一种化妆眉笔用可降解材料及其制备方法与流程
1.本发明涉及化妆眉笔用高聚物材料技术领域，尤其涉及一种化妆眉笔用可降解材料及其制备方法。
背景技术：
2.眉笔是眉墨制品的一种，其笔芯是由颜料分散于低熔点的油脂和蜡基中，经捏炼，然后制芯成笔，笔杆材料有塑料和木质两种，其中木质笔杆生产过程繁琐，制造成本高，且木材消耗量大；而塑料笔杆成本低但也面临环保的问题，由于眉笔使用时需要削去笔杆将笔芯暴露出来，因此塑料笔杆无法整体回收，并且每次削下的塑料碎屑难以降解。自2021年1月1日起，我国全面落实“禁塑令”，从“限塑令”到“禁塑令”的升级，也表明了我国对传统塑料所造成污染的重视。因此，迫切需要寻可满足可持续发展需要的替代品。
3.塑料改性技术是指在通用塑料和工程塑料的基础上，经过填充、共混、增强等方法进行加工改性，以提高材料的机械性能、热性能以及导电性能，使改性塑料可满足产品各项要求。目前，公开的改性塑料制得的眉笔笔杆硬度较高，较致密，很难实现如木制笔杆的切削性能。
4.例如，在中国专利文献上公开的“一种可降解塑料铅笔笔杆及其制备方法”，其公告号为cn112457640a，所述铅笔笔杆的组分及各组分的质量份分别为：聚乳酸40-50份，淀粉3-5份，生物可降解塑料(pbat)15-25份，增塑剂3-5份，填料20-40份，扩链剂0.2-0.4份，润滑剂0.2-0.4份，抗氧剂0.3-0.6份，发泡剂0.2-0.4份，所述的发泡剂为偶氮化合物。该铅笔笔杆组分中由于分子链段上结构的巨大差异，pbat与pla的相容性差，即使加入相容剂，其力学性能不佳，耐热性不好，满足不了加工为相对复杂的眉笔笔杆结构要求，同时使用的发泡剂发气量大，会形成大量不均匀的孔，从而使得笔杆卷削易断。
技术实现要素：
5.本发明为了克服现有技术下眉笔的可降解塑料笔杆力学性能、切削性能和耐热性较差的问题，提供一种化妆眉笔用可降解材料及其制备方法，该材料生物可降解符合环保要求，易于加工，力学性能、切削性能好，质地均匀且较轻适合加工为眉笔笔杆；制备过程简便，可工业化生产。
6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种化妆眉笔用可降解材料，包括以下重量份的各组份：pbs 30～45份、pla 5～20份、填料20～35份、相容剂0.3～0.6份、偶联剂0.5～3份、润滑剂0.2～0.8份、抗氧化剂0.3～0.5份、发泡剂0.5～3份、发泡剂促进剂0.1～0.5份。
7.pbs和pla均具有良好的生物可降解性。单一的pbs材料的韧性较高，不易切削，而加入pla、润滑剂、发泡剂和填料可改善pbs的力学性能和切削性能。但是pla和pbs的相容性较差，pla的结晶速率较慢，因此还需要相容剂提升pla和pbs的增容效果，并且添加偶联剂增强填料与高分子材料之间的混合效果。
8.作为优选，所述发泡剂为偶氮化合物和碳酸氢钠复配材料，偶氮化合物和碳酸氢钠的质量比为1:(1～1.5)。
9.作为优选，所述发泡剂促进剂为纳米氧化锌。
10.碳酸氢钠的分解温度低,分解温度范围较宽；偶氮化合物分解温度较高；当偶氮化合物和碳酸氢钠复配时，在纳米氧化锌的作用下，发泡剂使pla和pbs发泡，并且释放的气泡均匀体积小，当偶氮化合物和碳酸氢钠的质量比为1:1时发泡效果最佳。纳米氧化锌选用粒径为10～40nm的氧化锌颗粒。
11.作为优选，所述相容剂为adr、tppi和多巴胺中的一种或者多种。
12.作为优选，所述填料为碳酸钙、杨木粉、滑石粉、高岭土、淀粉、微晶纤维素、羧甲基纤维素、羟基纤维素中的一种或者多种。
13.填料可增加塑料的不连续性，改善塑料的切削性能。
14.作为优选，所述填料由淀粉、微晶纤维素、羧甲基纤维素或羟基纤维素以(15-30):100的质量比与碳酸钙、滑石粉或高岭土混合球磨得到。
