一種用植物源色素染色的pla基環保塑料及其製備方法

2023-05-28 11:20:56

專利名稱：一種用植物源色素染色的pla 基環保塑料及其製備方法
一種用植物源色素染色的PLA基環保塑料及其製備方法技術領域：
本發明涉及一種環保型可生物降解塑料，特別是涉及一種利用植物源色素染色的可生物降解塑料。背景技術：
色素分為天然色素和合成色素。隨著社會的發展和人們生活水平的提高，越來越多的人們對於在各種環境中使用的合成色素提出了質疑。與此同時，大量的研究報告指出， 幾乎所有的合成色素都不能向人類提供健康收益，某些合成色素甚至會危害人體產生毒性、致瀉性、致突性(基因突變)或致癌作用。與人們對合成色素的危害性認識越來越深入相對應，天然色素越來越受到重視。與合成色素截然不同的是，天然色素不僅沒有毒性，有的還有一定的營養，甚至一定的藥理作用；其可再生，可分解，節約能源，符合當今綠色環保的需要。目前，開發研製天然色素，利用天然色素代替人工合成色素已經成為食品、化妝品、 印染、紙張、皮革等多種行業的發展趨勢。但是，其對於可生物降解材料的染色及應用研究中，國內外還無相關報導。
發明內容
本發明的目的是提供一種用植物源色素染色的PLA基環保塑料及其製備方法，以解決上述現有技術的不足。
為了實現上述目的，本發明一種用植物源色素染色的PLA基環保塑料採用如下技術方案
一種用植物源色素染色的PLA基環保塑料，包括PLA基可生物降解塑料基質和分散於其中的植物源色素，所述植物源色素與所述PLA基可生物降解塑料基質的質量比為 (0. 01-20) 100 ；
所述植物源色素從含有植物源色素的植物中提取出；所述含有植物源色素的植物為含有水溶性色素的植物或含有脂溶性色素的植物；
所述植物源色素的提取方法為將含有植物源色素的植物洗淨、乾燥、粉碎；將已粉碎的植物按質量份1 (1-50)用溶劑提取，冷卻至室溫後抽濾，將濾液濃縮，冷凍乾燥， 得到粉末狀植物源色素；所述提取方法為在室溫下浸泡1 50h，或在20-80°C下超聲波提取0. l-15h ；所述超聲波的頻率為10-80KHZ，交替時間為30_60s ；對於脂溶性色素所述溶劑為己烷、二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯中的一種；對於水溶性色素所述溶劑為體積濃度為0-100%的乙醇、甲醇、丙酮、Na2CO3水溶液中的一種。
含有水溶性色素的植物包括黃酮類、蒽醌類以及其它一些共軛系統且含有助色基團的各類化合物的植物；含有脂溶性色素的植物包括葉綠素或胡蘿蔔素類化合物的植物。
所述胡蘿蔔素為四萜類胡蘿蔔素。
含有植物源色素的植物及其部位為茜草的根、紅花的花、蘇木的木、石榴的皮、洋蔥的皮、棠梨的葉、番紅花的花、紫檀的木、紫草的根、紫草的葉、虎杖的莖、藎草的葉、桅子的花、黃櫨的木、地黃的根、桔子的皮、小檗的木、小檗的皮、薑黃的根、黃芩的根、鬱金的根、 大黃的根、銀杏的葉、槐樹的花蕾、柘樹的木、鴨蹠草的花、菘藍的葉、蓼藍的葉、馬藍的葉、 木蘭的葉、麻櫟的果殼、胡桃的皮、紫蘇的葉、烏梅的果實、五倍子的蟲癭、烏桕的葉、狼把草的莖、狼把草的葉、黃荊的莖、桑的果、荼的葉、楊梅的皮、黑豆的果實、薯莨的根、鼠麴草的莖、鼠麴草的葉、菠菜的葉、天竺葵的花、菊花的花、蘿蔔的皮和葡萄的皮。
所述PLA基可生物降解塑料基質選自PLA或PLA基共聚物；PLA基共聚物為二元共聚物或三元共聚物；所述二元共聚物為PLA-co-PCL、PLA-co-PBS, PLA-co-(PBS-OH) 或PLA-co-(PBS-COOH) ；二元共聚物中PLA的質量分數為10-99% ；所述三元共聚物為 PLA-c。-PCL-c。-PBS、PLA-co-PCL-co- (PBS-OH)或 PLA-c。-PCL_c。-(PBS-C00H)；三元共聚物中PLA的質量分數為10-98%，PCL的質量分數為1_50%，PBS、PBS-OH或PBS-C00H的質量分數為1_50%。
所述植物源色素為一種色素或兩種以上植物源色素的混合物。
所述植物源色素為兩種以上植物源色素以任意比例混合的混合物。
為了實現上述目的，本發明一種用植物源色素染色的PLA基環保塑料的製備方法採用如下技術方案
