CN103524897A - 一种环保型聚丙烯发泡珠粒及制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种环保型发泡聚丙烯珠粒，包括以下步骤：a）通过聚丙烯树脂与具有吸附功能的多孔材料，经挤出机混炼、挤出、拉丝、切粒制备成聚丙烯微粒；b）具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型发泡聚丙烯珠粒是将上述聚丙烯微粒投入反应釜，然后进行加热加压，并在瞬间释放至大气，从而得到一定倍率的具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型聚丙烯发泡珠粒；所述具有吸附功能的多孔材料，包括活性硅、活性炭、活性氧化铝、竹炭、石墨化炭黑、活性碳纤维等；具有吸附功能的多孔材料占总的聚丙烯原料添加量的重量百分比为0.1%～20%，具有吸附功能的多孔材料粒度在700-1200目，孔径在2-500nm。在汽车内饰及家装等行业的环境净化中极具应用潜力。

Description

一种环保型聚丙烯发泡珠粒及制备方法
技术领域
本发明涉及具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型聚丙烯发泡珠粒的制备方法，应用于汽车内饰件、包装材料、家装材料等环境净化及缓冲领域。
背景技术
发泡聚丙烯材料包括各类工程塑料，因其具有优异的机械强度、耐热性能、机械加工性、耐燃性和可再生利用性能而用于各种不同领域。例如，汽车内饰件，包装材料、建筑材料，隔热材料等。特别是在汽车等运输工具等领域中，发泡聚丙烯材料已经用于各种零部件，例如保险杠，遮阳板，工具箱，座椅等。
新车、新装修房子及新添置的家具、电器的异味往往是所处空气有污染的信号，可能正在释放甲醛和苯这些有害物质。具有吸附功能的多孔材料聚丙烯发泡珠粒作为汽车内饰件材料、家装材料及床垫等组成材料，在具有普通聚丙烯材料具有的力学性能的基础上还赋予其自动净化空气的功能，使得新置产品不再有异味。
至今，已知用于具有吸附、净化空气及祛菌功能产品的方法：
1.一种已知的方法，以聚醚多元醇、异氰酸酯及竹炭或活性碳制备竹炭或活性碳聚氨酯复合泡沫板材。如CN101400193。
2.一种已知的方法，以酚醛树脂与竹炭或活性碳在低沸点有机发泡剂存在的情况下，发泡制备泡沫。
3.一种已知的方法，以聚丙烯与竹炭或活性碳在双螺杆挤出机中混合，通过熔融纺丝制备竹炭或活性碳聚丙烯纤维。如CN102517792A。
之前，吸附净化的泡沫主要是以聚氨酯泡沫及酚醛泡沫等材料为基材，一方面此类基材不具有可回收性，不符合当下可循环再利用主题；另一方面聚氨酯泡沫存在残留的异氰酸根，酚醛树脂采用的不环保的有机发泡剂，本身对环境都有一定的伤害。对于竹炭或活性碳与聚丙烯共混体系，已有相关专利，但是在发泡行业此还为空白。
由于泡沫本身为多孔蜂窝状结构，相对于片材或者板材等具有更好的透气性，空气中有害的挥发物容易透过基材，被材料内部的竹炭或活性碳吸收，增强的净化空气的能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型发泡聚丙烯珠粒的制备方法。
本发明采用以下技术方案是：一种环保型聚丙烯发泡珠粒及制备方法，尤其是具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型聚丙烯发泡珠粒及制备，其特征在于，包括以下步骤：
a）通过聚丙烯树脂与具有吸附功能的多孔材料，经挤出机混炼、挤出、拉丝、切粒制备成聚丙烯微粒；
b）具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型发泡聚丙烯珠粒是将上述聚丙烯微粒投入反应釜，然后进行加热加压，使聚丙烯微粒在高温高压下产生向外膨胀的内部压力，并在瞬间释放至大气，从而得到一定倍率的具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型聚丙烯发泡珠粒；
进一步，具有吸附功能的多孔材料，包括活性硅、活性炭、活性氧化铝、竹炭、石墨化炭黑、活性碳纤维等，优选竹炭或活性碳；
进一步，具有吸附功能的多孔材料粒度在700-1200目，孔径在2-500nm。
