[go: up one dir, main page]

CN114058161B - 一种可完全生物降解塑料的黑色母粒 - Google Patents

一种可完全生物降解塑料的黑色母粒 Download PDF

Info

Publication number
CN114058161B
CN114058161B CN202111530629.3A CN202111530629A CN114058161B CN 114058161 B CN114058161 B CN 114058161B CN 202111530629 A CN202111530629 A CN 202111530629A CN 114058161 B CN114058161 B CN 114058161B
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
carbon black
lignin
weight
black
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111530629.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114058161A (zh
Inventor
曹畅
林文丹
崔永哲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Jiucai New Material Co ltd
Original Assignee
Guangdong Jiucai New Material Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Jiucai New Material Co ltd filed Critical Guangdong Jiucai New Material Co ltd
Priority to CN202111530629.3A priority Critical patent/CN114058161B/zh
Publication of CN114058161A publication Critical patent/CN114058161A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114058161B publication Critical patent/CN114058161B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • C08J3/226—Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques using a polymer as a carrier
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2467/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2467/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2467/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2467/04—Polyesters derived from hydroxy carboxylic acids, e.g. lactones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2497/00—Characterised by the use of lignin-containing materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02W90/10—Bio-packaging, e.g. packing containers made from renewable resources or bio-plastics

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

本发明提供一种可完全生物降解的黑色母粒，以聚对苯二甲酸‑己二酸丁二醇酯(PBAT)树脂为主，加入聚乙醇酸(PGA)进行共混改性，同时为了改善炭黑在PBAT/PGA共混体系中的分散性，加入环氧化木质素作为分散剂和相容剂，实现了各组分的均匀分散，具有良好的着色性能和生物可降解性能。在母粒的制备过程中加入有机溶剂促进炭黑的分散，并且在密炼混合之前再次除去溶剂进一步提高了炭黑的分散效果，工艺简单，成本较低，适合大规模工业生产，具有良好的经济效益和广阔的市场前景。

Description

一种可完全生物降解塑料的黑色母粒
技术领域
本发明涉及塑料色母粒技术领域，具体涉及一种可完全生物降解塑料的黑色母粒。
背景技术
