CN102020809B

CN102020809B - 一种抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102020809B
Application number: CN2010105298502A
Authority: CN
Inventors: 王灿耀; 黄达; 罗忠富; 杨燕; 李永华; 吴国峰
Original assignee: MIANYANG DONGFANG SPECIAL ENGINEERING PLASTIC Co Ltd; Kingfa Science and Technology Co Ltd; Shanghai Kingfa Science and Technology Co Ltd; Tianjin Kingfa Advanced Materials Co Ltd
Current assignee: Chengdu golden hair science and technology new material Co Ltd; Kingfa Science and Technology Co Ltd; Shanghai Kingfa Science and Technology Co Ltd; Tianjin Kingfa Advanced Materials Co Ltd
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2030-10-29
Also published as: CN102020809A

Abstract

本发明公开了一种抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料及其制备方法，如下组份和重量百分比组成：聚丙烯60-80％；弹性体1-20％；滑石粉10-30％；光催化微粉1-5％；抗菌剂0.5-2.0％；气味吸收剂0.3-1.0％。本发明能持久地保持低气味，且同时具有抗菌和防霉作用，杀菌力强、消毒效果快、耐久性好、稳定性好、无二次污染等等。本发明可以有效地去除烷烃、烯烃、芳烃、胺、苯酚、硫醇、过氧化物、醛及酮类等具有气味的小分子。

Description

一种抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚丙烯改性材料，具体地说，涉及一种抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料及其制备方法，

背景技术

轿车的内饰件一般是指轿车车厢的隔板、门内装饰板、仪表板总成、扶手、地毯等部件。以前轿车内饰件多用金属、木材和纤维纺织品等材料，外观和质感都不甚理想，而且随着环境保护意识日趋浓厚，寻找一些可以回收利用、材质安全性能高、加工方便的材料来代替传统的材料，已经成为各国汽车制造业的研究与开发的内容。目前，许多轿车的内饰件已经逐步使用聚丙烯(PP)材料，这是一种热塑性材料，它集结了韧性好、强度大、隔热好、质地轻、耐腐蚀、富有弹性和手感好，成本低等一系列优点，更重要的是PP是一种可以循环回收再用的塑料，对环境保护大有裨益，因此受到人们的广泛欢迎。

随着汽车工业的日益发展和消费者环保健康意识不断地增强，人们不仅要求轿车要有宽敞的车内空间、视野开阔和乘座舒适，还要求车内空气新鲜、质量好。车内挥发性有害物质已引起了人们的关注，其直观反映为对气味的感知，研究表明，车内气味的来源是多方面的，来自内饰部件的挥发性有机化合物(volatileorganic compounds，简称“VOC”)是影响车内空气质量的主要原因之一。大多数内饰部件中都含有一定量的挥发性有机化合物，它们主要是烷烃、烯烃、芳烃、胺、苯酚、硫醇、过氧化物、醛、酮类的物质，这些物质的沸点通常在50～260℃的范围之内。当气温达到一定高度时，在光热的作用下，产生令人不舒服的气味，甚至引起头疼、干咳和过敏等不适反应。为了克服这些问题，塑料树脂的生产加工者长期以来都在致力于减少这些气味的散发等级，并取得一定的成效。专利CN1727390通过添加一种钠型晶体结构的碱金属硅铝酸盐粉体来吸附改性PP中的气味，其中粉体粒径不小于200目，粉体微孔不小于10埃。美国专利USP5109056提到了在聚丙烯聚合过程，催化剂中的媒介也是聚丙烯材料气味的来源之一，可以采用高温挤出造粒的方法来降低气味，在挤出过程中需采用抽真空的方式，并对最终的粒子进行高温烘烤，以此对来脱除这些带有异味的残留物。

