專利名稱：一種用植物源色素染色的pla 基環(huán)保塑料及其制備方法
一種用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)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(shù)：
色素分為天然色素和合成色素。隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，越來(lái)越多的人們對(duì)于在各種環(huán)境中使用的合成色素提出了質(zhì)疑。與此同時(shí)，大量的研究報(bào)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?xí)：θ梭w產(chǎn)生毒性、致瀉性、致突性(基因突變)或致癌作用。與人們對(duì)合成色素的危害性認(rèn)識(shí)越來(lái)越深入相對(duì)應(yīng)，天然色素越來(lái)越受到重視。與合成色素截然不同的是，天然色素不僅沒(méi)有毒性，有的還有一定的營(yíng)養(yǎng)，甚至一定的藥理作用；其可再生，可分解，節(jié)約能源，符合當(dāng)今綠色環(huán)保的需要。目前，開發(fā)研制天然色素，利用天然色素代替人工合成色素已經(jīng)成為食品、化妝品、 印染、紙張、皮革等多種行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。但是，其對(duì)于可生物降解材料的染色及應(yīng)用研究中，國(guó)內(nèi)外還無(wú)相關(guān)報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料及其制備方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料采用如下技術(shù)方案
一種用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料，包括PLA基可生物降解塑料基質(zhì)和分散于其中的植物源色素，所述植物源色素與所述PLA基可生物降解塑料基質(zhì)的質(zhì)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凈、干燥、粉碎；將已粉碎的植物按質(zhì)量份1 (1-50)用溶劑提取，冷卻至室溫后抽濾，將濾液濃縮，冷凍干燥， 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(shí)間為30_60s ；對(duì)于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(duì)于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(tǒng)且含有助色基團(tuán)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卜素類化合物的植物。
所述胡蘿卜素為四萜類胡蘿卜素。
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、姜黃的根、黃芩的根、郁金的根、 大黃的根、銀杏的葉、槐樹的花蕾、柘樹的木、鴨跖草的花、菘藍(lán)的葉、蓼藍(lán)的葉、馬藍(lán)的葉、 木蘭的葉、麻櫟的果殼、胡桃的皮、紫蘇的葉、烏梅的果實(shí)、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(shí)、薯莨的根、鼠曲草的莖、鼠曲草的葉、菠菜的葉、天竺葵的花、菊花的花、蘿卜的皮和葡萄的皮。
所述PLA基可生物降解塑料基質(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-98%，PCL的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1_50%，PBS、PBS-OH或PBS-C00H的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料的制備方法采用如下技術(shù)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凈、干燥、粉碎；將已粉碎的植物按質(zhì)量份1 (1-50)用溶劑提取，冷卻至室溫后抽濾，將濾液濃縮，冷凍干燥， 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(shí)間為30_60s ；對(duì)于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(duì)于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(jī)中加熱，待完全熔融后，外摻的質(zhì)量百分比為0. 01-20%的植物源染料、在80-160°C混煉2-60min，待自然冷卻后取下制得本發(fā)明用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料。
PLA基可生物降解塑料基質(zhì)熔融后加入植物源色素進(jìn)行混煉的溫度為90-140°C。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
(一)本發(fā)明通過(guò)簡(jiǎn)單快捷的方法提取了多種不同色彩的植物源色素，通過(guò)單色或復(fù)配制得多種色彩繽紛用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料，其基材及添加物均可生物降解，對(duì)人體及生態(tài)無(wú)害，彌補(bǔ)了合成色素的弊端。