高分子塑料的出现在为生产生活带来便捷的同时也引发了严重的白色污染问题，同时由于石油资源的不断减少，以石油为原料的传统塑料行业成本增加，因此以生物可降解材料替代传统塑料将成为研发热点。
目前，生物可降解材料主要有聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯、己二酸-对苯二甲酸-丁二酯共聚物、聚己内酯、聚羟基烷酸酯)、聚乙烯醇和聚-β-羟基丁酸酯等。为了赋予生物可降解材料新的物理化学性能，拓展其应用范围，需要通过双螺杆挤出机并添加各种分散助剂使颜料或填充粉料分散在生物可降解材料中，工艺繁琐且分散效果一般。其中，母粒又称为色母粒、塑料母粒，是由高比例的颜料或添加剂与热塑性树脂，经过良好分散而成的塑料着色剂，采用母粒与生物可降解材料进行填充改性时，只需将母粒与生物可降解材料简单共混即可，工艺简单方便。
其中，聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)是一种新型的生物可降解共聚酯，以对苯二甲酸、己二酸和丁二醇为原料，通过直接酯化或酯交换法聚合而成的可生物降解材料，兼具PBA和PET的性能，含有柔性的脂肪链段，保证了分子链具有良好的柔性；分子链中又含有苯环，从而提高了分子的热稳定性，具有较为广泛的应用。然而，PBAT存在者结晶性较差、熔体强度较低、易发生粘连、价格较高等问题，限制了其应用，需要对PBAT进行一定改性，达到降低成本和改善综合性能的效果。
与此同时，随着PBAT制品个性化和差别化的发展趋势，其向颜色多元化方向发展，对于着色的要求也在日益提高。目前，采用色母粒对PBAT进行着色时，普通色母粒由于流动性差，容易造成色母粒在PBAT中的分散均匀性欠佳，制备的产品颜色不稳定，容易掉色且色差不易控制。此外，普通色母粒的降解性能欠佳，使用普通色母粒进行着色还会影响PBAT产品的降解性能。因此，开发一种可完全生物降解塑料的黑色母粒很有必要。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种可完全生物降解的黑色母粒，以聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)树脂为主，加入聚乙醇酸(PGA)进行共混改性，同时为了改善炭黑在PBAT/PGA共混体系中的分散性，加入环氧化木质素作为分散剂和相容剂，实现了各组分的均匀分散，制备得到了可完全生物降解的黑色母粒，具有良好的着色性能和生物可降解性能。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案，一种可完全生物降解的黑色母粒，包括以下重量份的原料：
聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)70-90份，聚乙醇酸(PGA)30-50份，炭黑60-80份，环氧化木质素10-20份，纤维素纳米晶3-5份，增塑剂1-3份，偶联剂3-5份，抗氧剂0.5-2份；
所述环氧化木质素由以下制备方法制备而成，包括以下步骤：
(1)向木质素中加入20wt％的氢氧化钠溶液，溶解过滤除去不溶物，滤液用盐酸溶液调节pH值为2-3后过滤；将滤饼用蒸馏水充分洗涤至中性，烘干备用；
(2)称取步骤(1)处理的木质素100份，加入木质素重量1-3倍的N,N-二甲基甲酰胺升温至70-80℃充分溶解，并加入木质素重量0.5-1％的异辛酸亚锡，持续通入氮气；
(3)按照己内酯和丙交酯的摩尔比为3-5:1称取混合单体，混合单体用量为木质素重量的8-10倍，将混合单体加入到步骤(2)得到的反应体系中，升温至150-170℃，反应20-24h；反应结束后，烘干得到改性木质素；
(4)将步骤(3)制备得到的改性木质素与环氧氯丙烷按照重量比1:6-8混合均匀，升温至60-70℃后，加入20Wt％的氢氧化钠溶液，其中，氢氧化钠溶液用量与改性木质素的比例是5-8ml:1g，反应5-6h后，减压蒸馏除去未反应的环氧氯丙烷得到环氧化木质素。
优选地，所述聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)的重均分子量为80000-150000g/mol，熔融指数为10-15g/10min(190℃，2.16kg)；
所述聚乙醇酸(PGA)的重均分子量为50000-80000g/mol，熔融指数为5-10g/10min(230℃，2.16kg)；
所述炭黑的粒径为100-200nm，作为优选，所述炭黑经过以下方法进行改性，包括以下步骤：
(1)按照重量份计，称取炭黑100份，加入炭黑重量3-5倍的浓硝酸，升温至60±5℃，反应6-8h，过滤后，滤渣用水清洗至中性并干燥，备用；
(2)按照重量份计，将步骤(1)得到的炭黑100份，加入到炭黑重量3-5倍的二甲苯中，超声分散10-20min后，加入50-70份六亚甲基二异氰酸酯后，冰浴条件下反应20-40min后，升温至120±10℃后继续反应40-60min，结束后减压蒸馏除去未反应的六亚甲基二异氰酸酯和二甲苯，得到异氰酸酯改性的炭黑；