目前，中国对塑料制品的抗菌已经有一个工业标准，今后轿车内的塑料零部件都应按此标准来规范，以减少塑料件表面滋生细菌。抗菌标准为：抗细菌率符合I≥99％的抗菌塑料可以作为强抗菌塑料；抗细菌率符合II≥90％的抗菌塑料可以作为有抗菌作用塑料。因此，为了进一步拓展聚丙烯在汽车领域的应用，必须寻找到一个有效途径以制备低气味、抗菌的聚丙烯材料。目前市场上的抗菌聚丙烯一般都是采用添加载银银离子抗菌剂来达到抗菌作用，如专利CN 1580114、CN101725771A、CN201100492、CN101519512等。银离子具有优异的杀菌作用且对人畜无害，这已经在几千年的实践中得到了验证。但银离子直接加入材料中，易被人体皮肤吸收导致有效期短，并且其成本较高。为此，开发一种无毒、低气味，又能长效抗菌的PP是十分重要且具有现实意义的。

发明内容

本发明旨于提供一种抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料，由如下组份和重量百分比组成：

聚丙烯 60-80％；

弹性体 1-20％；

滑石粉 10-30％；

光催化微粉 1-5％；

抗菌剂 0.5-2.0％；

气味吸收剂 0.3-1.0％；

所述的光催化微粉为担载有Ag⁺、Cu²⁺或Zn²⁺金属离子的TiO₂的一种或一种以上组合。

在上述抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料中，还可以添加如下重量百分数的组分：

抗氧剂 0.3-0.8％；

加工助剂 0.1-0.5％；

白矿油 0.2-1.0％。

在上述抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料中，所述的聚丙烯优选为共聚聚丙烯，其熔体流动速率(230℃×2.16kg)为5～70g/10min。

在上述抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料中，所述的滑石粉优选目数为600～5000目的滑石粉。

在上述抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料中，所述的弹性体优选为乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物、氢化乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或一种以上组合。

在上述抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料中，所述的抗菌剂优选为超微细ZnO、CuO、Ag₂O、银系无机抗菌粉、锌系无机抗菌的一种或一种以上组合。

在上述抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料中，所述的气味吸收剂为具有大量微孔结构的粉状物质，优选为分子筛、沸石、羟基磷灰石、硅酸盐矿物中的两种或两种以上。

在上述抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料中，所述的抗氧剂优选为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸苯酯、N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、硫代二丙酸二(十八)酯中的两种或两种以上组合。

在上述抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料中，所述的加工助剂优选低分子酯类、硬脂酸复合酯类、酰胺类、聚乙烯蜡的一种或一种以上组合。

上述抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：先往聚丙烯和弹性体混合物加入白矿油，混合均匀后依次加入光催化微粉、抗菌剂、气味吸收剂、抗氧剂、加工助剂，搅拌均匀后再加入滑石粉一起混合，最后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，挤出温度为180～220℃。

与现有技术性相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明是聚丙烯+滑石粉+弹性体体系，由于弹性体的存在，气味要比聚丙烯单独存在时大得多，体系产生的气味中包含烷烃、烯烃、芳烃、胺、苯酚、过氧化物、硫醇、醛及酮类等具有气味的小分子。气味吸附剂虽然能降低聚丙烯复合材料的气味，但吸附剂的孔容有限，一旦小分子将孔容填满了，就失去了作用，除非在500℃左右的高温下锻烧，这当然不可能的，因为在这温度下聚丙烯早就分解了。所以本发明需要添加光催化微粉，在一定程度促使气味吸附剂解吸附，使其可继续吸附气味。另外，在使用后期，气味相对较低，其来源主要是人为导致的油污、皮脂等有机物，体系中的光催化微粉可利用光催化作用将这些有机分子进行分解成二氧化碳等气体分子，从而使聚丙烯组合物持久地保持低气味。

2.本发明采用光催化微粉和抗菌剂，光催化微粉还具有抗菌能力，采用银、锌、铜等金属抗菌离子与TiO₂相复合，可提高TiO₂在黑暗中的抗菌能力。因此本发明相当于采用了复合型的抗菌剂，从而克服了单一抗菌剂的局限性。本发明同时具有抗菌和防霉作用，且杀菌力强、消毒效果快、耐久性好、稳定性好、无二次污染等特点。其杀菌机理是在光催化抗菌剂半导体型化合物中，光激发后使位于价带的电子跃迁至导带，导带中被激发的电子具有强的还原能力，价带中的空穴具有强的氧化能力，故可杀死细菌。

