CN113248872B - 一种可降解刷柄及其制备方法 - Google Patents

一种可降解刷柄及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及化妆品用具的领域，具体公开了一种可降解刷柄及其制备方法，可降解刷柄包括以下重量份的原料组分：液态环氧树脂60‑100份、邻苯二甲酸酯5‑12份、固化剂30‑50份、聚乳酸20‑30份、改性聚已内酯25‑65份、硅烷偶联剂10‑16份，将聚乳酸和改性聚已内酯加入至液态环氧树脂进行搅拌共混，在搅拌的过程中依次加入邻苯二甲酸酯、硅烷偶联剂以及固化剂，持续搅拌并升温至120℃，熔融挤出，制成刷柄其具有加快刷柄降解速度的优点。

Description

一种可降解刷柄及其制备方法
技术领域
本申请涉及化妆品用具的领域，更具体地说，它涉及一种可降解刷柄及其制备方法。
背景技术
随着社会的不断发展，人们的生活水平不断提高，人们的消费水平也在不断的提高，越来越多的消费者把注意力放在了修饰或保养自身皮肤的方面，其中，化妆刷成为了人们日常生活中必不可少的化妆工具。
化妆刷一般包括刷毛和刷杆，刷毛连接于刷杆的杆壁上。其中，刷杆一般为环氧塑料材质，环氧塑料是以环氧树脂为基材的塑料，是一种有机高分子化合物，固化后的环氧树脂质轻、坚固，并且具有较强的化学稳定性，因此其被广泛应用。
然而，随之而来的是废弃的化妆刷变得越来越多，消费者使用后随意丢弃。而在自然环境下，环氧树脂本身存在难以降解的问题，因此容易造成环境污染问题。
发明内容
针对由环氧树脂制成的刷杆在自然状态下难以降解的问题，本申请的目的在于提供一种可降解刷柄及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种可降解刷柄，采用如下方案：
一种可降解刷柄，其特征在于：包括以下重量份的原料组分：液态环氧树脂60-100份、邻苯二甲酸酯5-12份、固化剂30-50份、聚乳酸20-30份、改性聚已内酯25-65份、硅烷偶联剂10-16份。
通过采用上述技术方案，改性聚已内酯和聚乳酸具有协同的作用，两者本身都具有良好的生物相容性，能够和液态环氧树脂达到快速融合的目的。其中改性聚已内酯一种热塑性树脂，具有很好的热塑性和加工性。改性聚已内酯分子内酯基的存在，使其自身具有较好的生物降解性，自身可作为微生物的碳源，在泥土中会缓慢降解。聚乳酸可以被土壤中的微生物100％完全降解，生成的二氧化碳和水被土壤有机质吸收；邻苯二甲酸酯是一种增塑剂，其主要减弱树脂分子间的次价键，从而降低树脂分子的结晶性，增加树脂分子的可塑性，避免了刷柄的脆性过大而影响自身的强度。同时，固化剂是一种使物质凝固的加工助剂，固化剂与液态环氧树脂发生化学反应，形成网状立体聚合物，将添加剂包络在网状体之中，并加快液态环氧树脂的固化。
优选的，包括以下重量份的原料组分：液态环氧树脂75-85份、邻苯二甲酸酯6-8份、固化剂35-40份、聚乳酸22-26份、改性聚已内酯28-60份、硅烷偶联剂11-14份。
通过采用上述技术方案，经降解测试试验，各组分的重量份数在上述范围内时，有利于提高刷柄的降解性能。
优选的，所述聚乳酸和所述改性聚已内酯的重量份比为1：(1.4-2.0)。
通过采用上述技术方案，各组分的重量份数在上述范围内时，有助于发挥刷柄的降解性能。
优选的，所述可降解刷柄的原料中还包括2-4重量份的99.5％无水硫酸铜。
通过采用上述技术方案，通过添加硫酸铜，无水硫酸铜能够吸收光能产生自由基和激发态能量，此时硫酸铜的化学反应活性增大，促使聚合物在激发态能量的作用下产生自由基，最后使得聚合物在氧化作用下达到降解的目的。