(3)取步骤(2)得到的异氰酸酯改性的炭黑100份，加入其重量3-5倍的二甲苯中，超声分散10-20min后，加入聚醚二元醇50-70份，并加入0.03-0.05份的二丁基二月桂酸锡，冰浴条件下反应20-40min后，升温至120±10℃后继续反应40-60min，结束后，过滤，将滤渣用水清洗干燥，得到改性炭黑。
优选的，所述聚醚二元醇的数均分子量为200-300g/mol。
所述纤维纳米晶的直径为20-30nm，长度为500-700nm；
所述增塑剂选自聚乙二醇、聚丙二醇、柠檬酸三丁酯的至少一种；
所述偶联剂为硅烷偶联剂，选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，环氧丁基三甲氧基硅烷的至少一种；
所述抗氧剂选自酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫酯类抗氧剂中的至少一种；优选地，选自2,6-二叔丁基苯酚，2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚，4-羟甲基-2,6-二叔丁基苯酚，2,6-二叔丁基-4-正丁基苯酚，亚磷酸三苯酯，亚磷酸三(壬基苯酯)，亚磷酸三异辛酯，亚磷酸三异癸酯，亚磷酸苯二异癸酯，硫代二丙酸二月桂酯，硫代二丙酸二硬脂醇酯的至少一种。
本发明的另一个目的在于提供一种可完全生物降解的黑色母粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将炭黑、纤维素纳米晶和偶联剂混合均匀后，在0-5℃下球磨10-20min；接着加入炭黑重量5-10倍的N,N-二甲基甲酰胺以及环氧化木质素后，超声分散20-40min；随后加入聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚乙醇酸(PGA)、增塑剂和抗氧剂搅拌均匀，升温至160±5℃继续搅拌除去N,N-二甲基甲酰胺后，转至密炼机中混炼40-60min，密炼温度控制在230-250℃；
(2)将步骤(1)的密炼产物转至双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到可完全生物降解的黑色母粒。
与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：
(1)本发明提供一种可完全生物降解的黑色母粒，以PBAT树脂为主，加入聚乙醇酸(PGA)进行共混改性，同时为了改善炭黑在PBAT/PGA共混体系中的分散性，加入环氧化木质素作为分散剂和相容剂，实现了各组分的均匀分散，制备得到了可完全生物降解的黑色母粒，具有良好的着色性能和生物可降解性能。
(2)本发明以改性木质素作为分散剂和相容剂，在木质素上接枝与PBAT和PGA结构类似的聚酯链段，以及能与PBAT和PGA发生反应的环氧基团，提供了PBAT和PGA的相容性，以及改善了炭黑在PBAT/PGA共混体系中的分散性。
(3)本发明在母粒的制备过程中加入有机溶剂促进炭黑的分散，并且在密炼混合之前再次除去溶剂进一步提高了炭黑的分散效果，制备得到了高黑度和光泽的黑色母粒，工艺简单，成本较低，适合大规模工业生产，具有良好的经济效益和广阔的市场前景。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
1.制备例
1.1环氧化木质素I的制备
环氧化木质素I由以下制备方法制备而成，包括以下步骤：
(1)向木质素中加入20wt％的氢氧化钠溶液，溶解过滤除去不溶物，滤液用盐酸溶液调节pH值为2后过滤；将滤饼用蒸馏水充分洗涤至中性，烘干备用；
(2)称取步骤(1)处理的木质素100份，加入木质素重量2倍的N,N-二甲基甲酰胺升温至80℃充分溶解，并加入木质素重量0.5％的异辛酸亚锡，持续通入氮气；
(3)按照己内酯和丙交酯的摩尔比为5:1称取混合单体，混合单体用量为木质素重量的10倍，将混合单体加入到步骤(2)得到的反应体系中，升温至170℃，反应20h；反应结束后，烘干得到改性木质素；
(4)将步骤(3)制备得到的改性木质素与环氧氯丙烷按照重量比1:6混合均匀，升温至70℃后，加入20Wt％的氢氧化钠溶液，其中，氢氧化钠溶液用量与改性木质素的比例是8ml:1g，反应6h后，减压蒸馏除去未反应的环氧氯丙烷得到环氧化木质素I。
1.2环氧化木质素II的制备
环氧化木质素II由以下制备方法制备而成，包括以下步骤：
(1)向木质素中加入20wt％的氢氧化钠溶液，溶解过滤除去不溶物，滤液用盐酸溶液调节pH值为3后过滤；将滤饼用蒸馏水充分洗涤至中性，烘干备用；
(2)称取步骤(1)处理的木质素100份，加入木质素重量3倍的N,N-二甲基甲酰胺升温至80℃充分溶解，并加入木质素重量0.8％的异辛酸亚锡，持续通入氮气；
(3)按照己内酯和丙交酯的摩尔比为4:1称取混合单体，混合单体用量为木质素重量的9倍，将混合单体加入到步骤(2)得到的反应体系中，升温至160℃，反应22h；反应结束后，烘干得到改性木质素；