15.将淀粉、微晶纤维素、羧甲基纤维素或羟基纤维素与碳酸钙、滑石粉或高岭土混合球磨得到的填料表面包裹长链分子，与塑料的结合性能较好。
16.作为优选，所述润滑剂为硬脂酸锌和硬脂酸钙中的一种或者多种。
17.偶联剂增强填料与塑料之间的结合效果，使得材料的均一性提高；润滑剂可提高填料在塑料中的分散效果，减少填料团聚。
18.作为优选，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168中的一种或者多种。
19.一种化妆眉笔用可降解材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将相容剂、润滑剂和干燥后的填料搅拌混合，再加入干燥后的pla和pbs，混合均匀后加入其余组份搅拌得到混合物料；(2)将混合物料加入熔融挤出、造粒得可降解材料。
20.先将相容剂、润滑剂和填料充分混合，可提高填料的分散效果。
21.作为优选，所述步骤(2)中熔融温度为155～175℃。
22.因此，本发明具有如下有益效果：(1)该材料可生物降解，材质均匀，拉伸、弯曲性能好易于加工为笔杆状，并且切削性能好，由该材料制备得到的眉笔卷削手感好，卷削时可产生连续的不断裂的塑料碎屑；(2)制备过程简便，可工业化生产。
具体实施方式
23.下面结合具体实施方法对本发明做进一步的描述。
24.实施例1一种化妆眉笔用可降解材料，经以下过程制备得到：(1)将碳酸钙置于真空干燥箱中50℃干燥6h，pla和pbs置于真空干燥箱中80℃干燥6h；(2)将20份碳酸钙、0.6份相容剂adr、0.8份硬脂酸钙投入高速混合机中搅拌混合，再将12份pla和45份pbs投入高速混合机中，搅拌混合均匀后向高速混合机中加入1份偶氮二甲酰胺、1份碳酸氢钠、0.5份粒径为20nm的纳米氧化锌、0.3份抗氧剂1010和2份硅烷偶联
剂kh-900，搅拌混合得到混合物料；(3)将混合物料加入双螺杆挤出机进料口，各段造粒温度分别为：一区155℃、二区155℃、三区160℃、四区160℃、五区165℃、六区165℃、七区170℃、八区170℃，机头温度175℃，主机转速为240r/min，喂料速度是8r/min，经双螺杆挤出机熔融挤出，造粒得可降解材料。
25.实施例2一种化妆眉笔用可降解材料，其制备过程与实施例1的不同之处在于其原料配比为：30份滑石粉、0.6份相容剂adr、0.8份硬脂酸钙、10份pla、45份pbs、1.5份偶氮二甲酰胺、1.5份碳酸氢钠、0.5份粒径为20nm的纳米氧化锌、0.3份抗氧剂1010和3份硅烷偶联剂kh-900。
26.实施例3一种化妆眉笔用可降解材料，其制备过程与实施例1的不同之处在于其原料配比为：30份填料、0.6份相容剂adr、0.8份硬脂酸钙、10份pla、45份pbs、1.5份偶氮二甲酰胺、1.5份碳酸氢钠、0.5份粒径为20nm的纳米氧化锌、0.3份抗氧剂1010和2份硅烷偶联剂kh-900；其中填料为羧甲基纤维素与滑石粉以20:100的质量比混合球磨20min得到。
27.对比例1一种化妆眉笔用可降解材料，其制备过程与实施例1的不同之处在于其原料配比为：20份碳酸钙、0.6份相容剂adr、0.8份硬脂酸钙、37份pla、20份pbs、1份偶氮二甲酰胺、1份碳酸氢钠、0.5份粒径为20nm的纳米氧化锌、0.3份抗氧剂1010和2份硅烷偶联剂kh-900。
28.对比例2一种化妆眉笔用可降解材料，其制备过程与实施例1的不同之处在于其原料配比为：50份碳酸钙、0.6份相容剂adr、0.8份硬脂酸钙、12份pla、45份pbs、1份偶氮二甲酰胺、1份碳酸氢钠、0.5份粒径为20nm的纳米氧化锌、0.3份抗氧剂1010和2份硅烷偶联剂kh-900。