( 二)本發(fā)明制得的用植物源色素染色的PLA基環(huán)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復(fù)合和斷裂伸長(zhǎng)率，具有較好的耐溶劑性，能夠作為成核劑改變塑料的結(jié)晶性能，同時(shí)利于微生物在植物源色素嵌于PLA基可生物降解塑料處附著，在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)到90%以上。
(三)本發(fā)明制得的用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料，其色素部分均具有特定的生理活性，能夠達(dá)到一定的保健作用。
(四)本發(fā)明制得的用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料為可再生資源，不依賴于石油、天然氣等礦產(chǎn)資源，來(lái)源豐富，節(jié)能環(huán)保，是現(xiàn)有著色塑料的良好替代品。具體實(shí)施方式

本發(fā)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(tǒng)且含有助色基團(tuán)的各類化合物，或脂溶性色素包括葉綠素和胡蘿卜素類(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(jī)中進(jìn)行混煉以制得本發(fā)明用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料。
第一步中植物源色素的提取方法為將植物洗凈、干燥、粉碎；將已粉碎的植物按質(zhì)量份1 (1-50)用溶劑提取，冷卻至室溫后抽濾，將濾液濃縮，冷凍干燥，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(shí)間為30-60s。對(duì)于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(duì)于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(fā)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(tǒng)且含有助色基團(tuán)的各類化合物，或脂溶性色素包括葉綠素和胡蘿卜素類(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)、姜黃(根)、黃芩(根)、郁金(根)、大黃 (根)、銀杏(葉)、槐樹(花蕾)、柘樹(木)、鴨跖草(花)、菘藍(lán)(葉)、蓼藍(lán)(葉)、馬藍(lán) (葉)、木蘭(葉)、麻櫟(果殼)、胡桃(皮)、紫蘇(葉)、烏梅(果實(shí))、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(shí))、薯莨(根)、鼠曲草(莖、葉)、菠菜(葉)、天竺葵(花)、菊花(花)、蘿卜(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(jī)中加熱，待完全熔融后，外摻的質(zhì)量百分比為0. 01-20%的植物源染料、在80-160°C混煉2-60min，待自然冷卻后取下制得本發(fā)明用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料。
本發(fā)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(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-98%，PCL的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-50%，PBS、PBS-0H、 PBS-C00H的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-50%。
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例一
第一步，將黃芩(根)洗凈、干燥、粉碎；將已粉碎的植物按質(zhì)量份1 50的料液比用乙醇在室溫下浸泡24h后，抽濾，將濾液濃縮，冷凍干燥，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(jī)中加熱，待上述PLA母粒完全熔融后，在其中外摻質(zhì)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，待自然冷卻后取下便制得用植物源黃芩色素染色的PLA基環(huán)保塑料。
本實(shí)施例的效果是制得的用植物源黃芩色素染色的PLA基環(huán)保塑料為黃褐色， 斷裂伸長(zhǎng)率6. 4%，拉伸強(qiáng)度48. 92MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)到90%以上，且具有較廣的抗菌譜，其對(duì)痢疾桿菌、白喉?xiàng)U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，成型加工后用途廣泛。
實(shí)施例二
