CN102875895A - 一种低散发型聚丙烯材料及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低散发型聚丙烯材料及其制备方法与用途，该聚丙烯材料的制备原料包括40-90%的聚丙烯、5-25%的弹性体、0-40%的矿物填料、1-5%的VOC洗提剂和0.1-2%的稳定剂，还包括VOC气提剂，VOC气提剂的用量是聚丙烯材料熔体体积的50-600%。所用的VOC洗提剂为一种以上的醇，所用的VOC气提剂为N2。本发明的VOC洗提剂是从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，解决了VOC洗提剂在主喂料加入因沸点较低导致过早挥发的缺陷，同时，使用泡沫塑料发泡的原理，将VOC洗提剂雾化处理，然后由VOC气提剂带入到聚丙烯材料熔体中，使VOC洗提剂与聚丙烯材料熔体混合更加均匀，经过真空抽提后，VOC驱除的更加彻底，TVOC残余量≤20μgC/g。

Description

一种低散发型聚丙烯材料及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于改性塑料领域，具体涉及一种改性聚丙烯，特别涉及一种适用于制造汽车内饰件的低散发型聚丙烯材料及其制备方法和用途。
背景技术
改性聚丙烯材料已广泛应用于汽车内饰件，包括仪表板、副仪表板、门板、立柱等。在汽车使用的过程中，尤其当汽车驾驶室内温度较高时，残余在改性聚丙烯材料中的挥发性有机物质（TVOC）会散发出来，对驾乘人员的身体产生损害。TVOC物质主要包括烃类、苯类、醛类等，主要来源于聚丙烯、弹性体等树脂合成时残余的单体，抗氧剂、光稳定剂、润滑剂、色粉等添加剂及改性聚丙烯材料加工过程中降解产生的小分子等，因此，为了减少聚丙烯汽车内饰专用料中的TVOC含量，需要从原材料和加工工艺方面进行控制。
专利CN101691435B通过控制原材料的方式制备了一种低VOC高性能汽车内饰件专用PP复合材料，该专利使用的聚丙烯为氢调法聚丙烯。专利CN101817953B添加了气味吸附剂制备了一种低散发的改性聚丙烯复合材料，气味吸附剂包括：粘土、膨润土、多孔二氧化硅、活性氧化铝或分子筛。然而，通过控制原材料来源降低VOC只解决了VOC产生的一个因素，不能解决加工过程中新产生的VOC物质。而吸附法，无论是物理吸附还是化学吸附，均存在吸附的选择性和平衡性的问题。
专利CN101255252B公开了一种低散发型汽车内饰件专用料，由聚丙烯80-90份，超细滑石粉10-20份，低分子有机物驱除剂1.0-3.0份，抗氧剂1.0-2.0份组成。其中低分子有机驱除剂包括碳酸氢钙、碳酸氢钠、碳酸氢镁、水、沸点低于200℃的脂肪醇。其制备方法是将低分子有机物驱除剂先后与聚丙烯、超细滑石粉共混得到预混料经挤出机三级真空挤出造粒得到成品。然而，该方法所使用的低分子有机驱除剂，其中碳酸盐类及其分解物与聚丙烯树脂存在相容性的问题，而水和沸点低于200℃的脂肪醇，由于其沸点较低且和预混料在主喂料中加入挤出机，则存在与改性聚丙烯材料熔体的持久性和均匀性问题。
发明内容
为了克服上述的现有低散发型聚丙烯汽车内饰件专用料存在的缺陷，本发明的目的是从原材料和加工工艺两方面同时入手，提供一种低散发型聚丙烯材料，进一步降低了TVOC物质的排放。
本发明的另一目的在于提供上述低散发型聚丙烯材料的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述低散发型聚丙烯材料的用途。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种低散发型聚丙烯材料，其制备原料包括以下质量百分比的成分：
聚丙烯：40-90%
弹性体：5-25%
矿物填料：0-40%
VOC洗提剂：1-5%
稳定剂：0.1-2%。
所述的聚丙烯为丙烯共聚物和/或丙烯均聚物，其熔体流动速率在230℃、2.16kg的条件下为3-70g/10min。
所述的弹性体为乙烯-丙烯嵌段共聚物、乙烯-丙烯-二烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物或乙烯-辛烯共聚物中的一种以上。
所述的矿物填料为滑石粉，其粒径为0.1-20μm，二氧化硅含量≥60%，烧失量在1000℃下≤7%。
所述的VOC洗提剂为一种以上的醇，其中醛类物质（甲醛、乙醛、丙烯醛）的含量≤0.3ppm；所述的醇为C1-C8醇。