优选的，所述改性聚已内酯采用填充改性的方法制备得到，具体制备步骤如下：
1)取1-3重量份的纳米级碳酸钙并加入0.4-0.7重量份的偶联剂，搅拌1-2h，得到混合物；
2)向步骤1)得到的混合物中加入20-30重量份聚已内酯，同时加入1-2重量份非离子表面活性剂，继续搅拌1-2h，过滤，留取固体，得到改性聚已内酯。
通过采用上述技术方案，偶联剂对碳酸钙进行处理，增强了碳酸钙与有机溶剂之间的相容性，能够提高刷柄的拉伸强度以及抗断裂强度。
优选的，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂。
通过采用上述技术方案，钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂均适用于对碳酸钙的偶联处理，使得纳米级碳酸钙表面形成有机分子层，促进纳米级碳酸钙和聚已内酯之间的粘合。
优选的，所述刷柄还包括2-5份的光敏剂，所述光敏剂为六羰基钼或醋酸铅。
通过采用上述技术方案，光敏剂是一种光敏感物质，六羰基钼属于羰基化合物，醋酸铅属于金属盐物质，其吸收光能后可激发电子活性，进而发生光化学反应，与大气中的氧气发生光氧降解，从而刷柄中的高分子链因受破坏而失去强度，在自然条件下脆化并分解为粉末。
第二方面，本申请提供一种上述任一种可降解刷柄的制备方法，采用如下方案：一种可降解刷柄的制备方法，其制备步骤如下：
将聚乳酸和改性聚已内酯加入至液态环氧树脂进行搅拌共混，在搅拌的过程中依次加入邻苯二甲酸酯、硅烷偶联剂以及固化剂共混，持续搅拌并升温至120℃，熔融挤压出，制成刷柄。
通过采用上述技术方案，使得产品发生固化，将产品加入挤压机中进行加工，从而制得具有可降解功能的刷柄。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、通过将改性聚已内酯和聚乳酸一并加入至液态环氧树脂内，改性聚已内酯和聚乳酸本身具有生物降解性，使得可降解分子混合于液态环氧树脂内，使制备的刷柄具有可降解性；
2.通过添加光敏剂，光敏剂吸收光能后容易破坏液态环氧树脂内的高分子链，从而在光的作用下，加快了刷柄的脆化；
3.本申请得到的可降解刷柄的抗压强度最大为13.9MPa，抗弯强度最大可达到12.3MPa，出现崩解状态的时间最短为75天，出现降状态解的时间最短159天。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
原料
液态环氧树脂：型号为E-42H(634H)；
固化剂：邻苯二甲酸酐；
聚乳酸：型号为3100HP；
聚已内酯：型号为CAPA6500；
非离子表面活性剂：采用聚乙醇型非离子表面活性剂，生产厂家为广州市越佳贸易有限公司；无水硫酸铜：纯度为99.5％；钛酸酯偶联剂：生产厂家为南京奥诚化工有限公司，型号为KR38S；
铝酸酯偶联剂：生产厂家为佛山市圣亿塑料化工有限公司，型号为DL411；
六羰基钼：生产厂家为武汉华翔科洁有限公司；
醋酸铅：生产厂家为济南裕诺化工有限公司；
硅烷偶联剂：生产厂家为杭州杰西卡化工有限公司，型号为KH550。
制备例
制备例1
一种改性聚已内酯，其制备步骤如下：
1)取1kg的纳米级碳酸钙与0.7kg的钛酸酯偶联剂进行混合，并搅拌1-2h，得到混合物；
2)向步骤1)得到的混合物加入30kg聚已内酯，同时加入4kg的质量百分比浓度为0.1％的非离子表面活性剂，继续搅拌1-2h，进行过滤，留取固体，得到改性聚已内酯。
制备例2
一种改性聚已内酯，其制备步骤如下：
2)取2kg的纳米级碳酸钙与0.5kg的钛酸酯偶联剂进行混合，并搅拌1-2h，得到混合物；