第一步，將黃芩(根)洗凈、干燥、粉碎；將已粉碎的植物按質(zhì)量份1 1的料液比用丙酮在25°C，超聲頻率25KHz 45KHz并以60s的時(shí)間交替下超聲波提取1.證，冷卻至室溫后，抽濾，將濾液濃縮，冷凍干燥，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(jī)中加熱，待上述PLA母粒完全熔融后，在其中外摻質(zhì)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，待自然冷卻后取下便制得用植物源黃芩色素染色的PLA 基環(huán)保塑料。
本實(shí)施例的效果是制得的用植物源黃芩色素染色的PLA基環(huán)保塑料為黃褐色， 斷裂伸長(zhǎng)率5. 2%，拉伸強(qiáng)度44. 38MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)到90%以上，且具有較廣的抗菌譜，其對(duì)痢疾桿菌、白喉?xiàng)U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，成型加工后用途廣泛。
實(shí)施例三
第一步，將黃芩(根)洗凈、干燥、粉碎；將已粉碎的植物按質(zhì)量份1 15的料液比用60%乙醇在40°C，超聲頻率IOKHz 50KHz并以35s的時(shí)間交替下超聲波提取lh，冷卻至室溫后，抽濾，將濾液濃縮，冷凍干燥，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(zhì)量分?jǐn)?shù)為15% )母粒放入密煉機(jī)中加熱，待上述PLA-co-PCL母粒完全熔融后，在其中外摻質(zhì)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，待自然冷卻后取下便制得用植物源黃芩色素染色的PLA基環(huán)保塑料。
本實(shí)施例的效果是制得的用植物源黃芩色素染色的PLA基環(huán)保塑料為黃褐色， 斷裂伸長(zhǎng)率15. 6%，拉伸強(qiáng)度40. 57MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6 個(gè)月后降解率均能達(dá)到90%以上，且具有較廣的抗菌譜，其對(duì)痢疾桿菌、白喉?xiàng)U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，成型加工后用途廣泛。
實(shí)施例四
第一步，將黃芩(根)洗凈、干燥、粉碎；將已粉碎的植物按質(zhì)量份1 42的料液比用85%乙醇在室溫下浸泡50h后，抽濾，將濾液濃縮，冷凍干燥，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(zhì)量分?jǐn)?shù)為85% )母粒放入密煉機(jī)中加熱，待上述PLA-co-PCL母粒完全熔融后，在其中外摻質(zhì)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，待自然冷卻后取下便制得用植物源黃芩色素染色的PLA基環(huán)保塑料。
本實(shí)施例的效果是制得的用植物源黃芩色素染色的PLA基環(huán)保塑料為黃褐色， 斷裂伸長(zhǎng)率9. 9%，拉伸強(qiáng)度53. SlMPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)到90%以上，且具有較廣的抗菌譜，其對(duì)痢疾桿菌、白喉?xiàng)U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，成型加工后用途廣泛。
實(shí)施例五
第一步，將黃芩(根)洗凈、干燥、粉碎；將已粉碎的植物按質(zhì)量份1 25的料液比用55%甲醇在30°C，超聲頻率40KHz 80KHz并以40s的時(shí)間交替下超聲波提取2. 5h， 冷卻至室溫后，抽濾，將濾液濃縮，冷凍干燥，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(zhì)量分?jǐn)?shù)50% )母粒放入密煉機(jī)中加熱，待上述PLA-C0-PBS母粒完全熔融后，在其中外摻質(zhì)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，待自然冷卻后取下便制得用植物源黃芩色素染色的PLA基環(huán)保塑料。
本實(shí)施例的效果是制得的用植物源黃芩色素染色的PLA基環(huán)保塑料為黃褐色， 斷裂伸長(zhǎng)率8. 3%，拉伸強(qiáng)度35. 97MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)到90%以上，且具有較廣的抗菌譜，其對(duì)痢疾桿菌、白喉?xiàng)U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，成型加工后用途廣泛。
實(shí)施例六
第一步，將黃芩(根)洗凈、干燥、粉碎；將已粉碎的植物按質(zhì)量份1 35的料液比用0. 05% Na2CO3在45°C，超聲頻率35KHz 60KHz并以30s的時(shí)間交替下超聲波提取 15h，冷卻至室溫后，抽濾，將濾液濃縮，冷凍干燥，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(zhì)量分?jǐn)?shù)20 % )母粒放入密煉機(jī)中加熱，待上述PLA-C0-(PBS-OH)母粒完全熔融后，在其中外摻質(zhì)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，待自然冷卻后取下便制得用植物源黃芩色素染色的PLA基環(huán)保塑料。