(4)将步骤(3)制备得到的改性木质素与环氧氯丙烷按照重量比1:7混合均匀，升温至65℃后，加入20Wt％的氢氧化钠溶液，其中，氢氧化钠溶液用量与改性木质素的比例是6ml:1g，反应6h后，减压蒸馏除去未反应的环氧氯丙烷得到环氧化木质素II。
1.3环氧化木质素III的制备
环氧化木质素III由以下制备方法制备而成，包括以下步骤：
(1)向木质素中加入20wt％的氢氧化钠溶液，溶解过滤除去不溶物，滤液用盐酸溶液调节pH值为2后过滤；将滤饼用蒸馏水充分洗涤至中性，烘干备用；
(2)称取步骤(1)处理的木质素100份，加入木质素重量3倍的N,N-二甲基甲酰胺升温至70℃充分溶解，并加入木质素重量1％的异辛酸亚锡，持续通入氮气；
(3)按照己内酯和丙交酯的摩尔比为3:1称取混合单体，混合单体用量为木质素重量的8倍，将混合单体加入到步骤(2)得到的反应体系中，升温至170℃，反应24h；反应结束后，烘干得到改性木质素；
(4)将步骤(3)制备得到的改性木质素与环氧氯丙烷按照重量比1:8混合均匀，升温至70℃后，加入20Wt％的氢氧化钠溶液，其中，氢氧化钠溶液用量与改性木质素的比例是8ml:1g，反应5h后，减压蒸馏除去未反应的环氧氯丙烷得到环氧化木质素III。
1.4炭黑的改性处理
所述炭黑的粒径为100-200nm，经过以下方法进行改性，包括以下步骤：
(1)按照重量份计，称取炭黑100份，加入炭黑重量5倍的浓硝酸，升温至60±5℃，反应8h，过滤后，滤渣用水清洗至中性并干燥，备用；
(2)按照重量份计，将步骤(1)得到的炭黑100份，加入到炭黑重量5倍的二甲苯中，超声分散20min后，加入70份六亚甲基二异氰酸酯后，冰浴条件下反应40min后，升温至120±10℃后继续反应60min，结束后减压蒸馏除去未反应的六亚甲基二异氰酸酯和二甲苯，得到异氰酸酯改性的炭黑；
(3)取步骤(2)得到的异氰酸酯改性的炭黑100份，加入其重量4倍的二甲苯中，超声分散20min后，加入聚醚二元醇70份，并加入0.03份的二丁基二月桂酸锡，冰浴条件下反应40min后，升温至120±10℃后继续反应60min，结束后，过滤，将滤渣用水清洗干燥，得到改性炭黑I，所述聚醚二元醇的数均分子量为210g/mol。
2.实施例
2.1实施例1
一种可完全生物降解的黑色母粒，包括以下重量份的原料：聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)90份，聚乙醇酸(PGA)40份，炭黑70份，环氧化木质素I15份，纤维素纳米晶4份，增塑剂2份，偶联剂5份，抗氧剂0.5份；
所述聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)的重均分子量为90000g/mol，熔融指数为15g/10min(190℃，2.16kg)；所述聚乙醇酸(PGA)的重均分子量为50000g/mol，熔融指数为10g/10min(230℃，2.16kg)；所述炭黑的粒径为200nm，所述纤维纳米晶的直径为30nm，长度为700nm；所述增塑剂为聚乙二醇；所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷；所述抗氧剂为2,6-二叔丁基苯酚。
上述一种可完全生物降解的黑色母粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将炭黑、纤维素纳米晶和偶联剂混合均匀后，在0℃下球磨20min；接着加入炭黑重量10倍的N,N-二甲基甲酰胺以及环氧化木质素I后，超声分散30min；随后加入聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚乙醇酸(PGA)、增塑剂和抗氧剂搅拌均匀，升温至160±5℃继续搅拌除去N,N-二甲基甲酰胺后，转至密炼机中混炼60min，密炼温度控制在250℃；
(2)将步骤(1)的密炼产物转至双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到可完全生物降解的黑色母粒。
2.2实施例2
一种可完全生物降解的黑色母粒，包括以下重量份的原料：聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)75份，聚乙醇酸(PGA)35份，炭黑60份，环氧化木质素II 10份，纤维素纳米晶3份，增塑剂1份，偶联剂4份，抗氧剂1份；
所述聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)的重均分子量为120000g/mol，熔融指数为13g/10min(190℃，2.16kg)；所述聚乙醇酸(PGA)的重均分子量为70000g/mol，熔融指数为8g/10min(230℃，2.16kg)；所述炭黑的粒径为150nm；所述纤维纳米晶的直径为25nm，长度为600nm；所述增塑剂为柠檬酸三丁酯；所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；所述抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯。