2)向步骤1)得到的混合物加入25kg聚已内酯，同时加入3kg的质量百分比浓度为0.1％的非离子表面活性剂，继续搅拌1-2h，进行过滤，留取固体，得到改性聚已内酯。
制备例3
一种改性聚已内酯，其制备步骤如下：
1)取3kg的纳米级碳酸钙与0.4kg的钛酸酯偶联剂进行混合，并搅拌1-2h，得到混合物；
2)向步骤1)得到的混合物加入20kg聚已内酯，同时加入2kg的质量百分比浓度为0.1％的非离子表面活性剂，继续搅拌1-2h，进行过滤，留取固体，得到改性聚已内酯。
制备例4
一种改性聚已内酯，其制备步骤如下：
1)取1kg的纳米级碳酸钙与0.7kg的铝酸酯偶联剂进行混合，并搅拌1-2h，得到混合物；
2)向步骤1)得到的混合物加入30kg聚已内酯，同时加入4kg的质量百分比浓度为0.1％的非离子表面活性剂，继续搅拌1-2h，进行过滤，留取固体，得到改性聚已内酯。
制备例5
一种改性聚已内酯，其制备步骤如下：
1)取2kg的纳米级碳酸钙与0.5kg的铝酸酯偶联剂进行混合，并搅拌1-2h，得到混合物；
2)向步骤1)得到的混合物加入25kg聚已内酯，同时加入3kg的质量百分比浓度为0.1％的非离子表面活性剂，继续搅拌1-2h，进行过滤，留取固体，得到改性聚已内酯。
制备例6
一种改性聚已内酯，其制备步骤如下：
1)取3kg的纳米级碳酸钙与0.4kg的铝酸酯偶联剂进行混合，并搅拌1-2h，得到混合物；
2)向步骤1)得到的混合物加入20kg聚已内酯，同时加入2kg的质量百分比浓度为0.1％的非离子表面活性剂，继续搅拌1-2h，进行过滤，留取固体，得到改性聚已内酯。
实施例
实施例1
一种可降解刷柄，其通过如下方法制备得到：
S1.将60kg液态环氧树脂、20kg聚乳酸和65kg改性聚已内酯进行共混，并且持续搅拌，搅拌速度为60r/min，得到混合物A；
S2.在搅拌混合物A的过程中依次加入5kg邻苯二甲酸酯、16kg硅烷偶联剂，并持续搅拌，搅拌速度为60r/min，得到混合物B；
S3.降低搅拌速度至15r/min，搅拌的过程中加入30kg固化剂，升温至120℃
S4.对注塑机中的模具预热至100℃，将S3得到的混合物浇注于模具内，然后放置于挤压机内进行挤压成型，待模具温度冷却至80℃，取出，降温至23℃，得到成型的刷柄。
其中，改性聚已内酯来自制备例1。
实施例2
一种可降解刷柄，其通过如下方法制备得到：
S1.将75kg液态环氧树脂、22kg聚乳酸和60kg改性聚已内酯进行共混，并且持续搅拌，搅拌速度为60r/min，得到混合物A；
S2.在搅拌混合物A的过程中依次加入6kg邻苯二甲酸酯、14kg硅烷偶联剂，并持续搅拌，搅拌速度为60r/min，得到混合物B；
S3.降低搅拌速度至15r/min，搅拌的过程中加入35kg固化剂，升温至120℃
S4.对注塑机中的模具预热至100℃，将S3得到的混合物浇注于模具内，然后放置于挤压机内进行挤压成型，待模具温度冷却至80℃，取出，降温至23℃，得到成型的刷柄。
其中，改性聚已内酯来自制备例1。
实施例3
一种可降解刷柄，其通过如下方法制备得到：
S1.将85kg液态环氧树脂、26kg聚乳酸和28kg改性聚已内酯进行共混，并且持续搅拌，搅拌速度为60r/min，得到混合物A；
S2.在搅拌混合物A的过程中依次加入8kg邻苯二甲酸酯、11kg硅烷偶联剂，并持续搅拌，搅拌速度为60r/min，得到混合物B；
S3.降低搅拌速度至15r/min，搅拌的过程中加入40kg固化剂，升温至120℃
S4.对注塑机中的模具预热至100℃，将S3得到的混合物浇注于模具内，然后放置于挤压机内进行挤压成型，待模具温度冷却至80℃，取出，降温至23℃，得到成型的刷柄。