本實(shí)施例的效果是制得的用植物源黃芩色素染色的PLA基環(huán)保塑料為黃褐色， 斷裂伸長(zhǎng)率8. 9%，拉伸強(qiáng)度33. 59MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)到90%以上，且具有較廣的抗菌譜，其對(duì)痢疾桿菌、白喉?xiàng)U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，成型加工后用途廣泛。
實(shí)施例七
第一步，將黃芩(根)洗凈、干燥、粉碎；將已粉碎的植物按質(zhì)量份1 36的料液比用0. 02% Na2CO3在室溫下浸泡3 后，抽濾，將濾液濃縮，冷凍干燥，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(zhì)量分?jǐn)?shù)90 % )母粒放入密8煉機(jī)中加熱，待上述PLA-C0-(PBS-COOH)母粒完全熔融后，在其中外摻質(zhì)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，待自然冷卻后取下便制得用植物源黃芩色素染色的PBS基環(huán)保塑料。
本實(shí)施例的效果是制得的用植物源黃芩色素染色的PLA基環(huán)保塑料為黃褐色， 斷裂伸長(zhǎng)率 . 4%，拉伸強(qiáng)度42. 46MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)到90%以上，且具有較廣的抗菌譜，其對(duì)痢疾桿菌、白喉?xiàng)U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，成型加工后用途廣泛。
實(shí)施例八
第一步，將黃芩(根)洗凈、干燥、粉碎；將已粉碎的植物按質(zhì)量份1 8的料液比用蒸餾水在55°C，超聲頻率25KHz 65KHz并以50s的時(shí)間交替下超聲波提取llh，冷卻至室溫后，抽濾，將濾液濃縮，冷凍干燥，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(zhì)量分?jǐn)?shù)10 %，PBS質(zhì)量分?jǐn)?shù) 20% )母粒放入密煉機(jī)中加熱，待上述PLA-co-PCL-co-PBS母粒完全熔融后，在其中外摻質(zhì)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，待自然冷卻后取下便制得用植物源黃芩色素染色的PLA基環(huán)保塑料。
本實(shí)施例的效果是制得的用植物源黃芩色素染色的PLA基環(huán)保塑料為黃褐色， 斷裂伸長(zhǎng)率 . 8%，拉伸強(qiáng)度30. 68MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)到90%以上，且具有較廣的抗菌譜，其對(duì)痢疾桿菌、白喉?xiàng)U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，成型加工后用途廣泛。
實(shí)施例九
第一步，將黃芩(根)洗凈、干燥、粉碎；將已粉碎的植物按質(zhì)量份1 25的料液比用45%甲醇在37°C，超聲頻率20KHz 70KHz并以4 的時(shí)間交替下超聲波提取1. 6h， 冷卻至室溫后，抽濾，將濾液濃縮，冷凍干燥，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(zhì)量分?jǐn)?shù) 20 %，PBS-OH 質(zhì)量分?jǐn)?shù)50% )母粒放入密煉機(jī)中加熱，待上述PLA-CO-PCL-CO-(PBS-0H)母粒完全熔融后，在其中外摻質(zhì)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，待自然冷卻后取下便制得用植物源黃芩色素染色的PLA基環(huán)保塑料。
本實(shí)施例的效果是制得的用植物源黃芩色素染色的PLA基環(huán)保塑料為黃褐色， 斷裂伸長(zhǎng)率6. 9%，拉伸強(qiáng)度28. 93MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)到90%以上，且具有較廣的抗菌譜，其對(duì)痢疾桿菌、白喉?xiàng)U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，成型加工后用途廣泛。
實(shí)施例十
第一步，將黃芩(根)洗凈、干燥、粉碎；將已粉碎的植物按質(zhì)量份1 33的料液比用38%丙酮在M°C，超聲頻率15KHz 35KHz并以5 的時(shí)間交替下超聲波提取3. 5h， 冷卻至室溫后，抽濾，將濾液濃縮，冷凍干燥，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(zhì)量分?jǐn)?shù) 30 %，PBS-OH 質(zhì)量分?jǐn)?shù)5 % )母粒放入密煉機(jī)中加熱，待上述PLA-co-PCL-co- (PBS-OH)母粒完全熔融后，在其中外摻質(zhì)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，待自然冷卻后取下便制得用植物源黃芩色素染色的PLA基環(huán)保塑料。
