改性塑料色母粒及其制备方法与流程

本发明属于色母粒领域，涉及一种改性塑料色母粒及其制备方法。
背景技术：
：塑料着色的方法可分为本体着色法和着色制剂法，但是颜料的分散性差、灰尘大着色效果不理想，因此通过色母粒着色法有效的解决了颜料的分散性问题，其中色母粒通过将颜料、分散剂和助剂加入载体树脂中，然后通过熔炼混合制备，使得制备的色母粒中具有颜料本身的色彩，但是颜料直接通过机械搅拌与载体树脂进行混合时，虽然加入分散剂，但是混合后的色料仍然不能完全达到均匀的效果，同时制备的色母粒本身在塑料中的分散性能一定，造成色母粒在着色时分散不均导致的着色不均匀，并且现有的色母粒不能实现自然降解，在使用到可降解塑料的染色中时，容易造成可降解塑料不能完全降解，进而造成污染，并且色母粒的耐候性影响塑料色彩的耐牢固性，现有的色母粒通常是在生产过程中直接加入抗氧剂，通过抗氧剂的作用实现色母粒的耐候性，但是抗氧剂不能均匀分散在色母粒中，造成不同部位的抗氧化能力不同，进而造成色母粒不同部位的性质发生改变。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种改性塑料色母粒及其制备方法，该色母粒的载体树脂有色聚丙烯酰胺树脂，通过直接在颜填料的表面发生聚合反应，使得颜填料的表面形成包覆层，包覆层为顺丁烯二酸酐与未完全皂化油脂的聚合物，聚合物中含有不饱和烯烃键，能够发生聚合反应，与丙烯酰胺和甲基丙烯酸三氟乙酯发生聚合，使得颜填料的表面接枝有氨基和大量的氟元素，氨基与大豆低聚肽之间通过戊二醛的交联作用，使得制备的有色聚丙烯酰胺树脂中心为颜填料，使得颜填料直接均匀分散包覆在载体树脂有色聚丙烯酰胺树脂中，进而使得制备的色母粒无需分散剂，既能达到色彩分布均匀，解决了现有色母粒直接将颜填料与载体树脂混合，虽然加入分散剂，但是混合后的色料仍然不能完全达到均匀的效果，同时制备的色母粒本身在塑料中的分散性能一定，造成色母粒在着色时分散不均导致的着色不均匀的问题。本发明载体树脂有色聚丙烯酰胺树脂中心为颜填料，颜填料的表面为顺丁烯二酸酐与未完全皂化油脂的聚合物，并且聚合物支链上接枝有大豆低聚肽，未完全皂化油脂能够在微生物的作用下分解，使得有色聚丙烯酰胺树脂实现分解，同时有色聚丙烯酰胺树脂于大豆低聚肽交联后，大豆低聚肽能够为微生物提供营养物质，使得微生物快速繁殖，使得色母粒分解速度更快，同时微生物作用于大豆低聚肽后能够快速分解，使得色母粒不同支链部位同时分解，提高分解效率，解决了现有色母粒不能快速分解，在对可降解塑料染色时，造成可降解塑料的分解性能减低的问题。本发明通过直接在载体树脂有色聚丙烯酰胺树脂表面聚合物的支链上接枝甲基丙烯酸三氟乙酯，不仅能够实现大量氟元素的固定，并且直接接枝使得载体树脂中的氟元素能够均匀分布在载体树脂的表面，使得载体树脂具有均匀的抗氧化能力，解决了现有色母粒通常是在生产过程中直接加入抗氧剂，通过抗氧剂的作用实现色母粒的耐候性，但是抗氧剂不能均匀分散在色母粒中，造成不同部位的抗氧化能力不同，进而造成色母粒不同部位的性质发生改变的问题。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种改性塑料色母粒，包括如下重量份的各组分：有色聚丙烯酰胺树脂63-69份、大豆低聚肽21-24份、戊二醛12-15份、水100份、增塑剂3-7份；其中有色聚丙烯酰胺树脂的具体制备过程如下：步骤1，取一定量的植物油，向其中加入质量分数为10％的氢氧化钠溶液，升温至80℃搅拌反应2h，将产物倒入分液漏斗中静置30min分层，下层为皂化后的水相，上层为未完全皂化的油脂，由于未完全皂化的油脂中含有酯基，使得未完全皂化的油脂不溶于水，通过分层取上层液；其中植物油为花生油、大豆油、棕榈油、桐油中的一种或多种，每千克植物油中加入350-370g质量分数为10％的氢氧化钠溶液；反应结构式如下；步骤2，将一定量的颜填料溶于水中，然后向其中加入顺丁烯二酸酐、对甲苯磺酸和sp-80，搅拌混合均匀；步骤3，升温至75℃后，向步骤2的混合溶液中逐滴加入步骤1中制备的上层液，边滴加边搅拌，滴加完全后恒温反应1h，然后进行过滤洗涤，得到表面接枝颜填料；由于顺丁烯二酸酐易溶于水，能够均匀的分散在颜填料的表面，而上层液则不溶于水，在一定温度下，颜填料表面的顺丁烯二酸酐与上层液发生反应，得到的产物覆盖接枝在颜填料表面，颜填料表面发生反应的具体反应结构式如下，其中每克颜填料中加入水9-10ml,加入顺丁烯二酸酐0.62-0.68g，加入对甲苯磺酸0.10-0.11g，加入sp-80体积0.85-0.93ml,加入上层液3.8-4.4ml；步骤4，将表面接枝颜料加入水中，混合均匀后加入反应容器中，然后向其中加入过氧化苯甲酰，升温至95℃后，向反应容器中逐滴加入丙烯酰胺和甲基丙烯酸三氟乙酯，边滴加边剧烈搅拌，滴加完全后升温至120℃反应5h，洗涤过滤后得到有色聚丙烯酰胺树脂；具体反应结构式如下，由于表面接枝颜料的表面的支链中含有不饱和烯烃键，能够发生聚合反应，并且支链上通过未完全皂化油脂与顺丁烯二酸酐进行交联，使得颜料表面的支链通过细菌对未完全皂化油脂的作用可以进行降解；其中每克表面接枝颜料中加入过氧化苯甲酰0.31-0.33g，加入丙烯酰胺0.17-0.20g，加入甲基丙烯酸三氟乙酯0.22-0.25g；一种改性塑料色母粒的制备方法，具体制备过程如下：第一步，将有色聚丙烯酰胺树脂溶于水中，搅拌混合均匀后加入反应容器中，然后其中加入大豆低聚肽，升温至80℃搅拌3-5min；第二步，恒温条件下，向第一步的反应容器中逐滴加入戊二醛溶液，边滴加边剧烈搅拌，滴加完全后恒温反应5-6h，过滤后得到支链化有色聚丙烯酰胺树脂，反应结构式如下，由于有色聚丙烯酰胺树脂的支链上含有端氨基，大豆低聚肽同时也含有端氨基，有色聚丙烯酰胺树脂上的端氨基与大豆低聚肽上的端氨基之间通过戊二醛进行交联，使得大豆低聚肽接枝在有色聚丙烯酰胺树脂支链上，增加了有色聚丙烯酰胺树脂上的支链数，进而提高产物的强度，同时大豆低聚肽可以为微生物提供营养物质，进而能够提高微生物的降解能力，并且色聚丙烯酰胺树脂本身能够降解，使得制备的色母粒能够快速的降解；第三步，将第二步中制备的支链化有色聚丙烯酰胺树脂加入开炼机中，在130℃下熔炼4-6min，然后向开炼机中加入增塑剂，熔炼8-10min待原料混合均匀，将得到的混合料在开炼机上压制成薄片；同时由于色填料本身包覆在色聚丙烯酰胺树脂内部，无需添加分散剂，色料均匀分散在色聚丙烯酰胺树脂中，使得制备的色母粒色彩均匀，并且耐色度较高；第四步，将第三步中炼制得到的薄片剪切成小颗粒状，制得改性塑料色母粒。本发明的有益效果：本发明色母粒的载体树脂有色聚丙烯酰胺树脂，通过直接在颜填料的表面发生聚合反应，使得颜填料的表面形成包覆层，包覆层为顺丁烯二酸酐与未完全皂化油脂的聚合物，聚合物中含有不饱和烯烃键，能够发生聚合反应，与丙烯酰胺和甲基丙烯酸三氟乙酯发生聚合，使得颜填料的表面接枝有氨基和大量的氟元素，氨基与大豆低聚肽之间通过戊二醛的交联作用，使得制备的有色聚丙烯酰胺树脂中心为颜填料，使得颜填料直接均匀分散包覆在载体树脂有色聚丙烯酰胺树脂中，进而使得制备的色母粒无需分散剂，既能达到色彩分布均匀，解决了现有色母粒直接将颜填料与载体树脂混合，虽然加入分散剂，但是混合后的色料仍然不能完全达到均匀的效果，同时制备的色母粒本身在塑料中的分散性能一定，造成色母粒在着色时分散不均导致的着色不均匀的问题。本发明载体树脂有色聚丙烯酰胺树脂中心为颜填料，颜填料的表面为顺丁烯二酸酐与未完全皂化油脂的聚合物，并且聚合物支链上接枝有大豆低聚肽，未完全皂化油脂能够在微生物的作用下分解，使得有色聚丙烯酰胺树脂实现分解，同时有色聚丙烯酰胺树脂于大豆低聚肽交联后，大豆低聚肽能够为微生物提供营养物质，使得微生物快速繁殖，使得色母粒分解速度更快，同时微生物作用于大豆低聚肽后能够快速分解，使得色母粒不同支链部位同时分解，提高分解效率，解决了现有色母粒不能快速分解，在对可降解塑料染色时，造成可降解塑料的分解性能减低的问题。本发明通过直接在载体树脂有色聚丙烯酰胺树脂表面聚合物的支链上接枝甲基丙烯酸三氟乙酯，不仅能够实现大量氟元素的固定，并且直接接枝使得载体树脂中的氟元素能够均匀分布在载体树脂的表面，使得载体树脂具有均匀的抗氧化能力，解决了现有色母粒通常是在生产过程中直接加入抗氧剂，通过抗氧剂的作用实现色母粒的耐候性，但是抗氧剂不能均匀分散在色母粒中，造成不同部位的抗氧化能力不同，进而造成色母粒不同部位的性质发生改变的问题。附图说明为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。图1为本发明未完全皂化植物油反应结构式；图2为本发明表面接枝颜料表面的支链反应结构式；图3为本发明色聚丙烯酰胺树脂反应结构式；图4为本发明支链化有色聚丙烯酰胺树脂反应结构式。具体实施方式结合图1、图2、图3和图4通过如下实施例进行详细说明：实施例1：有色聚丙烯酰胺树脂的具体制备过程如下：步骤1，取1kg花生油和大豆油的混合物，向其中加入350g质量分数为10％的氢氧化钠溶液，升温至80℃搅拌反应2h，将产物倒入分液漏斗中静置30min分层，下层为皂化后的水相，上层为未完全皂化的油脂，通过分层取上层液；步骤2，将100g颜填料溶于900ml水中，然后向其中加入62g顺丁烯二酸酐、10g对甲苯磺酸和85mlsp-80，搅拌混合均匀；步骤3，升温至75℃后，向步骤2的混合溶液中逐滴加入380ml步骤1中制备的上层液，边滴加边搅拌，滴加完全后恒温反应1h，然后进行过滤洗涤，得到表面接枝颜填料；步骤4，将100g表面接枝颜料加入水中，混合均匀后加入反应容器中，然后向其中加入31g过氧化苯甲酰，升温至95℃后，向反应容器中逐滴加入17g丙烯酰胺和22g甲基丙烯酸三氟乙酯，边滴加边剧烈搅拌，滴加完全后升温至120℃反应5h，洗涤过滤后得到有色聚丙烯酰胺树脂。实施例2：有色聚丙烯酰胺树脂的具体制备过程如下：步骤1，取1kg棕榈油和桐油的混合物，向其中加入370g质量分数为10％的氢氧化钠溶液，升温至80℃搅拌反应2h，将产物倒入分液漏斗中静置30min分层，下层为皂化后的水相，上层为未完全皂化的油脂，通过分层取上层液；步骤2，将100g颜填料溶于1l水中，然后向其中加入68g顺丁烯二酸酐、11g对甲苯磺酸和93mlsp-80，搅拌混合均匀；步骤3，升温至75℃后，向步骤2的混合溶液中逐滴加入440ml步骤1中制备的上层液，边滴加边搅拌，滴加完全后恒温反应1h，然后进行过滤洗涤，得到表面接枝颜填料；由于顺丁烯二酸酐易溶于水，能够均匀的分散在颜填料的表面，而上层液则不溶于水，在一定温度下，颜填料表面的顺丁烯二酸酐与上层液发生反应，得到的产物覆盖接枝在颜填料表面；步骤4，将100g表面接枝颜料加入水中，混合均匀后加入反应容器中，然后向其中加入33g过氧化苯甲酰，升温至95℃后，向反应容器中逐滴加入20g丙烯酰胺和25g甲基丙烯酸三氟乙酯，边滴加边剧烈搅拌，滴加完全后升温至120℃反应5h，洗涤过滤后得到有色聚丙烯酰胺树脂。实施例3：有色聚丙烯酰胺树脂的具体制备过程如下：步骤1，取1kg花生油和大豆油的混合物，向其中加入350g质量分数为10％的氢氧化钠溶液，升温至80℃搅拌反应2h，将产物倒入分液漏斗中静置30min分层，下层为皂化后的水相，上层为未完全皂化的油脂，通过分层取上层液；步骤2，将100g颜填料溶于900ml水中，然后向其中加入62g顺丁烯二酸酐、10g对甲苯磺酸和85mlsp-80，搅拌混合均匀；步骤3，升温至75℃后，向步骤2的混合溶液中逐滴加入380ml步骤1中制备的上层液，边滴加边搅拌，滴加完全后恒温反应1h，然后进行过滤洗涤，得到表面接枝颜填料；步骤4，将100g表面接枝颜料加入水中，混合均匀后加入反应容器中，然后向其中加入31g过氧化苯甲酰，升温至95℃后，向反应容器中逐滴加入37g丙烯酰胺，边滴加边剧烈搅拌，滴加完全后升温至120℃反应5h，洗涤过滤后得到有色聚丙烯酰胺树脂。实施例4：一种改性塑料色母粒的制备方法，具体制备过程如下：第一步，将有6.3kg实施例1制备的有色聚丙烯酰胺树脂溶于10kg水中，搅拌混合均匀后加入反应容器中，然后其中加入2.1kg大豆低聚肽，升温至80℃搅拌3-5min；第二步，恒温条件下，向第一步的反应容器中逐滴加入1.2kg戊二醛溶液，边滴加边剧烈搅拌，滴加完全后恒温反应5-6h，过滤后得到支链化有色聚丙烯酰胺树脂；第三步，将第二步中制备的支链化有色聚丙烯酰胺树脂加入开炼机中，在130℃下熔炼4-6min，然后向开炼机中加入0.3kg增塑剂，熔炼8-10min待原料混合均匀，将得到的混合料在开炼机上压制成薄片；第四步，将第三步中炼制得到的薄片剪切成小颗粒状，制得改性塑料色母粒。实施例5：一种改性塑料色母粒的制备方法，具体制备过程如下：第一步，将有6.9kg实施例2制备的有色聚丙烯酰胺树脂溶于10kg水中，搅拌混合均匀后加入反应容器中，然后其中加入2.4kg大豆低聚肽，升温至80℃搅拌3-5min；第二步，恒温条件下，向第一步的反应容器中逐滴加入1.5kg戊二醛溶液，边滴加边剧烈搅拌，滴加完全后恒温反应5-6h，过滤后得到支链化有色聚丙烯酰胺树脂；第三步，将第二步中制备的支链化有色聚丙烯酰胺树脂加入开炼机中，在130℃下熔炼4-6min，然后向开炼机中加入0.7kg增塑剂，熔炼8-10min待原料混合均匀，将得到的混合料在开炼机上压制成薄片；第四步，将第三步中炼制得到的薄片剪切成小颗粒状，制得改性塑料色母粒。实施例6：一种改性塑料色母粒的制备方法，具体制备过程如下：第一步，将有6.9kg实施例3制备的有色聚丙烯酰胺树脂溶于10kg水中，搅拌混合均匀后加入反应容器中，然后其中加入2.4kg大豆低聚肽，升温至80℃搅拌3-5min；第二步，恒温条件下，向第一步的反应容器中逐滴加入1.5kg戊二醛溶液，边滴加边剧烈搅拌，滴加完全后恒温反应5-6h，过滤后得到支链化有色聚丙烯酰胺树脂；第三步，将第二步中制备的支链化有色聚丙烯酰胺树脂加入开炼机中，在130℃下熔炼4-6min，然后向开炼机中加入0.7kg增塑剂，熔炼8-10min待原料混合均匀，将得到的混合料在开炼机上压制成薄片；第四步，将第三步中炼制得到的薄片剪切成小颗粒状，制得改性塑料色母粒。实施例7：一种改性塑料色母粒的制备方法，具体制备过程如下：第一步，将有6.9kg实施例1制备的有色聚丙烯酰胺树脂加入开炼机中，在130℃下熔炼4-6min，然后向开炼机中加入0.7kg增塑剂，熔炼8-10min待原料混合均匀，将得到的混合料在开炼机上压制成薄片；第二步，将第一步中炼制得到的薄片剪切成小颗粒状，制得改性塑料色母粒。实施例8：一种改性塑料色母粒的制备方法，具体制备过程如下：第一步，将有6.9kg聚丙烯酰胺树脂开炼机中，在130℃下熔炼4-6min，然后向开炼机中加入0.7kg增塑剂、颜填料，熔炼8-10min待原料混合均匀，将得到的混合料在开炼机上压制成薄片；第二步，将第一步中炼制得到的薄片剪切成小颗粒状，制得改性塑料色母粒。实施例9：对实施例4-8制备的改性塑料色母粒进行性能的测定，具体测定过程如下：(1)耐候性能的测试：将实施例4-8中制备的改性塑料色母粒在荧光紫外灯的照射下，分别作用0h、50h、100h、200h、400h，然后测定作用不同时间后色母粒的拉伸强度，结果如表1所示：表1：实施例4-8中制备的改性塑料色母粒在荧光紫外灯的照射不同时间后的拉伸强度(mpa)由表1可知，经过接枝甲基丙烯酸三氟乙酯的有色聚丙烯酰胺树脂中含有大量的氟元素，使得有色聚丙烯酰胺树脂具有较高的抗老化能力，同时有色聚丙烯酰胺树脂与大豆低聚肽交联后，使得有色聚丙烯酰胺树脂的支链含量增多，进而能够提高色母粒的拉伸强度；(2)微生物降解性能的测定：将实施例4-8中制备的改性塑料色母粒充分干燥至恒重，计为m0,然后地下埋于10cm处，每隔10天取出，然后用乙醇洗涤干净后干燥称量，计为m1，生物降解率＝(m0-m1)/m0×100％,测试结果如表2所示：表2：实施例4-8制备的改性塑料色母粒降解不同时间后的生物降解率实施例4实施例5实施例6实施例7实施例810天18.3％18.5％19.1％13.5％0.3％20天31.6％30.5％35.3％20.7％0.5％30天64.2％67.5％72.1％31.5％0.6％40天91.4％92.3％97.7％42.6％0.6％由表2可知，有色聚丙烯酰胺树脂是由未完全皂化油脂和顺丁烯二酸酐交联制备，未完全皂化油脂能够在微生物的作用下分解，使得有色聚丙烯酰胺树脂实现分解，同时有色聚丙烯酰胺树脂于大豆低聚肽交联后，大豆低聚肽能够为微生物提供营养物质，使得微生物快速繁殖，使得色母粒分解速度更快，同时微生物作用于大豆低聚肽后能够快速分解，使得色母粒不同支链部位同时分解，提高分解效率，并且在将甲基丙烯酸三氟乙酯替换为丙烯酰胺，使得有色聚丙烯酰胺树脂上氨基的数量增多，在与大豆低聚肽交联过程中，提高大豆低聚肽的接枝数量，进而能够提高降解率；(3)色母粒颜色分散：将实施例4-8中制备的改性塑料色母粒吹塑成0.1mm的薄膜，然后观察薄膜表面不同位置的颜色是否一致，结果如表3所示：表3：实施例4-8中制备的改性塑料色母粒颜色分布情况由表3可知，直接将颜填料包覆在有色聚丙烯酰胺树脂中，使得颜填料在树脂中分散均匀，同时树脂在于大豆低聚肽交联时，由于均匀交联作用不影响颜填料的分布，使得制备的色母粒无需分散剂即可实现很好的分散性能，进而使得的色母粒色彩均匀，与现有的直接在开炼机中添加颜填料直接混合相比，由于颜填料分散性较低，很难在树脂基体中均匀分散，造成色母粒色彩不均匀，进而影响色母粒的着色性，并且色聚丙烯酰胺树脂的主链上交叉聚合有未完全皂化的油脂，具有较高的分散性能和疏水性能，使得制备的色母粒分散性和疏水性能较高。以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属
技术领域：
技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。当前第1页12