3.本发明可以有效地去除烷烃、烯烃、芳烃、胺、苯酚、硫醇、过氧化物、醛及酮类等具有气味的小分子。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料，由以下以重量百分比计的原料组成：聚丙烯(牌号：AP3N)60％；弹性体20％；滑石粉16％；光催化微粉2％；抗菌剂0.5％，气味吸收剂0.5％，抗氧剂0.4％；加工助剂0.3％；白矿油0.3％。

所述的滑石粉目数为3000目。所述的弹性体选用乙烯-辛烯共聚物。所述的光催化微粉为担载有Ag⁺的TiO₂。所述的抗菌剂为超微细ZnO 0.3％和CuO 0.2％。所述的气味吸收剂为分子筛0.3％和沸石0.2％。所述的抗氧剂为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸苯酯0.2％和四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯0.2％。所述的加工助剂为乙撑双硬脂酰胺。

制备方法为：(1)先往聚丙烯和弹性体混合物加入白矿油，混合均匀后依次加入光催化粉、抗菌剂、气味吸收剂、抗氧剂、加工助剂，搅拌均匀后再加入滑石粉一起混合，最后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，挤出温度为180℃。

材料的气味和抑菌率测试结果见表2和表3。

实施例2

一种抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料，由以下以重量百分比计的原料组成：聚丙烯(牌号：K7726)80％；弹性体5％；滑石粉10％；光催化微粉2％；抗菌剂0.8％，气味吸收剂0.7％，抗氧剂0.8％；加工助剂0.5％；白矿油0.2％。

所述的滑石粉目数为1250目。所述的弹性体选用乙烯-丁烯共聚物。所述的光催化微粉为担载有Cu²⁺的TiO₂。所述的抗菌剂为Ag₂O 0.3％和CuO 0.5％。所述的气味吸收剂为分子筛0.4％和羟基磷灰石0.3％。所述的抗氧剂为双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯0.4％和四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯0.4％。所述的加工助剂为乙撑双硬脂酰胺0.2％和硬脂酸钙0.3％组成。

制备方法为：(1)先往聚丙烯和弹性体混合物加入白矿油，混合均匀后依次加入光催化粉、抗菌剂、气味吸收剂、抗氧剂、加工助剂，搅拌均匀后再加入滑石粉一起混合，最后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，挤出温度为220℃。

材料的气味和抑菌率测试结果见表2和表3。

实施例3

一种抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料，由以下以重量百分比计的原料组成：聚丙烯(牌号：K7760)61％；滑石粉30％；光催化微粉5％；抗菌剂1.4％，气味吸收剂1.0％，抗氧剂0.6％；加工助剂0.6％；白矿油0.4％。

所述的滑石粉目数为5000目。所述的光催化微粉为锐钛型TiO₂2％和担载有Ag⁺的TiO₂3％。所述的抗菌剂为银系无机抗菌粉0.7％和CuO 0.7％。所述的气味吸收剂为分子筛0.4％和硅酸盐矿物0.6％。所述的抗氧剂为N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺0.3％和四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯0.3％。所述的加工助剂为聚乙烯蜡0.3％和硬脂酸钙0.3％组成。

制备方法为：(1)先往聚丙烯和弹性体混合物加入白矿油，混合均匀后依次加入光催化粉、抗菌剂、气味吸收剂、抗氧剂、加工助剂，搅拌均匀后再加入滑石粉一起混合，最后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，挤出温度为200℃。

材料的气味和抑菌率测试结果见表2和表3。

实施例4

一种抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料，由以下以重量百分比计的原料组成：聚丙烯(牌号：K7726)60％；弹性体20％；滑石粉15％；光催化微粉2％；抗菌剂0.5％，气味吸收剂1.0％，抗氧剂0.8％；加工助剂0.4％；白矿油0.3％。

所述的滑石粉目数为1250目。所述的弹性体选用乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物。所述的光催化微粉为担载有Zn²⁺的TiO₂。所述的抗菌剂为银系无机抗菌粉0.3％和锌系无机抗菌0.2％。所述的气味吸收剂为分子筛0.5％和羟基磷灰石0.5％。所述的抗氧剂为硫代二丙酸二(十八)酯0.4％和四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯0.4％。所述的加工助剂为乙撑双硬脂酰胺0.2％和硬脂酸锌0.2％组成。