上述一种可完全生物降解的黑色母粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将炭黑、纤维素纳米晶和偶联剂混合均匀后，在5℃下球磨15min；接着加入炭黑重量6倍的N,N-二甲基甲酰胺以及环氧化木质素II后，超声分散40min；随后加入聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚乙醇酸(PGA)、增塑剂和抗氧剂搅拌均匀，升温至160±5℃继续搅拌除去N,N-二甲基甲酰胺后，转至密炼机中混炼50min，密炼温度控制在240℃；
(2)将步骤(1)的密炼产物转至双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到可完全生物降解的黑色母粒。
2.3实施例3
一种可完全生物降解的黑色母粒，包括以下重量份的原料：聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)80份，聚乙醇酸(PGA)30份，炭黑80份，环氧化木质素III 20份，纤维素纳米晶5份，增塑剂3份，偶联剂3份，抗氧剂2份；
所述聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)的重均分子量为140000g/mol，熔融指数为13g/10min(190℃，2.16kg)；所述聚乙醇酸(PGA)的重均分子量为80000g/mol，熔融指数为7g/10min(230℃，2.16kg)；所述炭黑的粒径为180nm；所述纤维纳米晶的直径为30nm，长度为700nm；所述增塑剂为聚丙二醇；所述偶联剂为环氧丁基三甲氧基硅烷；所述抗氧剂为4-羟甲基-2,6-二叔丁基苯酚。
上述一种可完全生物降解的黑色母粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将炭黑、纤维素纳米晶和偶联剂混合均匀后，在0℃下球磨20min；接着加入炭黑重量8倍的N,N-二甲基甲酰胺以及环氧化木质素III后，超声分散40min；随后加入聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚乙醇酸(PGA)、增塑剂和抗氧剂搅拌均匀，升温至160±5℃继续搅拌除去N,N-二甲基甲酰胺后，转至密炼机中混炼50min，密炼温度控制在250℃；
(2)将步骤(1)的密炼产物转至双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到可完全生物降解的黑色母粒。
2.4实施例4
一种可完全生物降解的黑色母粒，包括以下重量份的原料：聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)70份，聚乙醇酸(PGA)50份，炭黑70份，环氧化木质素II 10-20份，纤维素纳米晶4份，增塑剂2份，偶联剂4份，抗氧剂0.5份；
所述聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)的重均分子量为100000g/mol，熔融指数为14g/10min(190℃，2.16kg)；所述聚乙醇酸(PGA)的重均分子量为60000g/mol，熔融指数为8g/10min(230℃，2.16kg)；所述炭黑的粒径为200nm；所述纤维纳米晶的直径为25nm，长度为650nm；所述增塑剂为聚乙二醇；所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷；所述抗氧剂为2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚。
上述一种可完全生物降解的黑色母粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将炭黑、纤维素纳米晶和偶联剂混合均匀后，在3℃下球磨15min；接着加入炭黑重量7倍的N,N-二甲基甲酰胺以及环氧化木质素后，超声分散30min；随后加入聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚乙醇酸(PGA)、增塑剂和抗氧剂搅拌均匀，升温至160±5℃继续搅拌除去N,N-二甲基甲酰胺后，转至密炼机中混炼40min，密炼温度控制在230℃；
(2)将步骤(1)的密炼产物转至双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到可完全生物降解的黑色母粒。
2.5实施例5
选用改性炭黑I替换炭黑，其余组成和工艺与实施例4完全一致。
3.对比例
3.1对比例1