其中，改性聚已内酯来自制备例1。
实施例4
一种可降解刷柄，其通过如下方法制备得到：
S1.将100kg液态环氧树脂、30kg聚乳酸和25kg改性聚已内酯进行共混，并且持续搅拌，搅拌速度为60r/min，得到混合物A；
S2.在搅拌混合物A的过程中依次加入12kg邻苯二甲酸酯、10kg硅烷偶联剂，并持续搅拌，搅拌速度为60r/min，得到混合物B；
S3.降低搅拌速度至15r/min，搅拌的过程中加入50kg固化剂，升温至120℃
S4.对注塑机中的模具预热至100℃，将S3得到的混合物浇注于模具内，然后放置于挤压机内进行挤压成型，待模具温度冷却至80℃，取出，降温至23℃，得到成型的刷柄。
其中，改性聚已内酯来自制备例1。
实施例5
一种可降解刷柄，与实施例3不同的是，在实施例3的S1中加入有4kg含量为99.5％的无水硫酸铜，其余步骤与实施例3均相同。
实施例6
一种可降解刷柄，与实施例3不同的是，在实施例3的S1中加入有3kg含量为99.5％的无水硫酸铜，其余步骤与实施例3均相同。
实施例7
一种可降解刷柄，与实施例3不同的是，在实施例3的S1中加入有2kg含量为99.5％的无水硫酸铜，其余步骤与实施例3均相同。
实施例8
一种可降解刷柄，与实施例6不同的是，在实施例6的S1中加入有2kg光敏剂，光敏剂为六羰基钼，其余步骤与实施例6相同。
实施例9
一种可降解刷柄，与实施例6不同的是，在实施例6的S1中加入有3kg光敏剂，光敏剂为六羰基钼，其余步骤与实施例6相同。
实施例10
一种可降解刷柄，与实施例6不同的是，在实施例6的S1中加入有4kg光敏剂，光敏剂为六羰基钼，其余步骤与实施例6相同。
实施例11
一种可降解刷柄，与实施例9不同的是，与实施例9中等量的改性聚已内酯来自制备例2，其余步骤与实施例3均相同。
实施例12
一种可降解刷柄，与实施例9不同的是，与实施例3中等量的改性聚已内酯来自制备例3，其余步骤与实施例3均相同。
实施例13
一种可降解刷柄，与实施例9不同的是，与实施例3中等量的改性聚已内酯来自制备例4，其余步骤与实施例3均相同。
实施例14
一种可降解刷柄，与实施例9不同的是，与实施例3中等量的改性聚已内酯来自制备例5，其余步骤与实施例3均相同。
实施例15
一种可降解刷柄，与实施例9不同的是，与实施例3中等量的改性聚已内酯来自制备例6，其余步骤与实施例3均相同。实施例16
一种可降解刷柄，与实施例11不同的是，添加的六羰基钼替换为等重量份的醋酸铅，其余步骤与实施例3相同。
对比例
对比例1
一种可降解刷柄，与实施例1不同之处，添加的改性聚已内酯均替换为等重量份的聚已内酯，其余步骤与实施例1相同。
对比例2
一种可降解刷柄，与实施例1不同的是，添加的改性聚已内酯替换为等重量份的聚乳酸，其余步骤与实施例1相同。
对比例3
一种可降解刷柄，与实施例1不同的是，添加的聚乳酸替换为等重量份的改性聚已内酯，其余步骤与实施例1相同。
对比例4
一种可降解刷柄，与实施例1不同的是，添加的聚乳酸替换为等重量份的聚已内酯，其余步骤与实施例1相同。
性能检测试验
检测方法
依据GT/T2567-1995《树脂浇铸体力学性能试验方法总则》和《降解塑料的定义、分类、标志和降解性能要求》，对实施例1-16和对比例1-4中的刷柄进行抗压强度、抗折强度的测试，检测结果详见表1；
分别选取实施例1-16和对比例1-4的刷柄各3支，分别埋入人工土壤中，土壤温度为24℃，相对湿度为60％，微生物的数量为(6-8)×105个/g，对刷柄的降解时间进行测验，每组的3支刷柄的检测时间取均值作为检测结果，具体测定结果如表1所示。
表1实施例1-16和对比例1-4的检测结果