第一步、植物源色素的提取將含有植物源色素的植物洗淨、乾燥、粉碎；將已粉碎的植物按質量份1 (1-50)用溶劑提取，冷卻至室溫後抽濾，將濾液濃縮，冷凍乾燥， 得到粉末狀植物源色素；提取方法為在室溫下浸泡1 50h，或在20-80°C下超聲波提取 0. l"15h ；所述超聲波的頻率為10-80KHZ，交替時間為30_60s ；對於脂溶性色素所述溶劑為己烷、二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯中的一種；對於水溶性色素所述溶劑為乙醇、甲醇、 丙酮、Na2CO3水溶液中的一種；
第二步、混煉步驟將PLA基可生物降解塑料母粒放入密煉機中加熱，待完全熔融後，外摻的質量百分比為0. 01-20%的植物源染料、在80-160°C混煉2-60min，待自然冷卻後取下製得本發明用植物源色素染色的PLA基環保塑料。
PLA基可生物降解塑料基質熔融後加入植物源色素進行混煉的溫度為90-140°C。
與現有技術相比，本發明具有以下優點
(一)本發明通過簡單快捷的方法提取了多種不同色彩的植物源色素，通過單色或復配製得多種色彩繽紛用植物源色素染色的PLA基環保塑料，其基材及添加物均可生物降解，對人體及生態無害，彌補了合成色素的弊端。
( 二)本發明製得的用植物源色素染色的PLA基環保塑料中，植物源色素與PLA基可生物降解塑料有較好的相容性，能夠充分改善PLA基可生物降解塑料的拉伸複合和斷裂伸長率，具有較好的耐溶劑性，能夠作為成核劑改變塑料的結晶性能，同時利於微生物在植物源色素嵌於PLA基可生物降解塑料處附著，在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90%以上。
(三)本發明製得的用植物源色素染色的PLA基環保塑料，其色素部分均具有特定的生理活性，能夠達到一定的保健作用。
(四)本發明製得的用植物源色素染色的PLA基環保塑料為可再生資源，不依賴於石油、天然氣等礦產資源，來源豐富，節能環保，是現有著色塑料的良好替代品。具體實施方式

本發明主要包括以下步驟
第一步、從含有水溶性色素包括黃酮類、蒽醌類以及其它一些共軛系統且含有助色基團的各類化合物，或脂溶性色素包括葉綠素和胡蘿蔔素類(四萜類)化合物的植物中提取植物源色素。
第二步、將第一步提取出的植物源色素和PLA基可生物降解塑料母粒放入密煉機中進行混煉以製得本發明用植物源色素染色的PLA基環保塑料。
第一步中植物源色素的提取方法為將植物洗淨、乾燥、粉碎；將已粉碎的植物按質量份1 (1-50)用溶劑提取，冷卻至室溫後抽濾，將濾液濃縮，冷凍乾燥，得到粉末狀植物源色素；所述提取方法為在室溫下浸泡1 50h，或在20-80°C下超聲波提取0. l-15h ；所述超聲波的頻率為10-80KHZ，交替時間為30-60s。對於脂溶性色素所述溶劑為己烷、二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯中的一種。對於水溶性色素所述溶劑為體積濃度為(0-100%)的乙醇、甲醇、丙酮、Na2CO3水溶液中的一種。
本發明第一步中含有水溶性色素包括黃酮類、蒽醌類以及其它一些共軛系統且含有助色基團的各類化合物，或脂溶性色素包括葉綠素和胡蘿蔔素類(四萜類)化合物的植物及其提取部位包括茜草(根)、紅花(花)、蘇木(木)、石榴(皮)、洋蔥(皮)、棠梨 (葉)、番紅花(花)、紫檀(木)、紫草(根、葉)、虎杖(莖)、藎草(葉)、桅子(花)、黃櫨 (木)、地黃(根)、桔子(皮)、小檗(木、皮)、薑黃(根)、黃芩(根)、鬱金(根)、大黃 (根)、銀杏(葉)、槐樹(花蕾)、柘樹(木)、鴨蹠草(花)、菘藍(葉)、蓼藍(葉)、馬藍 (葉)、木蘭(葉)、麻櫟(果殼)、胡桃(皮)、紫蘇(葉)、烏梅(果實)、五倍子(蟲癭)、 烏桕(葉)、狼把草(莖、葉)、黃荊(莖)、桑(果)、荼(葉)、楊梅(皮)、黑豆(果實)、薯莨(根)、鼠麴草(莖、葉)、菠菜(葉)、天竺葵(花)、菊花(花)、蘿蔔(皮)和葡萄(皮)寸。
第二步的混煉步驟為將PLA基可生物降解塑料母粒放入密煉機中加熱，待完全熔融後，外摻的質量百分比為0. 01-20%的植物源染料、在80-160°C混煉2-60min，待自然冷卻後取下製得本發明用植物源色素染色的PLA基環保塑料。
