化塑胶技术有限公司提供的的型号为KHPP-1020的马来酸酐接枝聚丙烯；植物染料从可提取色素的植物中提取出来，含有可提取色素的植物为甜菜、栀子、茜草、紫红蓝草、密蒙花、黄栀子、靛蓝、红花、菠菜、红薯叶、南瓜、冬青、姜黄、红蓝草、紫苏等。
实施例1：一种生物降解色母采用如下方法制备：
S1、取3kg聚己内酯以及4kg增塑剂在50℃的温度下混合均匀，将混合后的聚己内酯、增塑剂置于双螺杆挤出机中，加入30kg聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯，双螺杆挤出机的各区温度分别为一区温度为130℃、二区温度为135℃、三区温度为145℃、四区温度为150℃、五区温度为145℃、六区温度为135℃，机头温度为135℃，螺杆转速为30r/min的速度下，经熔融、挤出、造粒后，得到PBAT预混料；
S2、将PBAT预混料、55kg颜料、1kg分散剂，以800r/min的速度混合5min后，将混合后的物料置于双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的各区温度分别为一区温度为130℃、二区温度为140℃、三区温度为145℃、四区温度为150℃、五区温度为150℃、六区温度为140℃，机头温度为140℃，螺杆转速为30r/min的速度下，经熔融、挤出、造粒后，得到生物降解色母；
其中，颜料为粒径为1-5μm的普通金红石型钛白粉；增塑剂由重量比为3:2:1:1的微晶纤维素、乙基纤维素、柠檬酸三丁酯以及蓖麻油组成；分散剂为聚乙烯蜡。
实施例2：一种生物降解色母采用如下方法制备：
S1、取4kg聚己内酯以及6kg增塑剂在55℃的温度下混合均匀，将混合后的聚己内酯、增塑剂置于双螺杆挤出机中，加入35kg聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯，双螺杆挤出机的各区温度分别为一区温度为130℃、二区温度为135℃、三区温度为145℃、四区温度为150℃、五区温度为145℃、六区温度为135℃，机头温度为135℃，螺杆转速为30r/min的速度下，经熔融、挤出、造粒后，得到PBAT预混料；
S2、将PBAT预混料、60kg颜料、2kg分散剂，以1000r/min的速度混合8min后，将混合后的物料置于双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的各区温度分别为一区温度为130℃、二区温度为140℃、三区温度为145℃、四区温度为150℃、五区温度为150℃、六区温度为140℃，机头温度为140℃，螺杆转速为30r/min的速度下，经熔融、挤出、造粒后，得到生物降解色母；
其中，颜料为粒径为1-5μm的普通金红石型钛白粉；增塑剂由重量比为4:3:1.5:1.5的微晶纤维素、乙基纤维素、柠檬酸三丁酯以及蓖麻油组成；分散剂为双硬脂酸酰胺。
实施例3：一种生物降解色母采用如下方法制备：
S1、取5kg聚己内酯以及8kg增塑剂在60℃的温度下混合均匀，将混合后的聚己内酯、增塑剂置于双螺杆挤出机中，加入40kg聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯,双螺杆挤出机的各区温度分别为一区温度为130℃、二区温度为135℃、三区温度为145℃、四区温度为150℃、五区温度为145℃、六区温度为135℃，机头温度为135℃，螺杆转速为30r/min的速度下，经熔融、挤出、造粒后，得到PBAT预混料；
S2、将PBAT预混料、65kg颜料、3kg分散剂，以1200r/min的速度混合5-10min后，将混合后的物料置于双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的各区温度分别为一区温度为130℃、二区温度为140℃、三区温度为145℃、四区温度为150℃、五区温度为150℃、六区温度为140℃，机头温度为140℃，螺杆转速为30r/min的速度下，经熔融、挤出、造粒后，得到生物降解色母；
其中，颜料为粒径为1-5μm的普通金红石型钛白粉；增塑剂由重量比为5:4:2:2的微晶纤维素、乙基纤维素、柠檬酸三丁酯以及蓖麻油组成；分散剂为芥酸酰胺。
实施例4：本实施例与实施例1的不同之处在于，在S2的原料中还添加了2kg相容剂，相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯。
实施例5：本实施例与实施例1的不同之处在于，在S2的原料中还添加了2kg相容剂，相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
实施例6：本实施例与实施例1的不同之处在于，颜料为由改性钛白粉的制备例1制备而得的钛白粉。
实施例7：本实施例与实施例1的不同之处在于，颜料为由改性钛白粉的制备例2制备而得的钛白粉。