用改性木质素替换环氧化木质素II，其余组成和工艺与实施例4完全一致，其中，改性木质素的制备方法，包括以下步骤：
(1)向木质素中加入20wt％的氢氧化钠溶液，溶解过滤除去不溶物，滤液用盐酸溶液调节pH值为3后过滤；将滤饼用蒸馏水充分洗涤至中性，烘干备用；
(2)称取步骤(1)处理的木质素100份，加入木质素重量3倍的N,N-二甲基甲酰胺升温至80℃充分溶解，并加入木质素重量0.8％的异辛酸亚锡，持续通入氮气；
(3)按照己内酯和丙交酯的摩尔比为4:1称取混合单体，混合单体用量为木质素重量的9倍，将混合单体加入到步骤(2)得到的反应体系中，升温至160℃，反应22h；反应结束后，烘干得到改性木质素。
3.2对比例2
用木质素替换环氧化木质素II，其余组成和工艺与实施例4完全一致，其中，木质素经过以下方法进行处理，包括以下步骤：向木质素中加入20wt％的氢氧化钠溶液，溶解过滤除去不溶物，滤液用盐酸溶液调节pH值为3后过滤；将滤饼用蒸馏水充分洗涤至中性，烘干备用。
3.3对比例3
不含纤维素纳米晶，其余组成和和工艺与实施例4完全一致。
4.性能测试
4.1表面光泽度测试
称取实施例1-5和对比例1-3制备得到的可完全生物降解的黑色母粒，加入PBAT树脂(重均分子量150000，熔融指数(190℃，2.16Kg)为15g/10min)中，加入量为1％，在250℃下注塑制备尺寸长*宽*厚为100mm*100mm*2mm的方板，方板表面光亮，采用表面光泽度计测试组合物表面光泽度读取60°的数值结果。
4.2分散性测试
称取实施例1-5和对比例1-3制备得到的可完全生物降解的黑色母粒，加入PBAT树脂(重均分子量150000，熔融指数(190℃，2.16Kg)为15g/10min)中，加入量为1％，在250℃下吹制厚度为80μm的薄膜，测试色点(粒径大于10μm)的数量。
4.3转矩流变性能
取50g可完全生物降解的黑色母粒，升温至250℃，控制转速为30r/min，时间为10min，采用转矩流变仪测试最高转矩(N·m)。
4.4水蒸汽阻隔测试
称取实施例1-5和对比例1-3制备得到的可完全生物降解的黑色母粒，加入PBAT树脂(重均分子量150000，熔融指数(190℃，2.16Kg)为15g/10min)中，加入量为1％，在250℃下吹制厚度为80μm的薄膜，测试水蒸汽透过系数(g.cm/cm2.s.Pa)。
经过测试，实施例1-5和对比例1-3制备得到的可完全生物降解的黑色母粒的测试结果见表1。
表1
编号 光泽度/60° 色点数/m<sup>2</sup> 最高转矩/N·m 水蒸汽透过系数/g.cm/cm2.s.Pa
实施例1 82 8 18.5 0.85×10<sup>-12</sup>
实施例2 83 7 17.8 0.92×10<sup>-12</sup>
实施例3 80 8 19.2 0.89×10<sup>-12</sup>
实施例4 81 9 19.3 0.95×10<sup>-12</sup>
实施例5 85 5 18.2 0.82×10<sup>-12</sup>
对比例1 75 15 22.3 1.5×10<sup>-12</sup>
对比例2 70 24 25.1 1.8×10<sup>-12</sup>
对比例3 79 12 20.5 1.05×10<sup>-12</sup>
从表1的试验数据可以发现，本发明提供了一种可完全生物降解的黑色母粒，具有良好的表面质量，且各组分具有较好的相容性，炭黑的分散较为均匀以及较高的加工性能和水蒸汽阻隔性能。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种可完全生物降解的黑色母粒，其特征在于：包括以下重量份的原料：
聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)70-90份，聚乙醇酸(PGA)30-50份，炭黑60-80份，环氧化木质素10-20份，纤维素纳米晶3-5份，增塑剂1-3份，偶联剂3-5份，抗氧剂0.5-2份；
所述环氧化木质素由以下制备方法制备而成，包括以下步骤：
(1)向木质素中加入20wt％的氢氧化钠溶液，溶解过滤除去不溶物，滤液用盐酸溶液调节pH值为2-3后过滤；将滤饼用蒸馏水充分洗涤至中性，烘干备用；
(2)称取步骤(1)处理的木质素100份，加入木质素重量1-3倍的N,N-二甲基甲酰胺升温至70-80℃充分溶解，并加入木质素重量0.5-1％的异辛酸亚锡，持续通入氮气；
(3)按照己内酯和丙交酯的摩尔比为3-5:1称取混合单体，混合单体用量为木质素重量的8-10倍，将混合单体加入到步骤(2)得到的反应体系中，升温至150-170℃，反应20-24h；反应结束后，烘干得到改性木质素；
(4)将步骤(3)制备得到的改性木质素与环氧氯丙烷按照重量比1:6-8混合均匀，升温至60-70℃后，加入20w t％的氢氧化钠溶液，其中，氢氧化钠溶液用量与改性木质素的比例是5-8ml:1g，反应5-6h后，减压蒸馏除去未反应的环氧氯丙烷得到环氧化木质素。