本發明中用的PLA基可生物降解塑料主要是聚乳酸(PLA)及PLA基共聚物，所述PLA基可生物降解塑料基質選自PLA及PLA基共聚物，其共聚物包括PLA-C0-PCL、 PLA-co-PBS、PLA-co-(PBS-OH) ,PLA-co-(PBS-COOH)的二元共聚物或PLA-co-PCL-co-PB S、 PLA-co-PCL-co-(PBS-OH)、PLA-co-PCL-co-(PBS-C00H)的三元共聚物；所述 PLA-co-PCL、 PLA-co-PBS、PLA-co-(PBS-OH)、PLA-co-(PBS-C00H)的二元共聚物中 PLA 的質量分數為 10-99% ；所述 PLA-co-PCL-co-PBS、PLA-co-PCL-co-(PBS-OH) ,PLA-co-PCL-co- (PBS-C00H) 的三元共聚物中PLA的質量分數為10-98%，PCL的質量分數為1-50%，PBS、PBS-0H、 PBS-C00H的質量分數為1-50%。
下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
實施例一
第一步，將黃芩(根)洗淨、乾燥、粉碎；將已粉碎的植物按質量份1 50的料液比用乙醇在室溫下浸泡24h後，抽濾，將濾液濃縮，冷凍乾燥，得到黃褐色粉末狀植物源色素；
第二步，將可生物降解材料PLA母粒放入密煉機中加熱，待上述PLA母粒完全熔融後，在其中外摻質量百分比為0.01%的第一步提取出的植物源黃芩色素，在125°C混煉 IOmin,使加入的物料攪拌混勻，待自然冷卻後取下便製得用植物源黃芩色素染色的PLA基環保塑料。
本實施例的效果是製得的用植物源黃芩色素染色的PLA基環保塑料為黃褐色， 斷裂伸長率6. 4%，拉伸強度48. 92MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90%以上，且具有較廣的抗菌譜，其對痢疾桿菌、白喉桿菌、綠膿桿菌、 葡萄球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌、腦膜炎球菌以及金黃色葡萄球菌等均有抑制作用，成型加工後用途廣泛。
實施例二
第一步，將黃芩(根)洗淨、乾燥、粉碎；將已粉碎的植物按質量份1 1的料液比用丙酮在25°C，超聲頻率25KHz 45KHz並以60s的時間交替下超聲波提取1.證，冷卻至室溫後，抽濾，將濾液濃縮，冷凍乾燥，到黃褐色粉末狀植物源色素；
第二步，將可生物降解材料PLA母粒放入密煉機中加熱，待上述PLA母粒完全熔融後，在其中外摻質量百分比為10%的第一步提取出的植物源黃芩色素，在105°C混煉 15min，使加入的物料攪拌混勻，待自然冷卻後取下便製得用植物源黃芩色素染色的PLA 基環保塑料。
本實施例的效果是製得的用植物源黃芩色素染色的PLA基環保塑料為黃褐色， 斷裂伸長率5. 2%，拉伸強度44. 38MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90%以上，且具有較廣的抗菌譜，其對痢疾桿菌、白喉桿菌、綠膿桿菌、 葡萄球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌、腦膜炎球菌以及金黃色葡萄球菌等均有抑制作用，成型加工後用途廣泛。
實施例三
第一步，將黃芩(根)洗淨、乾燥、粉碎；將已粉碎的植物按質量份1 15的料液比用60%乙醇在40°C，超聲頻率IOKHz 50KHz並以35s的時間交替下超聲波提取lh，冷卻至室溫後，抽濾，將濾液濃縮，冷凍乾燥，到黃褐色粉末狀植物源色素；
第二步，將可生物降解材料PLA-co-PCL(PLA的質量分數為15% )母粒放入密煉機中加熱，待上述PLA-co-PCL母粒完全熔融後，在其中外摻質量百分比為20%的第一步提取出的植物源黃芩色素，在90°C混煉35min，使加入的物料攪拌混勻，待自然冷卻後取下便製得用植物源黃芩色素染色的PLA基環保塑料。
本實施例的效果是製得的用植物源黃芩色素染色的PLA基環保塑料為黃褐色， 斷裂伸長率15. 6%，拉伸強度40. 57MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6 個月後降解率均能達到90%以上，且具有較廣的抗菌譜，其對痢疾桿菌、白喉桿菌、綠膿桿菌、葡萄球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌、腦膜炎球菌以及金黃色葡萄球菌等均有抑制作用，成型加工後用途廣泛。
實施例四