所述稳定剂包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和受阻胺类光稳定剂。
所述的低散发型聚丙烯材料，其制备原料还包括VOC气提剂，VOC气提剂的用量是聚丙烯材料熔体体积的50-600%；所述的聚丙烯材料熔体是上述低散发型聚丙烯材料的固体原料熔融后得到的物质；
所述的VOC气提剂为N2，N2纯度≥99.9%；
VOC气提剂，单独使用时亦可起到VOC驱除剂的作用，在本专利中，其主要作用是作为VOC洗提剂的载体存在，将雾化的VOC洗提剂带入到聚丙烯材料熔体中，使VOC洗提剂与聚丙烯材料熔体混合更加均匀，VOC驱除得更加彻底，TVOC残余量更少。
上述低散发型聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚丙烯、弹性体、矿物填料、稳定剂从双螺杆挤出机的主喂料口加入，进行熔融共混；将VOC洗提剂进行雾化处理，然后与VOC气提剂充分混合，加入双螺杆挤出机的侧喂料口，与其它原料熔融共混，经挤出机真空挤出造粒，得到所述低散发型聚丙烯材料；所述双螺杆挤出机的长径比为(36-56):1，双螺杆挤出机的加工温度为180-250℃。VOC洗提剂雾化技术和挤出机真空抽提均采用常规工艺。
进一步地，为使所述VOC洗提剂充分发挥作用，挤出机的加工温度需高于VOC洗提剂的沸点。
上述的低散发型聚丙烯材料可用作汽车内饰专用料。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
本发明的VOC洗提剂是从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，解决了VOC洗提剂在主喂料加入因沸点较低导致过早挥发的缺陷，同时，使用泡沫塑料发泡的原理，将VOC洗提剂雾化处理，然后由VOC气提剂带入到聚丙烯材料熔体中，使VOC洗提剂与聚丙烯材料熔体混合更加均匀，经过真空抽提后，VOC驱除的更加彻底，TVOC残余量≤20μgC/g。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种低散发型聚丙烯材料，其原料配方见表1，其制备方法包括以下步骤：
将聚丙烯、弹性体、矿物填料、稳定剂从双螺杆挤出机的主喂料口加入，进行熔融共混；将VOC洗提剂进行雾化处理，然后与VOC气提剂充分混合，加入双螺杆挤出机的侧喂料口，与其它原料熔融共混，经挤出机真空挤出造粒，得到所述低散发型聚丙烯材料；所述双螺杆挤出机的长径比为(36-56):1，双螺杆挤出机的加工温度为180℃。VOC洗提剂雾化技术和挤出机真空抽提均采用常规工艺。
其中，所用的聚丙烯为均聚聚丙烯，弹性体为乙烯-丁烯共聚物，VOC洗提剂为异丙醇，矿物填料为滑石粉，VOC气提剂为N2。所用稳定剂是由受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和受阻胺类光稳定剂按1:1:1的质量比组成。
实施例2
一种低散发型聚丙烯材料，其原料配方见表1，其制备方法同实施例1，其中双螺杆挤出机的加工温度为210℃。
所用的矿物填料为滑石粉，VOC气提剂为N2，聚丙烯为共聚聚丙烯，弹性体为乙烯-丙烯-二烯共聚物，VOC洗提剂为正己醇。所用的稳定剂同实施例1。
实施例3
一种低散发型聚丙烯材料，其原料配方见表1，其制备方法同实施例1，双螺杆挤出机的加工温度为230℃。
所用的矿物填料为滑石粉，VOC气提剂为N2，采用的聚丙烯为均聚聚丙烯和共聚聚丙烯以1:1的质量比组成的混合物，弹性体为乙烯-丁烯共聚物和乙烯-辛烯共聚物以1:1的质量比组成的混合物，VOC洗提剂为乙醇。所用的稳定剂同实施例1。
实施例4
一种低散发型聚丙烯材料，其原料配方见表1，其制备方法同实施例1，双螺杆挤出机的加工温度为250℃。
所用的矿物填料为滑石粉，VOC气提剂为N2，采用的聚丙烯为共聚聚丙烯，弹性体为乙烯-辛烯共聚物，VOC洗提剂为异辛醇。所用的稳定剂同实施例1。
对比例1
一种聚丙烯材料，其原料配方见表1，其制备方法包括以下步骤：
将聚丙烯、弹性体、矿物填料、稳定剂从双螺杆挤出机的主喂料口加入到双螺杆挤出机中，进行熔融共混，经挤出机真空挤出造粒、冷却、干燥，得到聚丙烯材料。所述挤出机的长径比为(36-56):1，双螺杆挤出机的加工温度为180℃。