2.根据权利要求1所述的一种可完全生物降解的黑色母粒，其特征在于：所述聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)的重均分子量为80000-150000g/mol，熔融指数为10-15g/10min，测试条件为190℃，2.16kg。
3.根据权利要求1所述的一种可完全生物降解的黑色母粒，其特征在于：所述聚乙醇酸(PGA)的重均分子量为50000-80000g/mol，熔融指数为5-10g/10min，测试条件为230℃，2.16kg。
4.根据权利要求1所述的一种可完全生物降解的黑色母粒，其特征在于：所述炭黑的粒径为100-200nm。
5.根据权利要求4所述的一种可完全生物降解的黑色母粒，其特征在于：所述炭黑经过以下方法进行改性，包括以下步骤：
(1)按照重量份计，称取炭黑100份，加入炭黑重量3-5倍的浓硝酸，升温至60±5℃，反应6-8h，过滤后，滤渣用水清洗至中性并干燥，备用；
(2)按照重量份计，将步骤(1)得到的炭黑100份，加入到炭黑重量3-5倍的二甲苯中，超声分散10-20min后，加入50-70份六亚甲基二异氰酸酯后，冰浴条件下反应20-40min后，升温至120±10℃后继续反应40-60min，结束后减压蒸馏除去未反应的六亚甲基二异氰酸酯和二甲苯，得到异氰酸酯改性的炭黑；
(3)取步骤(2)得到的异氰酸酯改性的炭黑100份，加入其重量3-5倍的二甲苯中，超声分散10-20min后，加入聚醚二元醇50-70份，并加入0.03-0.05份的二丁基二月桂酸锡，冰浴条件下反应20-40min后，升温至120±10℃后继续反应40-60min，结束后，过滤，将滤渣用水清洗干燥，得到改性炭黑。
6.根据权利要求5所述的一种可完全生物降解的黑色母粒，其特征在于：所述聚醚二元醇的数均分子量为200-300g/mol。
7.根据权利要求1所述的一种可完全生物降解的黑色母粒，其特征在于：所述纤维纳米晶的直径为20-30nm，长度为500-700nm。
8.根据权利要求1所述的一种可完全生物降解的黑色母粒，其特征在于：所述增塑剂选自聚乙二醇、聚丙二醇、柠檬酸三丁酯的至少一种；所述偶联剂为硅烷偶联剂，选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，环氧丁基三甲氧基硅烷的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种可完全生物降解的黑色母粒，其特征在于：所述抗氧剂选自酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫酯类抗氧剂中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的一种可完全生物降解的黑色母粒，其特征在于：所述抗氧剂选自2,6-二叔丁基苯酚，2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚，4-羟甲基-2,6-二叔丁基苯酚，2,6-二叔丁基-4-正丁基苯酚，亚磷酸三苯酯，亚磷酸三(壬基苯酯)，亚磷酸三异辛酯，亚磷酸三异癸酯，亚磷酸苯二异癸酯，硫代二丙酸二月桂酯，硫代二丙酸二硬脂醇酯的至少一种。
11.根据权利要求1-10任一项所述的一种可完全生物降解的黑色母粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将炭黑、纤维素纳米晶和偶联剂混合均匀后，在0-5℃下球磨10-20min；接着加入炭黑重量5-10倍的N,N-二甲基甲酰胺以及环氧化木质素后，超声分散20-40min；随后加入聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚乙醇酸(PGA)、增塑剂和抗氧剂搅拌均匀，升温至160±5℃继续搅拌除去N,N-二甲基甲酰胺后，转至密炼机中混炼40-60min，密炼温度控制在230-250℃；
(2)将步骤(1)的密炼产物转至双螺杆挤出机中挤出造粒，即得到可完全生物降解的黑色母粒。
CN202111530629.3A 2021-12-14 2021-12-14 一种可完全生物降解塑料的黑色母粒 Active CN114058161B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111530629.3A CN114058161B (zh) 2021-12-14 2021-12-14 一种可完全生物降解塑料的黑色母粒

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111530629.3A CN114058161B (zh) 2021-12-14 2021-12-14 一种可完全生物降解塑料的黑色母粒

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114058161A CN114058161A (zh) 2022-02-18