实施例8：本实施例与实施例1的不同之处在于，颜料为由改性钛白粉的制备例3制备而得的钛白粉。
实施例9：本实施例与实施例1的不同之处在于，颜料为德固赛提供的型号为PRINTEX140V的色素炭黑。
实施例10：本实施例与实施例1的不同之处在于，颜料为改性炭黑的制备例1制备而得的炭黑。
实施例11：本实施例与实施例1的不同之处在于，颜料为改性炭黑的制备例2制备而得的炭黑。
实施例12：本实施例与实施例1的不同之处在于，颜料为改性炭黑的制备例3制备而得的炭黑。
实施例13：本实施例与实施例1的不同之处在于，颜料为武汉林宝莱生物科技有限公司提供的E2甜菜红色素。
实施例14：本实施例与实施例1的不同之处在于，颜料为西安浩天生物工程有限公司提供的E60栀子黄。
对比例
对比例1：本对比例与实施例1的不同之处在于，增塑剂仅由重量比为3:2的微晶纤维素、乙基纤维素组成。
对比例2：本对比例与实施例1的不同之处在于，增塑剂仅由重量比为1:1的柠檬酸三丁酯以及蓖麻油组成。
对比例3：本对比例与实施例1的不同之处在于，原料中的聚己内酯用等量的聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯代替。
对比例4：本对比例与实施例1的不同之处在于，原料中的钛白粉用改性钛白粉的制备例4制备而得。
对比例5：本对比例与实施例1的不同之处在于，原料中的炭黑用改性炭黑的制备例4制备而得。
性能检测试验
应用方法：称取100g PBAT，分别加入5g实施例1-14以及对比例1-5制备的色母粒，将其混合均匀后，置于吹膜机中，设置吹膜机的各项参数为，料筒一区温度为140℃、二区温度为145℃、三区温度为150℃、四区温度为155℃、五区温度为150℃、六区温度为145℃，机头温度为145℃，螺杆转速为60r/min，将PBAT树脂吹塑成膜，得到厚度为80μm的PBAT薄膜；按照如下方法，通过对薄膜的性能进行测试，以测试色母粒的性能，将测试结果示于表1；其中，薄膜的原料PBAT选自新疆蓝山屯河提供的牌号为TH801的PBAT树脂，其密度为1.21g/cm3，熔融指数(190℃，2.16kg)为4.0g/10min，拉伸强度≥25Mpa，断裂伸长率≥400％。
参考QB/T 1648-1992《聚乙烯着色母料》中的方法，对制品外观进行观察，通过观察薄膜表面是否有出现不规则的色点数，以验证色母在树脂中的分散均匀性；对于一等品，色点直径大于＞1.0mm以及＞0.6-1.0mm不允许出现，色点直径为0.3-0.6mm的色点数量≤5；分散度≤3。
转矩流变性能：通过测试色母粒的最高转矩，可以标准色母粒的加工流动性，从而反映色母粒中颜料与载体树脂的相容性，采用Brabender PLV-151型扭矩流变仪，取50g色母粒，试验温度为130℃，转速为30r/min，时间为10min；最高转矩值越小，则表示体系的黏度越低，则产品的加工流动性越好。
拉伸强度：按照GB/T13022-1991《塑料薄膜拉伸性能测试方法》中的方法进行测试。
遮盖力：采用Datacolor 650型测色仪，通过测定薄膜的透射率，并换算成标准膜厚(0.02mm)的光密度值。用光密度值可以表征遮盖力的大小，也可以反映颜料的分散情况，颜料分散越均匀、粒子越细小、光密度值越大，遮盖力越强，反之越小。在颜色测量中，光透射率用光谱透射比T来度量，其定义是当一束强度为I0的光照在薄膜上时，除反射外，部分光线被其中的颜料粒子散射和吸收，剩余部分透射，透射光强为I1，透射率O＝1/T＝I0/I1，光密度D＝lgO＝lgI0/I1。
着色力(白度值)：将薄膜试样通过Datacolor 650型测色仪，对其白度值进行测试，白度值越大，则白色母粒的着色力越好。
表1实施例1-14以及对比例1-5中的薄膜性能测试表
Figure BDA0002709303730000111
根据表1数据，实施例1-3中的薄膜的色点数量≤3，分散度个数≤2，最高转矩＜16.5，拉伸强度＞27Mpa，断裂伸长率＞420％，并且具有很好的遮色度以及着色力，说明采用本申请的原料制得的色母粒具有在可降解塑料中具有很好的分散性，对其具有很好的着色效果。
结合实施例1、实施例4以及实施例5可知，实施例4以及实施例5的色点数量、分散度、最高转矩明显低于实施例1的数据，实施例4以及实施例5的拉伸强度、断裂伸长率、遮盖力以及着色力明显高于实施例1的数据，说明当色母的原料中添加马来酸酐接枝聚乙烯或者马来酸酐接枝聚丙烯时，可以提高颜料与载体树脂的相容性，从而提高色母在塑料制品中的分散性以及着色力，并且在一定程度上可以提高制品的力学强度。
结合实施例、实施例6、实施例7以及实施例8可知，实施例6-8色点数量、分散度、最高转矩明显低于实施例1的数据，实施例4以及实施例5的拉伸强度、断裂伸长率、遮盖力以及着色力明显高于实施例1的数据，说明采用本申请的改性钛白粉的制备例制备而得的改性钛白粉相较于普通的钛白粉，其在聚合物中的团聚现象明显降低，可以明显提高其在载体树脂中的分散性，有利于改善白色色母的加工流动性，提高色母粒在塑料制品中的分散性以及其对塑料树脂的着色力。