进一步，具有吸附功能的多孔材料占总的聚丙烯原料添加量的重量百分比为0.1%～20%，尤其是3%～10%。
进一步，所述聚丙烯树脂采用的是聚丙烯均聚物和共聚物二种聚丙烯树脂，共聚物包括二元或者三元。均聚物和共聚物二种聚丙烯树脂的重量比是10～90%：90～10%。
进一步，添加聚丙烯原料添加量重量百分比的0.5%～2%的纳米二氧化钛；
进一步，步骤a）中，混炼时还包括添加助剂，所述助剂为分散剂、降烟剂、抗氧剂、抗静电剂、紫外吸收剂、阻燃剂、色母粒、气泡成核剂、偶联剂、稳定剂、润滑剂中的一种或几种，添加量为两种聚丙烯树脂总质量的1%～20%。
进一步，步骤b）中，所述反应釜内还包括助剂，所述助剂为分散剂、乳化剂、低电导率介质、表面活性剂、消泡剂中的一种或几种，优选分散剂、表面活性剂及消泡剂，添加量为改性聚丙烯微粒总质量的1%～10%。
进一步，步骤b中，所述加压气体为氮气、氧气、二氧化碳、空气中一种或者多种。
本发明的有益效果：本发明在现有EPP珠粒的基础上，根据市场需求开发出一种具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型聚丙烯发泡珠粒。在高压反应釜内加热加压进行发泡制备倍率为8～60倍的增强发泡聚丙烯珠粒。本发明提供了一种具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保EPP珠粒的制备方法，本制备方法具有制备方法简单，对苯、氨及甲醛等有害挥发物有很强吸附作用，可净化环境。所制备的EPP粒子经成型机可制备各种形状及尺寸的制件，在汽车内饰及家装等行业的环境净化中极具应用潜力，同时由于聚丙烯可循环再利用，回收的抗菌性产品可继续循环再作抗菌性产品。
相对于现有的产品，存在以下几个优势：
1.采用基材为聚丙烯材料，发泡剂为环保发泡剂，产品属于可循环及环保型产品，制备的产品为珠粒状，可以制备各种形状及尺寸的型材及异型材。尤其是吸附材料与发泡的珠粒状材料一体化，吸附材料经发泡后完全释放，其吸附效果能够等同于非包裹状态，因此吸附效果极好；
2.聚丙烯相关的净化泡沫产品还未有任何专利及产品出现，填补了市场空白。
3.所做的产品作为制件的组成部分，使PP类的装饰功能材料与吸附、净化空气及祛菌功能相结合，尤其是存在自清洁的功能。
附图说明
图1是实施例1所得的具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型聚丙烯发泡珠粒扫描电镜照片（EPP珠粒断面的扫描电镜照片）。
图2是实施例1所得的具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型聚丙烯发泡珠粒的热晗值（DSC）分析曲线。
图3是实施例1所得的具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型聚丙烯发泡珠粒产品对甲醛吸附量的曲线。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。根据下述实施例，可以更好的理解本发明。然而，实施例中所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
聚丙烯如采用二元共聚PP有上述效果（采用丙烯单体添加少量乙烯单体共同聚合得到的PP高分子聚合物），降低PP的结晶取向，改善尤其是低温下的聚合物的抗冲击性能。三元亦然（如再添加丁二烯共聚）
实施案例：
实施例 1 2 3 4 5
聚丙烯（wt%） 99 95 90 85 80
竹炭（wt%） 1 5 10 15 20
发泡温度(℃) 148 148.5 148.8 149 149.2
CO2量(份) 4 6 4 8 10
EPP粒子表观密度(g/L) 52 49 51 44 38
粒子热值(J/g) 37 40 28 36 30
利用上述方法加工而成的发泡改性聚丙烯材料的体积为15～25cm3/g，泡孔结构为闭孔结构，并且泡孔密度高而均匀，图1为实施例1所得的发泡聚丙烯材料扫描电镜照片。该发泡聚丙烯材料在差式扫描量热仪（图2）上测量其热晗值时显示2个吸热峰，测量方法如下：将轻质颗粒样品在氮气中以10℃/分钟的速率从室温（
Figure BDA0000393050770000041
）加热到180℃。然后，把该样品冷却到60℃低温，再次通过在以10℃/分钟的速率加热到180℃进行热晗值曲线测定，会得到如图2所示的热晗值分析曲线。其中第一升温曲线会产生2个吸热峰，第1个吸热峰的顶点在两种聚丙烯材料熔点分界点的左边-20℃～0℃之间，第2个吸热峰的顶点在两种聚丙烯材料熔点分界点的右边0℃～20℃之间，为发泡聚丙烯的特征吸收峰，当第二次升温时此吸收峰消失。活性碳的效果亦如上，但加量不超过15wt%重量份。
可另添加纳米银，添加量为聚丙烯原料添加量重量的0.05-0.1wt%。杀菌效果更好。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (9)

1.一种环保型发泡聚丙烯珠粒，其特征在于，包括以下步骤： 
a）通过聚丙烯树脂与具有吸附功能的多孔材料，经挤出机混炼、挤出、拉丝、切粒制备成聚丙烯微粒； 
b）具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型发泡聚丙烯珠粒是将上述聚丙烯微粒投入反应釜，然后进行加热加压，使聚丙烯微粒在高温高压下产生向外膨胀的内部压力，并在瞬间释放至大气，从而得到一定倍率的具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型聚丙烯发泡珠粒； 
所述具有吸附功能的多孔材料，包括活性硅、活性炭、活性氧化铝、竹炭、石墨化炭黑、活性碳纤维等，优选竹炭或活性碳；具有吸附功能的多孔材料占总的聚丙烯原料添加量的重量百分比为0.1%～20%，具有吸附功能的多孔材料粒度在700-1200目，孔径在2-500nm。 
2.根据权利要求1所述的具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型聚丙烯发泡珠粒制备方法，其特征在于，具有吸附功能的多孔材料占总的聚丙烯原料添加重量百分比为3%～10%。 
3.根据权利要求1或2所述的具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型聚丙烯发泡珠粒制备方法，其特征在于，添加聚丙烯原料添加量重量百分比的0.5%～2%的纳米二氧化钛。 
4.根据权利要求1或3所述的具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型聚丙烯发泡珠粒制备方法，其特征在于，所述聚丙烯树脂采用的是聚丙烯的均聚物和共聚物二中聚丙烯树脂，共聚物包括二元或者三元。 
5.根据权利要求4所述的具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征在于，均聚物和共聚物二中聚丙烯树脂的重量比是10～90%：90～10%。 
6.根据权利要求1或4所述的具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征在于，步骤a）中，混炼时还包括添加助剂，所述助剂为分散剂、降烟剂、抗氧剂、抗静电剂、紫外吸收剂、阻燃剂、色母粒、气泡成核剂、偶联剂、稳定剂、润滑剂中的一种或几种，添加量为两种聚丙烯树脂总质量的1%～20%。 
7.根据权利要求1所述的具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征在于，步骤b）中，所述反应釜内还包括助剂，所述助剂为分散剂、 乳化剂、低电导率介质、表面活性剂、消泡剂中的一种或几种，优选分散剂、表面活性剂及消泡剂，添加量为改性聚丙烯微粒总质量的1%～10%。 
8.根据权利要求1所述的具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述加压气体为氮气、氧气、二氧化碳、空气中一种或者多种。 
9.根据权利要求所述的具有吸附、净化空气及祛菌功能的环保型聚丙烯发泡珠粒的制备方法，其特征在于，另添加纳米银，添加量为聚丙烯原料添加量重量的0.05-0.1wt%。 
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