29.对比例3一种化妆眉笔用可降解材料，其制备过程与实施例1的不同之处在于其原料配比为：20份碳酸钙、0.6份相容剂adr、0.8份硬脂酸钙、12份pla、45份pbs、2份偶氮二甲酰胺、0.5份粒径为20nm的纳米氧化锌、0.3份抗氧剂1010和2份硅烷偶联剂kh-900。
30.对比例4一种化妆眉笔用可降解材料，其制备过程与实施例1的不同之处在于其原料配比为：20份碳酸钙、0.6份相容剂adr、0.8份硬脂酸钙、12份pla、45份pbs、1份偶氮二甲酰胺、1份碳酸氢钠、0.3份抗氧剂1010和2份硅烷偶联剂kh-900。
31.对比例5一种化妆眉笔用可降解材料，经以下过程制备得到：(1)将碳酸钙置于真空干燥箱中50℃干燥6h，pla和pbs置于真空干燥箱中80℃干燥6h；(2)将20份碳酸钙、0.6份相容剂adr、0.8份硬脂酸钙、12份pla、45份pbs、1份偶氮二甲酰胺、1份碳酸氢钠、0.3份抗氧剂1010和2份硅烷偶联剂kh-900一起投入高速混合机中搅拌混合得到混合物料；(3)将混合物料加入双螺杆挤出机进料口，各段造粒温度分别为：一区155℃、二区155℃、三区160℃、四区160℃、五区165℃、六区165℃、七区170℃、八区170℃，机头温度175
℃，主机转速为240r/min，喂料速度是8r/min，经双螺杆挤出机熔融挤出，造粒得可降解材料。
32.检测上述实施例和对比例所得材料的机械性能，结果如表1所示。
33.表1.化妆眉笔用可降解材料的机械性能项目拉伸强度/mpa弯曲强度/mpa缺口冲击强度/j
·
m-1
检测标准gb/t 1040.1-2006gb/t 9341-2000gb/t 1843-2008实施例1214882实施例2234981实施例3255387对比例1163561对比例2153068对比例3132763对比例4184269对比例5193868
34.将实施例和对比例所得材料加工为眉笔外壳，并和眉笔笔芯组装为眉笔。将眉笔竖直放置，顶部用夹持机构夹持，底部抵靠卷笔刀的卷削刀片，刀片夹角30
°
，用驱动机构带动眉笔转动，当卷削刀片削下连续的塑料碎屑时记驱动机构施加的力为卷削力；人工使用卷笔刀卷削眉笔，记录卷削手感及塑料碎屑的断裂情况。切削性能如表2所示。
35.表2.化妆眉笔的卷削性能
36.从表1的数据可知，实施例1-3均有较好的拉伸强度、弯曲强度以及缺口冲击强度，这表明本发明所述材料有良好的机械强度和加工性能；从表2数据可知，由实施例1-3所述材料制得的笔杆卷削力较小、卷削手感顺滑，并且卷削得到的碎屑不易断裂，因此本发明所述材料生物降解性好，有良好的卷削性能，适合用于制备化妆眉笔笔杆。
37.pbs材料韧性较好，但是质地较软不能直接用于加工塑料笔杆，本发明使用pla增强pbs的力学性能。如实施例1-3的检测数据，当pbs与pla的配比在(30～45)：(5～20)范围内时效果较好，能兼具良好的力学性能和卷削性能。pla的添加量较多时，如对比例1，得到的材料硬度较大，并且韧性下降，导致制备的笔杆卷削时碎屑易断，影响卷削使用感。对比例2中填料的添加量较多，导致材料较脆易断。对比例3中发泡剂仅为偶氮二甲酰胺，与使用
偶氮二甲酰胺和碳酸氢钠复配体系的实施例1相比，对比例3的发泡效果较差，发泡不均匀出现大气泡，导致材料的机械强度下降、卷削手感较差碎屑易断；而对比例4中没有使用发泡剂促进剂辅助发泡，其在155-175℃的范围内没有充分发泡，因此虽然其材料中气泡分布均匀没有出现大气泡，但是其卷削时需要使用较大的力。对比例5将所有组分一步混合，其填料在pbs和pla中的分散效果不及先将填料与相容剂和润滑剂混合再分散至pbs和pla中的实施例1。