制备方法为：(1)先往聚丙烯和弹性体混合物加入白矿油，混合均匀后依次加入光催化粉、抗菌剂、气味吸收剂、抗氧剂、加工助剂，搅拌均匀后再加入滑石粉一起混合，最后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，挤出温度为190℃。

实施例5

一种抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料，由以下以重量百分比计的原料组成：聚丙烯(牌号：K7726)62％；弹性体20％；滑石粉15％；抗菌剂0.5％，气味吸收剂1.0％，抗氧剂0.8％；加工助剂0.4％；白矿油0.3％。

所述的滑石粉目数为1250目。所述的弹性体选用乙烯-丙烯-辛烯三元共聚物。所述的抗菌剂为银系无机抗菌粉0.3％和锌系无机抗菌0.2％。所述的气味吸收剂为分子筛0.5％和羟基磷灰石0.5％。所述的抗氧剂为硫代二丙酸二(十八)酯0.4％和四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯0.4％。所述的加工助剂为乙撑双硬脂酰胺0.2％和硬脂酸锌0.2％组成。

实施例1-5的PP粒子的气味按上海大众的PV3900E《汽车车厢内零部件气味实验》标准实验进行测试：

1)将粒料置于1L气味试验瓶中；

2)在80±5℃烘箱中放置2h，取出待瓶冷却到60±5℃后，开始评定气味；

3)气味评定方法。气味的评定根据表1作出气味等级标定。

表1气味等级说明

表2实施例1-5的气味测试结果

实施例1-5的抗菌性能测度如下：

试用菌种：大肠杆菌，金黄色葡萄球菌。

试用方法：参照GB15981-1995，Q/02GZS001检测方法与标准。

试用步骤：待检样品消毒干燥后，将0.2mL待测菌液分别均匀滴加在样品上，用薄膜覆盖，置于容器内，在温度36℃湿度90％RH下放置24h后分别加入20mL洗脱液，充分振荡洗脱，进行活菌计数，以抗菌样与空白对照样的回收菌计算其抑菌率。实施例1-5的PP制品的抑菌率如表3所示。

表3实施例1-5的抑菌率测试结果

实施例5的基本配方与实施例4一样，只是少加了光催化剂。但其气味测试结果却相差了一个等级，实施例5的抑菌率也比实施例4来得低，可见光催化剂与气味吸收剂具有良好的协同作用。

Claims

1.一种抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料，其特征在于，由如下组份和重量百分比组成：

聚丙烯 60～80%；

弹性体 1～20%；

滑石粉 10～30%；

光催化微粉 1～5%；

抗菌剂 0.5～2.0%；

气味吸收剂 0.3～1.0%；

抗氧剂 0.3～0.8%；

加工助剂 0.1～0.5%；

白矿油 0.2～1.0%；

所述的聚丙烯为共聚聚丙烯，其230℃×2.16kg下的熔体流动速率为5～70g/10min；

所述的弹性体为乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的一种或一种以上组合；

所述的光催化微粉为担载有Ag⁺、Cu²⁺或Zn²⁺金属离子的TiO₂的一种或一种以上组合；

所述的抗菌剂为CuO、银系无机抗菌粉、锌系无机抗菌粉的一种或一种以上组合；

所述的气味吸收剂为分子筛、沸石、羟基磷灰石、硅酸盐矿物中的两种或两种以上；

所述的抗氧剂为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸苯酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺和四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、硫代二丙酸二(十八)酯中的两种或两种以上组合；

所述的加工助剂选自低分子酯类、硬脂酸复合酯类、酰胺类、聚乙烯蜡的一种或一种以上组合。

2.如权利要求1所述的抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料，其特征在于：所述的滑石粉选用目数为600～5000目的滑石粉。

3.权利要求1所述的抗菌、低气味轿车内饰用聚丙烯材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：先往聚丙烯和弹性体混合物加入白矿油，混合均匀后依次加入光催化微粉、抗菌剂、气味吸收剂、抗氧剂、加工助剂，搅拌均匀后再加入滑石粉一起混合，最后经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，挤出温度为180～220℃。