结合实施例9、实施例10-12可知，将黑色色母用于塑料制品的加工时，实施例10-12的色点数量、分散度、最高转矩明显低于实施例9的数据，实施例10-12的拉伸强度、断裂伸长率、遮盖力以及着色力明显高于实施例9的数据，说明采用本申请的改性炭黑的制备例制备而得的改性炭黑相较于普通的色素炭黑，其在聚合物中的团聚现象明显降低，可以提高其在载体树脂中的分散性，不仅有利于改善黑色色母加工流动性，提高色母粒在塑料制品中的分散性以及其对塑料树脂的着色力，而且还对塑料制品具有一定的补强作用。
实施例14为红色色母，实施例15为黄色色母，实施例14以及实施例15的色点数量均≤5，分散度≤3，制品具有较好的力学性能以及遮盖力，说明采用本申请的红色色母以及黄色色母在塑料制品中同样具有较好的分散性以及遮盖力。
结合实施例1、对比例1以及对比例2可知，对比例1以及对比例2的的色点数量、分散度、最高转矩明显高于实施例1的数据，对比例1、对比例2的拉伸强度、断裂伸长率、遮盖力以及着色力明显低于实施例1的数据，说明采用本申请的增塑剂微晶纤维素、乙基纤维素、柠檬酸三丁酯以及蓖麻油具有很好的复配协同效果，可以提高载体树脂的塑性，提高其流动性，从而有利于提高颜料在载体树脂中的分散性，以提高色母在塑料制品中的分散效果。
结合实施例1、对比例3可知，对比例3的色点数量、分散度、最高转矩明显高于实施例1的数据，对比例3的拉伸强度、断裂伸长率、遮盖力以及着色力明显低于实施例1的数据，说明在色母的载体树脂中加入一定量的聚己内酯有利于改善体系的加工流动性，从而有利于提高颜料在载体树脂中的分散性，以提高色母在塑料制品中的分散效果。
结合实施例6、对比例4可知，对比例4的色点数量、分散度、最高转矩明显高于实施例6的数据，对比例4的拉伸强度、断裂伸长率、遮盖力以及着色力明显低于实施例6的数据，说明在对钛白粉进行改性处理时，将硅酸盐混合物的加入通过预先对钛白粉的表面进行处理，以提高后续氧化铝的包覆，从可以进一步提高钛白粉的分散性，改性色母粒的性能。
结合实施例10、对比例5可知，对比例5的色点数量、分散度、最高转矩明显高于实施例1的数据，对比例5的拉伸强度、断裂伸长率、遮盖力以及着色力明显低于实施例10的数据，说明在对炭黑进行改性处理时，加入由木质素、聚乙烯吡咯烷酮以及钛酸酯偶联剂处理后得到预处理木质素后，不仅可以提高炭黑色母在载体树脂中的分散性，而且还可以提高色母粒对塑料制品的补强效果。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (3)

1.一种生物降解色母，其特征在于，由包含如下重量份的原料制成：聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯30-40份、聚己内酯3-5份、颜料55-65份、增塑剂4-8份、分散剂1-3份以及相容剂0-2份；
所述增塑剂由重量比为3-5:2-4:1-2:1-2的微晶纤维素、乙基纤维素、柠檬酸三丁酯以及蓖麻油组成；
所述相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯中的一种；
所述颜料为炭黑；
所述炭黑在使用前采用如下方法进行改性处理：
a、以重量份数计，取100份炭黑以及300-500份浓硝酸溶液，在温度为60-70℃、搅拌速度为200-600r/min的速度下，搅拌反应6-8h，得到预处理炭黑；将预处理炭黑用水洗涤至中性后，干燥后，得到氧化炭黑；
b、取10份木质素与3-5份聚乙烯吡咯烷酮、0.1-0.2份钛酸酯偶联剂，以1000-2000r/min的速度研磨6-10h，得到预处理木质素；
c、将预处理木质素加入到氧化炭黑中，以1000-2000r/min的速度研磨20-24h，得到改性炭黑；
生物降解色母的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照比例，取聚己内酯以及增塑剂在50-60℃的温度下混合均匀，加入聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯，升温至130-150℃，经熔融、挤出、造粒后，得到PBAT预混料；
S2、将PBAT预混料、颜料、分散剂以及相容剂混合均匀后，在130-150℃的温度下，经熔融、挤出、造粒后，得到生物降解色母。
2.根据权利要求1所述的生物降解色母，其特征在于，所述分散剂为聚乙烯蜡、双硬脂酸酰胺、芥酸酰胺中的一种或它们的复合。
3.根据权利要求1所述的生物降解色母，其特征在于，PBAT预混料、颜料以及相容剂的混合速度为800-1200r/min，混合时间为5-10min。
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