本實(shí)施例的效果是制得的用植物源黃芩色素染色的PLA基環(huán)保塑料為黃褐色， 斷裂伸長(zhǎng)率8. 2%，拉伸強(qiáng)度37. 34MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)到90%以上，且具有較廣的抗菌譜，其對(duì)痢疾桿菌、白喉?xiàng)U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，成型加工后用途廣泛。
實(shí)施例i^一 二十
實(shí)施例十一 二十將上述實(shí)施例一 十中的黃芩(根)替換為番紅花(花)；實(shí)施例十一 二十制得的用植物源番紅花色素染色的PLA基環(huán)保塑料性狀為紅色；斷裂伸長(zhǎng)率5. 2 14. 9%，拉伸強(qiáng)度四.58 63MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)到90%以上，且具有較好的保肝護(hù)肝、抗炎免疫等保健作用，成型加工后用途廣泛。
實(shí)施例二 i^一 三十
實(shí)施例二十一 三十將上述實(shí)施例一 十中的黃芩(根)替換為菘藍(lán)(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(shí)施例二十一 三十制得的用植物源番紅花色素染色的PLA基環(huán)保塑料狀為綠色粉末；斷裂伸長(zhǎng)率5. 7 15. 7%，拉伸強(qiáng)度27. 07 49. 09MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)到90%以上，且具有較好的抗病毒抗菌作用，成型加工后用途廣泛。
實(shí)施例三i^一 四十
實(shí)施例三十一 四十將上述實(shí)施例一 十中的黃芩(根)替換為茜草(根)，然后將步驟一中提取出的植物源茜草色素分別與按照實(shí)施例一 十中的方法提取出的植物源黃芩色素，按質(zhì)量比為1 (1 50)的比例復(fù)配，然后再與PLA及PLA基共聚物混煉。 實(shí)施例三十一 四十制得的用復(fù)配色素的環(huán)保塑料性狀為橘紅色粉末；斷裂伸長(zhǎng)率4. 9 14. 2 %，拉伸強(qiáng)度25. 87 46. 43MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)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，成型加工后用途廣泛。
實(shí)施例四i^一
實(shí)施例四十一將上述實(shí)施例一中的黃芩(根)替換為大黃(根)；實(shí)施例四十一制得的用植物源大黃色素染色的PLA基環(huán)保塑料性狀為黃色；斷裂伸長(zhǎng)率6. 1%，拉伸強(qiáng)度 47. 37MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)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?xiàng)U菌、傷寒桿菌、痢疾桿菌、流感病毒、孤兒病毒、乙肝病毒、脊髓灰質(zhì)炎病毒及其他敏感微生物等作用，成型加工后用途廣泛。
實(shí)施例四十二
實(shí)施例四十二將上述實(shí)施例二中的黃芩(根)替換為烏梅(果實(shí))；實(shí)施例四十二制得的用植物源烏梅色素染色的PLA基環(huán)保塑料性狀為黑褐色；斷裂伸長(zhǎng)率5. 4%，拉伸強(qiáng)度45. SlMPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)到90% 以上，且對(duì)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(shí)兼具防老抗衰的保健作用，成型加工后用途廣泛。
實(shí)施例四十三
實(shí)施例四十三將上述實(shí)施例三中的黃芩(根)替換為五倍子(蟲癭)；實(shí)施例四十三制得的用植物源烏梅色素染色的PLA基環(huán)保塑料性狀為黑褐色；斷裂伸長(zhǎng)率 13. 7%，拉伸強(qiáng)度42. 49MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)到90%以上，且對(duì)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，成型加工后用途廣泛。
實(shí)施例四十四
實(shí)施例四十四將上述實(shí)施例四步驟一中的黃芩(根)分別替換為菊花(花)和虎杖(根)，并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(fù)配；然后按照步驟二與PLA基共聚物進(jìn)行混煉。實(shí)施例四十四制得的用植物源菊花色素與虎杖色素復(fù)配染色的PLA基環(huán)保塑料性狀為金黃色；斷裂伸長(zhǎng)率9. 1 %，拉伸強(qiáng)度45. 92MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)到90%以上，且具有抗菌、抗病毒、鎮(zhèn)靜、保肝、抗腫瘤、止血等多種保健作用，成型加工后用途廣泛。
實(shí)施例四十五
實(shí)施例四十五將上述實(shí)施例五步驟一中的黃芩(根)替換為洋蔥(皮)，將實(shí)施例六步驟一中的黃芩(根)替換為姜黃(根)，并將兩次提取出的植物源洋蔥色素與姜黃色素按照1 10的比例復(fù)配；然后按照實(shí)施例五步驟二與PLA基共聚物進(jìn)行混煉。實(shí)施例四十五制得的用植物源洋蔥色素與姜黃色素復(fù)配染色的PLA基環(huán)保塑料性狀為橙色；斷裂伸長(zhǎng)率7. 6%，拉伸強(qiáng)度38. 24MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)到90%以上，且具有較強(qiáng)的殺菌作用，能抵御流感病毒，有提神等保健作用， 成型加工后用途廣泛。