所用的矿物填料为滑石粉，所采用的聚丙烯为均聚聚丙烯，弹性体为乙烯-丁烯共聚物。所用的稳定剂同实施例1。
对比例2
一种低散发型聚丙烯材料，其原料配方见表1，其制备方法包括以下步骤：
将聚丙烯、弹性体、矿物填料、稳定剂、VOC洗提剂从双螺杆挤出机的主喂料口加入到双螺杆挤出机中，进行熔融共混，经挤出机真空挤出造粒、冷却、干燥，得到所述低散发型聚丙烯材料。所述挤出机的长径比为(36-56):1，双螺杆挤出机的加工温度为210℃。
所用的矿物填料为滑石粉，所用的聚丙烯为共聚聚丙烯，弹性体为乙烯-丙烯-二烯共聚物，VOC洗提剂为正己醇。所用的稳定剂同实施例2。
将上述实施例和对比例制备的材料进行注塑成型制备测试样条，其中：
（1）拉伸强度：按ISO527测试，速度为50mm/min；
（2）悬臂梁缺口冲击强度：按ISO180测试；
（3）弯曲模量：按ISO178测试，速度为2mm/min；
（4）有机化合物排放测定（TVOC）按照TS-INT-002进行测定。
表1实施例和对比例的聚丙烯材料的原料配方（单位：g）
Figure BDA00002214268700051
表2实施例和对比例的聚丙烯材料的性能测试结果
Figure BDA00002214268700052
由表2中各个实施例和对比例的产品测试结果可以看出，对比例1与实施例1采用相同的原材料（对比例1的原料未包括洗提剂和气提剂）和挤出机，对比例1采用普通生产方法，其原材料带入和加工过程产生的TVOC无法脱除。
对比例2中在主喂料口加入了VOC洗提剂，由于液态的VOC洗提剂在固体原料中无法分散均匀，且VOC洗提剂的沸点低于挤出机的加工温度导致其提前挥发，从而使产品中VOC脱除效果不理想。
而本发明的低散发聚丙烯材料，通过VOC洗提剂和VOC气提剂搭配使用，将经过雾化处理的VOC洗提剂，由VOC气提剂带入聚丙烯内饰专用料熔体，与聚丙烯内饰专用料熔体混合的更加均匀，驱除VOC效果更好，在力学性能保持不变的前提下，使聚丙烯内饰专用料的TVOC含量明显减少，可达到20μgC/g以下，适合作为汽车内饰专用料。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低散发型聚丙烯材料，其特征在于：其制备原料包括以下质量百分比的成分：
聚丙烯：40-90%
弹性体：5-25%
矿物填料：0-40%
VOC洗提剂：1-5%
稳定剂：0.1-2%；
所述的低散发型聚丙烯材料，其制备原料还包括VOC气提剂，VOC气提剂的用量是聚丙烯材料熔体体积的50-600%；所述的聚丙烯材料熔体是上述低散发型聚丙烯材料的固体原料熔融后得到的物质；
所述的VOC洗提剂为一种以上的醇，所述的醇为C1-C8醇；
所述的VOC气提剂为N2。
2.根据权利要求1所述的低散发型聚丙烯材料，其特征在于：所述的聚丙烯为丙烯共聚物和/或丙烯均聚物，其熔体流动速率在230℃、2.16kg的条件下为3-70g/10min。
3.根据权利要求1所述的低散发型聚丙烯材料，其特征在于：所述的弹性体为乙烯-丙烯嵌段共聚物、乙烯-丙烯-二烯共聚物、乙烯-己烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物或乙烯-辛烯共聚物中的一种以上。
4.根据权利要求1所述的低散发型聚丙烯材料，其特征在于：所述的矿物填料为滑石粉，其粒径为0.1-20μm，二氧化硅含量≥60%，烧失量在1000℃下≤7%。
5.根据权利要求1所述的低散发型聚丙烯材料，其特征在于：所述稳定剂包括受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和受阻胺类光稳定剂。
6.权利要求1-5任一项所述的低散发型聚丙烯材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
将聚丙烯、弹性体、矿物填料、稳定剂从双螺杆挤出机的主喂料口加入，进行熔融共混；将VOC洗提剂进行雾化处理，然后与VOC气提剂充分混合，加入双螺杆挤出机的侧喂料口，与其它原料熔融共混，经挤出机真空挤出造粒，得到所述低散发型聚丙烯材料；所述双螺杆挤出机的长径比为(36-56):1，双螺杆挤出机的加工温度为180-250℃。
7.权利要求1-5任一项所述的低散发型聚丙烯材料在汽车内饰专用料中的应用。
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