Figure BDA0003123029230000081
从表1的检测数据可以看出，本申请的可降解刷柄的抗压强度均在10.1MPa之上，抗弯强度均在8.9MPa之上；出现崩解的时间最长为107天，出现降解的状态最长为198天。
从实施例1-4的检测数据可以看出，实施例3的刷柄的抗压强度、抗折强度以及出现崩解和降解状态所用时间均表现最佳。
从实施例3和实施例5-7的检测数据可以看出，经含量为99.5％的硫酸铜处理过的刷柄表现出更优的降解性能。
从实施例5和实施例8-10的检测数据可以看出，经六羰基钼处理后的刷柄表现出更优的降解性能，且六羰基钼的用量为3kg时，刷柄的降解性能表现更佳。
从实施例9和实施例11-15的检测数据可以看出，制备例2的得到的改性聚已内酯对刷柄的降解时间和抗压强度起到了较好的效果。
从实施例11和实施例16的检测数据可以看出，经六羰基钼处理后的刷柄比经醋酸铅处理后的刷柄表现出更优的降解性能。
结合实施例11和对比例1，并根据表1可以看出，本申请制得的可降解刷柄的抗压强度、抗折强度以及降解性能均强于对比例1，说明改性聚已内酯能够与原料中的各分子有效结合，提高刷柄的拉伸强度、抗弯强度以及降解性能。
结合实施例11和对比例1-3，并根据表1可以看出，本申请制得的刷柄的抗压强度、抗折强度以及降解性能均强于对比例1和对比例2的抗压强度、抗折强度以及降解性能，当刷柄原料中只加入聚乳酸而不添加改性聚已内酯时，或只添加改性聚已内酯而不添加聚乳酸时，刷柄的抗压强度、抗弯强度以及降解性能均表现不佳，改性聚已内酯和聚乳酸同时加入时，刷柄的抗压强度、抗弯强度以及降解性能得到提高，改性聚已内酯和聚乳酸具有协同作用。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，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，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (3)

1.一种可降解刷柄，其特征在于：包括以下重量份的原料组分：液态环氧树脂60-100份、邻苯二甲酸酯5-12份、固化剂30-50份、聚乳酸20-30份、改性聚己 内酯25-65份、硅烷偶联剂10-16份、99.5%无水硫酸铜2-4份、光敏剂2-5份；所述光敏剂为六羰基钼或醋酸铅；
所述改性聚己 内酯采用填充改性的方法制备得到，具体制备步骤如下：
1）取1-3重量份的纳米级碳酸钙并加入0.4-0.7重量份的偶联剂，搅拌1-2h，得到混合物；
2）向步骤1）得到的混合物中加入20-30重量份聚己 内酯，同时加入1-2重量份非离子表面活性剂，继续搅拌1-2h，过滤，留取固体，得到改性聚己 内酯；
所述聚乳酸和所述改性聚己 内酯的重量份比为1：（1.4-2.0）；所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂。
2.根据权利要求1所述的一种可降解刷柄，其特征在于，包括以下重量份的原料组分：液态环氧树脂75-85份、邻苯二甲酸酯6-8份、固化剂35-40份、聚乳酸22-26份、改性聚己 内酯28-60份、硅烷偶联剂11-14份。
3.一种权利要求1-2任一所述的一种可降解刷柄的制备方法，其特征在于：其制备步骤如下：
将聚乳酸和改性聚己 内酯加入至液态环氧树脂进行搅拌共混，在搅拌的过程中依次加入邻苯二甲酸酯、硅烷偶联剂以及固化剂共混，持续搅拌并升温至120℃，熔融挤压出，制成刷柄。
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