第一步，將黃芩(根)洗淨、乾燥、粉碎；將已粉碎的植物按質量份1 42的料液比用85%乙醇在室溫下浸泡50h後，抽濾，將濾液濃縮，冷凍乾燥，到黃褐色粉末狀植物源色素；
第二步，將可生物降解材料PLA-co-PCL (PLA的質量分數為85% )母粒放入密煉機中加熱，待上述PLA-co-PCL母粒完全熔融後，在其中外摻質量百分比為9%的第一步提取出的植物源黃芩色素，在95°C混煉30min，使加入的物料攪拌混勻，待自然冷卻後取下便製得用植物源黃芩色素染色的PLA基環保塑料。
本實施例的效果是製得的用植物源黃芩色素染色的PLA基環保塑料為黃褐色， 斷裂伸長率9. 9%，拉伸強度53. SlMPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90%以上，且具有較廣的抗菌譜，其對痢疾桿菌、白喉桿菌、綠膿桿菌、 葡萄球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌、腦膜炎球菌以及金黃色葡萄球菌等均有抑制作用，成型加工後用途廣泛。
實施例五
第一步，將黃芩(根)洗淨、乾燥、粉碎；將已粉碎的植物按質量份1 25的料液比用55%甲醇在30°C，超聲頻率40KHz 80KHz並以40s的時間交替下超聲波提取2. 5h， 冷卻至室溫後，抽濾，將濾液濃縮，冷凍乾燥，到黃褐色粉末狀植物源色素；
第二步，將可生物降解材料PLA-C0-PBS (PLA質量分數50% )母粒放入密煉機中加熱，待上述PLA-C0-PBS母粒完全熔融後，在其中外摻質量百分比為0. 5%的第一步提取出的植物源黃芩色素，在120°C混煉8min，使加入的物料攪拌混勻，待自然冷卻後取下便製得用植物源黃芩色素染色的PLA基環保塑料。
本實施例的效果是製得的用植物源黃芩色素染色的PLA基環保塑料為黃褐色， 斷裂伸長率8. 3%，拉伸強度35. 97MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90%以上，且具有較廣的抗菌譜，其對痢疾桿菌、白喉桿菌、綠膿桿菌、 葡萄球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌、腦膜炎球菌以及金黃色葡萄球菌等均有抑制作用，成型加工後用途廣泛。
實施例六
第一步，將黃芩(根)洗淨、乾燥、粉碎；將已粉碎的植物按質量份1 35的料液比用0. 05% Na2CO3在45°C，超聲頻率35KHz 60KHz並以30s的時間交替下超聲波提取 15h，冷卻至室溫後，抽濾，將濾液濃縮，冷凍乾燥，到黃褐色粉末狀植物源色素；
第二步，將可生物降解材料PLA-C0- (PBS-OH) (PLA質量分數20 % )母粒放入密煉機中加熱，待上述PLA-C0-(PBS-OH)母粒完全熔融後，在其中外摻質量百分比為4. 5%的第一步提取出的植物源黃芩色素，在135°C混煉aiiin，使加入的物料攪拌混勻，待自然冷卻後取下便製得用植物源黃芩色素染色的PLA基環保塑料。
本實施例的效果是製得的用植物源黃芩色素染色的PLA基環保塑料為黃褐色， 斷裂伸長率8. 9%，拉伸強度33. 59MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90%以上，且具有較廣的抗菌譜，其對痢疾桿菌、白喉桿菌、綠膿桿菌、 葡萄球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌、腦膜炎球菌以及金黃色葡萄球菌等均有抑制作用，成型加工後用途廣泛。
實施例七
第一步，將黃芩(根)洗淨、乾燥、粉碎；將已粉碎的植物按質量份1 36的料液比用0. 02% Na2CO3在室溫下浸泡3 後，抽濾，將濾液濃縮，冷凍乾燥，到黃褐色粉末狀植物源色素；
第二步，將可生物降解材料PLA-C0- (PBS-COOH) (PLA質量分數90 % )母粒放入密8煉機中加熱，待上述PLA-C0-(PBS-COOH)母粒完全熔融後，在其中外摻質量百分比為6%的第一步提取出的植物源黃芩色素，在100°C混煉^min，使加入的物料攪拌混勻，待自然冷卻後取下便製得用植物源黃芩色素染色的PBS基環保塑料。
本實施例的效果是製得的用植物源黃芩色素染色的PLA基環保塑料為黃褐色， 斷裂伸長率 . 4%，拉伸強度42. 46MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90%以上，且具有較廣的抗菌譜，其對痢疾桿菌、白喉桿菌、綠膿桿菌、 葡萄球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌、腦膜炎球菌以及金黃色葡萄球菌等均有抑制作用，成型加工後用途廣泛。
實施例八
第一步，將黃芩(根)洗淨、乾燥、粉碎；將已粉碎的植物按質量份1 8的料液比用蒸餾水在55°C，超聲頻率25KHz 65KHz並以50s的時間交替下超聲波提取llh，冷卻至室溫後，抽濾，將濾液濃縮，冷凍乾燥，到黃褐色粉末狀植物源色素；
第二步，將可生物降解材料PLA-co-PCL-co-PBS (PCL質量分數10 %，PBS質量分數 20% )母粒放入密煉機中加熱，待上述PLA-co-PCL-co-PBS母粒完全熔融後，在其中外摻質量百分比為12. 5%的第一步提取出的植物源黃芩色素，在110°C混煉llmin，使加入的物料攪拌混勻，待自然冷卻後取下便製得用植物源黃芩色素染色的PLA基環保塑料。
本實施例的效果是製得的用植物源黃芩色素染色的PLA基環保塑料為黃褐色， 斷裂伸長率 . 8%，拉伸強度30. 68MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90%以上，且具有較廣的抗菌譜，其對痢疾桿菌、白喉桿菌、綠膿桿菌、 葡萄球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌、腦膜炎球菌以及金黃色葡萄球菌等均有抑制作用，成型加工後用途廣泛。
實施例九
第一步，將黃芩(根)洗淨、乾燥、粉碎；將已粉碎的植物按質量份1 25的料液比用45%甲醇在37°C，超聲頻率20KHz 70KHz並以4 的時間交替下超聲波提取1. 6h， 冷卻至室溫後，抽濾，將濾液濃縮，冷凍乾燥，到黃褐色粉末狀植物源色素；
第二步，將可生物降解材料PLA-co-PCL-co- (PBS-OH) (PCL 質量分數 20 %，PBS-OH 質量分數50% )母粒放入密煉機中加熱，待上述PLA-CO-PCL-CO-(PBS-0H)母粒完全熔融後，在其中外摻質量百分比為1.5%的第一步提取出的植物源黃芩色素，在115°C混煉 17min,使加入的物料攪拌混勻，待自然冷卻後取下便製得用植物源黃芩色素染色的PLA基環保塑料。
本實施例的效果是製得的用植物源黃芩色素染色的PLA基環保塑料為黃褐色， 斷裂伸長率6. 9%，拉伸強度28. 93MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90%以上，且具有較廣的抗菌譜，其對痢疾桿菌、白喉桿菌、綠膿桿菌、 葡萄球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌、腦膜炎球菌以及金黃色葡萄球菌等均有抑制作用，成型加工後用途廣泛。
實施例十
第一步，將黃芩(根)洗淨、乾燥、粉碎；將已粉碎的植物按質量份1 33的料液比用38%丙酮在M°C，超聲頻率15KHz 35KHz並以5 的時間交替下超聲波提取3. 5h， 冷卻至室溫後，抽濾，將濾液濃縮，冷凍乾燥，到黃褐色粉末狀植物源色素；
第二步，將可生物降解材料PLA-co-PCL-co- (PBS-OH) (PCL 質量分數 30 %，PBS-OH 質量分數5 % )母粒放入密煉機中加熱，待上述PLA-co-PCL-co- (PBS-OH)母粒完全熔融後，在其中外摻質量百分比為5. 5%的第一步提取出的植物源黃芩色素，在130°C混煉 5min，使加入的物料攪拌混勻，待自然冷卻後取下便製得用植物源黃芩色素染色的PLA基環保塑料。
本實施例的效果是製得的用植物源黃芩色素染色的PLA基環保塑料為黃褐色， 斷裂伸長率8. 2%，拉伸強度37. 34MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90%以上，且具有較廣的抗菌譜，其對痢疾桿菌、白喉桿菌、綠膿桿菌、 葡萄球菌、鏈球菌、肺炎雙球菌、腦膜炎球菌以及金黃色葡萄球菌等均有抑制作用，成型加工後用途廣泛。
實施例i^一 二十
實施例十一 二十將上述實施例一 十中的黃芩(根)替換為番紅花(花)；實施例十一 二十製得的用植物源番紅花色素染色的PLA基環保塑料性狀為紅色；斷裂伸長率5. 2 14. 9%，拉伸強度四.58 63MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90%以上，且具有較好的保肝護肝、抗炎免疫等保健作用，成型加工後用途廣泛。
實施例二 i^一 三十
實施例二十一 三十將上述實施例一 十中的黃芩(根)替換為菘藍(葉)，將各種溶劑替換為己烷、二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯中的一種；實施例二十一 三十製得的用植物源番紅花色素染色的PLA基環保塑料狀為綠色粉末；斷裂伸長率5. 7 15. 7%，拉伸強度27. 07 49. 09MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90%以上，且具有較好的抗病毒抗菌作用，成型加工後用途廣泛。
實施例三i^一 四十
實施例三十一 四十將上述實施例一 十中的黃芩(根)替換為茜草(根)，然後將步驟一中提取出的植物源茜草色素分別與按照實施例一 十中的方法提取出的植物源黃芩色素，按質量比為1 (1 50)的比例復配，然後再與PLA及PLA基共聚物混煉。 實施例三十一 四十製得的用復配色素的環保塑料性狀為橘紅色粉末；斷裂伸長率4. 9 14. 2 %，拉伸強度25. 87 46. 43MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90%以上，且其除具有廣譜的抗菌性外，還具有較好的止血功能，成型加工後用途廣泛。
實施例四i^一
實施例四十一將上述實施例一中的黃芩(根)替換為大黃(根)；實施例四十一製得的用植物源大黃色素染色的PLA基環保塑料性狀為黃色；斷裂伸長率6. 1%，拉伸強度 47. 37MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90%以上，且具有較好的抗葡萄球菌、溶血性鏈球菌、淋病球菌、白喉桿菌、傷寒桿菌、痢疾桿菌、流感病毒、孤兒病毒、B肝病毒、脊髓灰質炎病毒及其他敏感微生物等作用，成型加工後用途廣泛。
實施例四十二
實施例四十二將上述實施例二中的黃芩(根)替換為烏梅(果實)；實施例四十二製得的用植物源烏梅色素染色的PLA基環保塑料性狀為黑褐色；斷裂伸長率5. 4%，拉伸強度45. SlMPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90% 以上，且對多種致病菌，如痢疾桿菌、大腸桿菌、傷寒桿菌、副傷寒桿菌、百日咳桿菌、腦膜炎雙球菌具有抑制作用，同時兼具防老抗衰的保健作用，成型加工後用途廣泛。
實施例四十三
實施例四十三將上述實施例三中的黃芩(根)替換為五倍子(蟲癭)；實施例四十三製得的用植物源烏梅色素染色的PLA基環保塑料性狀為黑褐色；斷裂伸長率 13. 7%，拉伸強度42. 49MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90%以上，且對金黃色葡萄球菌、鏈球菌、肺炎球菌以及傷寒、副傷寒、痢疾、炭疽、 白喉、綠膿桿菌均有明顯的抑菌或殺菌作用，成型加工後用途廣泛。
實施例四十四
實施例四十四將上述實施例四步驟一中的黃芩(根)分別替換為菊花(花)和虎杖(根)，並將兩次提取出的植物源菊花色素與虎杖色素按照1 1的比例復配；然後按照步驟二與PLA基共聚物進行混煉。實施例四十四製得的用植物源菊花色素與虎杖色素復配染色的PLA基環保塑料性狀為金黃色；斷裂伸長率9. 1 %，拉伸強度45. 92MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90%以上，且具有抗菌、抗病毒、鎮靜、保肝、抗腫瘤、止血等多種保健作用，成型加工後用途廣泛。
實施例四十五
實施例四十五將上述實施例五步驟一中的黃芩(根)替換為洋蔥(皮)，將實施例六步驟一中的黃芩(根)替換為薑黃(根)，並將兩次提取出的植物源洋蔥色素與薑黃色素按照1 10的比例復配；然後按照實施例五步驟二與PLA基共聚物進行混煉。實施例四十五製得的用植物源洋蔥色素與薑黃色素復配染色的PLA基環保塑料性狀為橙色；斷裂伸長率7. 6%，拉伸強度38. 24MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90%以上，且具有較強的殺菌作用，能抵禦流感病毒，有提神等保健作用， 成型加工後用途廣泛。
實施例四十六
實施例四十六將上述實施例七步驟一中的黃芩(根)分別替換為蘇木(木)和紅花(花)，將實施例八步驟一中的黃芩(根)替換為紫草(根)，並將三次提取出的植物源蘇木色素、紅花色素與紫草色素按照1 2 3的比例復配；然後按照實施例七步驟二與PLA 基共聚物進行混煉。實施例四十六製得的用植物源洋蔥色素與薑黃色素復配染色的PLA基環保塑料性狀為紫紅色；斷裂伸長率6. 6%，拉伸強度43. 55MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90%以上，且具有抗病原微生物、抗腫瘤、活血、散瘀、鎮靜、鎮痛和抗驚等保健作用，成型加工後用途廣泛。
實施例四十七
實施例四十六將上述實施例九步驟一中的黃芩(根)分別替換為石榴(皮)和紫草(葉)；將實施例十步驟一中的黃芩(根)分別替換為馬藍(葉)和木蘭(葉)，溶劑替換為乙酸乙酯，並將四次提取出的植物源蘇木色素、紅花色素與紫草色素按照1 3 5 10 的比例復配；然後按照實施例九步驟二與PLA基共聚物進行混煉。實施例四十六製得的用植物源洋蔥色素與薑黃色素復配染色的PLA基環保塑料性狀為藍紫色；斷裂伸長率5. 7%,拉伸強度25. 59MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90%以上，且具有抗菌、抗病毒、抗癌、消腫止痛、明耳目等保健作用，成型加工後用途廣泛。
本發明中所列各種含有水溶性色素包括黃酮類、蒽醌類以及其它一些共軛系統且含有助色基團的各類化合物，或脂溶性色素包括葉綠素和胡蘿蔔素類(四萜類)化合物的植物中提取植物源色素的均可按照實施例一 十或實施例二十一 三十進行提取，所提取的色素以一種色素或兩種以上植物源色素的混合物與PLA基可生物降解材料混煉製得環保塑料，植物源色素與PLA基可生物降解塑料基質的質量比為(0.01-20) 100;製得色彩繽紛的用植物源色素染色的環保塑料；斷裂伸長率4. 7 16. 1%，拉伸強度24. 63 56. 44MPa ；在堆肥、活性汙泥、土壤中放置6個月後降解率均能達到90%以上，能夠達到一定的保健作用，成型加工後用途廣泛。
本發明上述實施例中採用國家標準GB1040-1992塑料拉伸試驗方法測試環保塑料的伸長率和拉伸強度。
本發明上述實施例中計算降解率的方法為將製得的環保塑料以一定比例大小放入堆肥、活性汙泥、土壤中，每隔7天取樣一次記錄質量損失(每個樣三個平行樣)，連續取樣6個月。質量損失率公式為D = (m0-mt)/m0X100% ；其中mQ為降解前膜的原始質量；mt 為降解t天后膜的剩餘質量。
本發明將植物源色素與PLA及PLA基共聚物等可生物降解材料混煉，彌補了現今合成染料有毒有機物質排放的弊端，且賦予了環保塑料美麗的色彩。植物源色素作為天然可再生產品，無害於環境，且改變了 PLA及其共聚物可生物降解材料的結晶度，利於微生物在色素結晶處附著，使塑料產品在廢棄後更容易降解的同時，改善了塑料的斷裂伸長率和拉伸強度。使用過程植物源色素可隨降解材料的降解過程緩慢釋放，發揮其特定的生理活性，達到一定的保健作用。由於該塑料節能環保，可廣泛應用於各種場合，可用於工業化大規模生產。1權利要求
1.一種用植物源色素染色的PLA基環保塑料，其特徵在於包括PLA基可生物降解塑料基質和分散於其中的植物源色素，所述植物源色素與所述PLA基可生物降解塑料基質的質量比為(0.01-20) 100 ；所述植物源色素從含有植物源色素的植物中提取出；所述含有植物源色素的植物為含有水溶性色素的植物或含有脂溶性色素的植物；所述植物源色素的提取方法為將含有植物源色素的植物洗淨、乾燥、粉碎；將已粉碎的植物按質量份1 (1-50)用溶劑提取，冷卻至室溫後抽濾，將濾液濃縮，冷凍乾燥，得到粉末狀植物源色素；所述提取方法為在室溫下浸泡1 50h，或在20-8(TC下超聲波提取 0. l"15h ；所述超聲波的頻率為10-80KHZ，交替時間為30_60s ；對於脂溶性色素所述溶劑為己烷、二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯中的一種；對於水溶性色素所述溶劑為體積濃度為 0-100%的乙醇、甲醇、丙酮、Na2CO3水溶液中的一種。
2.根據權利要求1所述的一種用植物源色素染色的PLA基環保塑料，其特徵在於含有水溶性色素的植物包括黃酮類、蒽醌類以及其它一些共軛系統且含有助色基團的各類化合物的植物；含有脂溶性色素的植物包括葉綠素或胡蘿蔔素類化合物的植物。
3.根據權利要求2所述的一種用植物源色素染色的PLA基環保塑料，其特徵在於所述胡蘿蔔素為四萜類胡蘿蔔素。
4.根據權利要求1所述的一種用植物源色素染色的PLA基環保塑料，其特徵在於含有植物源色素的植物及其部位為茜草的根、紅花的花、蘇木的木、石榴的皮、洋蔥的皮、棠梨的葉、番紅花的花、紫檀的木、紫草的根、紫草的葉、虎杖的莖、藎草的葉、桅子的花、黃櫨的木、地黃的根、桔子的皮、小檗的木、小檗的皮、薑黃的根、黃芩的根、鬱金的根、大黃的根、 銀杏的葉、槐樹的花蕾、柘樹的木、鴨蹠草的花、菘藍的葉、蓼藍的葉、馬藍的葉、木蘭的葉、 麻櫟的果殼、胡桃的皮、紫蘇的葉、烏梅的果實、五倍子的蟲癭、烏桕的葉、狼把草的莖、狼把草的葉、黃荊的莖、桑的果、荼的葉、楊梅的皮、黑豆的果實、薯莨的根、鼠麴草的莖、鼠麴草的葉、菠菜的葉、天竺葵的花、菊花的花、蘿蔔的皮和葡萄的皮。
5.如權利要求1所述用植物源色素染色的PLA基環保塑料，其特徵在於所述PLA基可生物降解塑料基質選自PLA或PLA基共聚物；PLA基共聚物為二元共聚物或三元共聚物； 所述二元共聚物為PLA-co-PCL、PLA-co-PBS、PLA-co-(PBS-OH)或 PLA-co-(PBS-C00H)； 二元共聚物中PLA的質量分數為10-99 所述三元共聚物為PLA-C0-PCL-C0-PBS、 PLA-co-PCL-co- (PBS-OH)或 PLA-co-PCL-co- (PBS-C00H)；三元共聚物中 PLA 的質量分數為 10-98%，PCL 的質量分數為 1-50%, PBS, PBS-OH 或 PBS-C00H 的質量分數為 1_50%。
6.如權利要求1所述用植物源色素染色的PLA基環保塑料，其特徵在於所述植物源色素為一種色素或兩種以上植物源色素的混合物。
7.如權利要求1所述用植物源色素染色的PLA基環保塑料，其特徵在於所述植物源色素為兩種以上植物源色素以任意比例混合的混合物。
8.如權利要求1至7中任一項所述用植物源色素染色的PLA基環保塑料的製備方法， 其特徵在於，其包括以下步驟第一步、植物源色素的提取將含有植物源色素的植物洗淨、乾燥、粉碎；將已粉碎的植物按質量份1 (1-50)用溶劑提取，冷卻至室溫後抽濾，將濾液濃縮，冷凍乾燥，得到粉末狀植物源色素；提取方法為在室溫下浸泡1 50h，或在20-80°C下超聲波提取0. l-15h ；所述超聲波的頻率為10-80KHZ，交替時間為30-60s ；對於脂溶性色素所述溶劑為己烷、二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯中的一種；對於水溶性色素所述溶劑為體積濃度為0-100%的乙醇、甲醇、丙酮、Na2CO3水溶液中的一種；第二步、混煉步驟將PLA基可生物降解塑料母粒放入密煉機中加熱，待完全熔融後， 外摻的質量百分比為0. 01-20%的植物源染料、在80-160°C混煉2-60min，待自然冷卻後取下製得本發明用植物源色素染色的PLA基環保塑料。
9.如權利要求8所述用植物源色素染色的PLA基環保塑料的製備方法，其特徵在於， PLA基可生物降解塑料基質熔融後加入植物源色素進行混煉的溫度為90-140°C。
全文摘要
本發明提供一種用植物源色素染色的PLA基環保塑料及其製備方法，該環保型塑料包括PLA基可生物降解塑料和分散於其中的植物源色素，所述植物源色素與所述PLA基可生物降解塑料基質的質量比為(0.01-20)∶100。本發明通過簡單快捷的方法提取了多種不同色彩的植物源色素，通過單色或復配製得多種色彩繽紛的用植物源色素染色的PLA基環保塑料，其基材及植物源色素均可生物降解，對人體及生態無害，彌補了合成色素的弊端；植物源色素與PLA基可生物降解塑料有較好的相容性，能夠充分改善PLA基可生物降解塑料的拉伸複合和斷裂伸長率，具有較好的耐溶劑性，能夠作為成核劑改變塑料的結晶性能，且降解率高。
文檔編號C08L67/04GK102504505SQ201110349978
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月8日 優先權日2011年11月8日
發明者安莎莎, 宋潔, 張敏 申請人:陝西科技大學