實(shí)施例四十六
實(shí)施例四十六將上述實(shí)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(shí)施例八步驟一中的黃芩(根)替換為紫草(根)，并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(fù)配；然后按照實(shí)施例七步驟二與PLA 基共聚物進(jìn)行混煉。實(shí)施例四十六制得的用植物源洋蔥色素與姜黃色素復(fù)配染色的PLA基環(huán)保塑料性狀為紫紅色；斷裂伸長(zhǎng)率6. 6%，拉伸強(qiáng)度43. 55MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)到90%以上，且具有抗病原微生物、抗腫瘤、活血、散瘀、鎮(zhèn)靜、鎮(zhèn)痛和抗驚等保健作用，成型加工后用途廣泛。
實(shí)施例四十七
實(shí)施例四十六將上述實(shí)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(shí)施例十步驟一中的黃芩(根)分別替換為馬藍(lán)(葉)和木蘭(葉)，溶劑替換為乙酸乙酯，并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(fù)配；然后按照實(shí)施例九步驟二與PLA基共聚物進(jìn)行混煉。實(shí)施例四十六制得的用植物源洋蔥色素與姜黃色素復(fù)配染色的PLA基環(huán)保塑料性狀為藍(lán)紫色；斷裂伸長(zhǎng)率5. 7%,拉伸強(qiáng)度25. 59MPa ；耐溶劑性良好；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)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，成型加工后用途廣泛。
本發(fā)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(tǒng)且含有助色基團(tuán)的各類化合物，或脂溶性色素包括葉綠素和胡蘿卜素類(四萜類)化合物的植物中提取植物源色素的均可按照實(shí)施例一 十或?qū)嵤├?三十進(jìn)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制得環(huán)保塑料，植物源色素與PLA基可生物降解塑料基質(zhì)的質(zhì)量比為(0.01-20) 100;制得色彩繽紛的用植物源色素染色的環(huán)保塑料；斷裂伸長(zhǎng)率4. 7 16. 1%，拉伸強(qiáng)度24. 63 56. 44MPa ；在堆肥、活性污泥、土壤中放置6個(gè)月后降解率均能達(dá)到90%以上，能夠達(dá)到一定的保健作用，成型加工后用途廣泛。
本發(fā)明上述實(shí)施例中采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1040-1992塑料拉伸試驗(yàn)方法測(cè)試環(huán)保塑料的伸長(zhǎng)率和拉伸強(qiáng)度。
本發(fā)明上述實(shí)施例中計(jì)算降解率的方法為將制得的環(huán)保塑料以一定比例大小放入堆肥、活性污泥、土壤中，每隔7天取樣一次記錄質(zhì)量損失(每個(gè)樣三個(gè)平行樣)，連續(xù)取樣6個(gè)月。質(zhì)量損失率公式為D = (m0-mt)/m0X100% ；其中mQ為降解前膜的原始質(zhì)量；mt 為降解t天后膜的剩余質(zhì)量。
本發(fā)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(bǔ)了現(xiàn)今合成染料有毒有機(jī)物質(zhì)排放的弊端，且賦予了環(huán)保塑料美麗的色彩。植物源色素作為天然可再生產(chǎn)品，無(wú)害于環(huán)境，且改變了 PLA及其共聚物可生物降解材料的結(jié)晶度，利于微生物在色素結(jié)晶處附著，使塑料產(chǎn)品在廢棄后更容易降解的同時(shí)，改善了塑料的斷裂伸長(zhǎng)率和拉伸強(qiáng)度。使用過(guò)程植物源色素可隨降解材料的降解過(guò)程緩慢釋放，發(fā)揮其特定的生理活性，達(dá)到一定的保健作用。由于該塑料節(jié)能環(huán)保，可廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合，可用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。1權(quán)利要求
1.一種用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料，其特征在于包括PLA基可生物降解塑料基質(zhì)和分散于其中的植物源色素，所述植物源色素與所述PLA基可生物降解塑料基質(zhì)的質(zhì)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凈、干燥、粉碎；將已粉碎的植物按質(zhì)量份1 (1-50)用溶劑提取，冷卻至室溫后抽濾，將濾液濃縮，冷凍干燥，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(shí)間為30_60s ；對(duì)于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(duì)于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(jù)權(quán)利要求1所述的一種用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料，其特征在于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(tǒng)且含有助色基團(tuán)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卜素類化合物的植物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料，其特征在于所述胡蘿卜素為四萜類胡蘿卜素。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料，其特征在于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、姜黃的根、黃芩的根、郁金的根、大黃的根、 銀杏的葉、槐樹的花蕾、柘樹的木、鴨跖草的花、菘藍(lán)的葉、蓼藍(lán)的葉、馬藍(lán)的葉、木蘭的葉、 麻櫟的果殼、胡桃的皮、紫蘇的葉、烏梅的果實(shí)、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(shí)、薯莨的根、鼠曲草的莖、鼠曲草的葉、菠菜的葉、天竺葵的花、菊花的花、蘿卜的皮和葡萄的皮。
5.如權(quán)利要求1所述用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料，其特征在于所述PLA基可生物降解塑料基質(zhì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10-98%，PCL 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1-50%, PBS, PBS-OH 或 PBS-C00H 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1_50%。
6.如權(quán)利要求1所述用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料，其特征在于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(quán)利要求1所述用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料，其特征在于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(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料的制備方法， 其特征在于，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凈、干燥、粉碎；將已粉碎的植物按質(zhì)量份1 (1-50)用溶劑提取，冷卻至室溫后抽濾，將濾液濃縮，冷凍干燥，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(shí)間為30-60s ；對(duì)于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(duì)于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(jī)中加熱，待完全熔融后， 外摻的質(zhì)量百分比為0. 01-20%的植物源染料、在80-160°C混煉2-60min，待自然冷卻后取下制得本發(fā)明用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料。
9.如權(quán)利要求8所述用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料的制備方法，其特征在于， PLA基可生物降解塑料基質(zhì)熔融后加入植物源色素進(jìn)行混煉的溫度為90-140°C。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料及其制備方法，該環(huán)保型塑料包括PLA基可生物降解塑料和分散于其中的植物源色素，所述植物源色素與所述PLA基可生物降解塑料基質(zhì)的質(zhì)量比為(0.01-20)∶100。本發(fā)明通過(guò)簡(jiǎn)單快捷的方法提取了多種不同色彩的植物源色素，通過(guò)單色或復(fù)配制得多種色彩繽紛的用植物源色素染色的PLA基環(huán)保塑料，其基材及植物源色素均可生物降解，對(duì)人體及生態(tài)無(wú)害，彌補(bǔ)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復(fù)合和斷裂伸長(zhǎng)率，具有較好的耐溶劑性，能夠作為成核劑改變塑料的結(jié)晶性能，且降解率高。
文檔編號(hào)C08L67/04GK102504505SQ201110349978
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者安莎莎, 宋潔, 張敏 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)