CN114058161B true CN114058161B (zh) 2022-08-23

Family

ID=80229496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111530629.3A Active CN114058161B (zh) 2021-12-14 2021-12-14 一种可完全生物降解塑料的黑色母粒

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114058161B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116102854B (zh) * 2022-12-13 2023-08-04 湖北宜化降解新材料有限公司 一种高木质素含量聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯的制备方法
CN117534932B (zh) * 2023-10-08 2024-07-26 广东易聚源塑业科技有限公司 一种具有消音的自润滑、高耐磨poe母粒及其制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005248139A (ja) * 2004-02-03 2005-09-15 Toyobo Co Ltd 顔料マスターバッチおよびこれらからなる樹脂組成物並びに成形品
CN104109349A (zh) * 2013-04-19 2014-10-22 上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司 一种通用性全生物降解色母料及其制备方法
CN108976737A (zh) * 2018-07-24 2018-12-11 北京工商大学 一种木质素作颜料的生物降解色母料及其制备方法与用途
CN112143184B (zh) * 2020-09-29 2022-11-29 青岛周氏塑料包装有限公司 一种生物降解色母及其制备方法
CN112574539A (zh) * 2020-12-21 2021-03-30 青岛润兴塑料新材料有限公司 一种高分散、高炭黑含量的可完全生物降解垃圾袋用黑色母粒
CN113603908A (zh) * 2021-09-09 2021-11-05 吴春秋 一种可降解环保塑料母粒及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114058161A (zh) 2022-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114058161B (zh) 一种可完全生物降解塑料的黑色母粒
CN114316542B (zh) 一种高强度可生物降解塑料及其制备方法
CN104312121B (zh) 高韧性透明聚乳酸薄膜及其制备方法
CN111286168A (zh) 一种生物降解聚酯/纤维素复合吹膜材料及其制备方法
CN113736088B (zh) 一种聚倍半硅氧烷，一种pla合金及一种吸管料
CN111072938B (zh) 一种低熔点聚酯及其制备方法
CN115403904B (zh) 一种可生物降解的pbat色母粒及其制备的纤维
CN113896952B (zh) 一种高透明度醋酸纤维素材料及其制备方法
CN113234291B (zh) 一种聚苯乙烯炭黑母粒及其制备方法
CN110713700B (zh) 一种聚酯复合材料及其制备方法和应用
CN118063883A (zh) 一种耐磨抗菌的pp塑料
CN114316593B (zh) 一种工程塑料用着色母粒及其制备方法
CN113402857B (zh) 一种木质素/pbat复合材料及其制备方法与应用
CN113429749A (zh) 一种高透明低熔指热塑性聚酯弹性体及其制备方法
CN115160775A (zh) 一种抗色变扩链改性再生尼龙6材料及其制备方法和应用
CN115216093A (zh) 一种环保型可降解塑料袋及其制备方法
CN117986829B (zh) 一种环保可降解高强度复合塑料包装袋
CN114957937B (zh) 一种一次注塑成型的高分子材料
CN113308101B (zh) 一种消光可降解日化瓶及其制备方法
CN117757234A (zh) 一种多组分聚酯颗粒的制作工艺
CN114672142B (zh) 一种pbt组合物及其制备方法与应用
CN113045836B (zh) 一种可降解高抗冲聚苯乙烯树脂及其制备方法
CN115286908B (zh) 一种氢化蓖麻油增塑生物降解树脂及其制备方法
CN114015222B (zh) 一种高色素炭黑母粒及其制备方法
CN112266586B (zh) 一种高韧性petg材料及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant