[发明专利]一种高遮盖性生物降解色母粒制备工艺的优化方法

说明书

本发明属于塑料着色领域，提供了一种高遮盖性全生物降解色母粒制备的优化方法，将生物降解树脂、增塑剂、颜料放入双螺杆中进行造粒，在挤出机螺杆各区设置温度传感器，自动采集加工过程中工艺参数，采用响应面分析方法，将三元二次回归正交旋转实验用于制备工艺分析，用透光率表征遮盖性，用回归方程模拟双螺杆的加工过程中各种工艺条件(增塑剂配比、螺杆转速、温度)对遮盖性的影响并建立模型，从而可以快速、方便地获得生物降解色母料挤出造粒过程中影响遮盖性的因素，进而可根据影响大小来调控加工条件以得到相应符合遮盖性条件的色母粒，最终实现在生物降解色母粒制备过程中快速地获得高遮盖性生物降解色母料的最佳工艺参数。

技术领域

本发明属于塑料着色领域，尤其涉及一种高遮盖性生物降解色母粒制备工艺的优化方法。

技术背景

塑料已经成为当前世界上应用范围最广的材料，而随着全球石油资源稀缺和塑料使用造成的白色污染加剧，生物降解塑料成为绿色可持续发展的新材料开始进入市场并替代传统石油基塑料，以来缓解资源稀缺和白色污染。

随着生物降解塑料制品进入市场，为满足生物降解塑料制品的使用性，必须对生物降解塑料制品进行着色，就势必会用到色母粒，色母粒又称为颜料浓缩物，由颜料、载体树脂和助剂组成，近年来生产高浓色母粒最为热门，但是由于高浓色母粒加入了大量的色粉造成聚合物大分子运动困难，熔体粘度大大增加，给加工带来了较大的困难，难以得到较高遮盖性的色母粒。

目前CN102040817、CN101475695、和CN102746629都报道了聚乳酸色母粒的制备方法，它主要由聚乳酸、助剂、颜料按配方比例在搅拌机中混合均匀，然后将所得到的混合物在螺杆挤出机中进行熔融共混、造粒，得到色母粒，但它们在助剂中都加入了聚乙烯蜡、石蜡、EBS等石油基聚合物，大大降低了PLA材料的生物降解性，CN102040814公开了现有黑色母粒的载体材料与聚乳酸的相容性不好，影响到了聚乳酸基材料的机械性能和颜料的分散性，进而影响其着色效果、遮盖性等性能。

在专利CN102391626、CN104151800中公开了全生物降解聚乳酸色母粒的制备方法，其由助剂、生物降解树脂、填料混合后，加入到双螺杆挤出机中熔融造粒，其助剂全是使用生物降解材料如尿素、铝酸酯等，填料为淀粉、蛋白粉等生物材料，但是助剂对其遮盖性的应用性能的影响和工艺条件对其遮盖性的影响没有说明。目前针对增塑剂对生物降解色母粒遮盖性的工艺影响尚未见报道。

响应面优化法(RSM)是实验设计和统计学相结合的一种优化方法，它囊括了实验设计、建模、检验、模型的合适性、寻求最佳组合条件等众多优点，通过对过程的回归拟合和响应曲面的分析，可方便地求出相应于各因素水平的响应值。在各因素水平的响应值的基础上，可以找出预测的最优值以及相应的实验条件。把它用于高遮盖性色母粒的制备上，可以用较少的试验次数在工艺范围内找到遮盖性最高的工艺条件并且建立模型可预测制备所得色母粒的遮盖性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高遮盖性生物降解色母粒的优化制备方法，把响应面优化法创新的用于高遮盖性生物降解色母粒的制备上，在选定的工艺范围内，通过本发明找到最佳的工艺条件制备得到遮盖性最好的生物降解色母粒，并能对得到的生物降解色母粒的遮盖性进行工艺影响分析，拟合出各影响因素(工艺条件)对指标(遮盖性)的方程，模拟双螺杆的加工过程用于预测在一定工艺条件下所得生物降解色母粒的遮盖性。

本专利采用的三元二次回归正交旋转实验采取数据，对数据采用响应面的分析后，能少次数的在工艺范围内对所有数值采取分析，是对整个数集的分析，而不再是单点数据进行分析，分析范围广，所有工艺因素对色母粒遮盖性影响大小可视化、数据化、立体化，不再是传统单点数据扁平化的分析，不能覆盖工艺范围的全部。

在全生物降解色母粒中，需要使用小分子增塑剂代替传统聚烯烃分散剂增加色母粒的可加工性，加工条件的选择直接影响了色母粒的遮盖性，表现在透光率的变化上。