CN104311999A - 一种低气味聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低气味聚丙烯材料及其制备方法，包括以下组分：聚丙烯回料100份；滑石粉10-40份；吸水树脂5-15份；水3-8份；反应型蓖麻油1-5份；热稳定剂2-5份；复合抗氧剂2-5份。利用吸水树脂中的水分以及额外添加的水分在熔融加工过程中汽化，将聚丙烯材料中能够产生气味的小分子物质带出材料，从而制备得到气味低的聚丙烯材料；另外，通过反应型蓖麻油的活性官能团螯合材料中的胺类、硫类、硫醇类气味物质，形成稳定的新型化合物从而改善材料的气味；而且各组分的协同作用，使得本发明的聚丙烯材料的力学性能得到优化。本发明的聚丙烯材料的制备方法工艺简单、成本低，合理回收利用了聚丙烯回料，具有显著的社会效益和经济效益。

Description

一种低气味聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种低气味的聚丙烯材料及其制备方法，属于高分子材料制备及改性技术领域。
背景技术
近年来，聚丙烯材料工程化改性技术的快速发展，在家居及汽车领域的应用越来越广泛。然而，塑料制品具有一定的使用寿命，随着时间的推移，必定会破损和废弃，处理不当便会造成严重的环境污染，因此，如何处理这些废旧塑料、合理利用资源成为迫在眉睫的一大问题。我们知道，废旧塑料一般都具有难闻的气味，产生这些气味的物质主要包括：小分子类污染物、胺类、硫类及硫醇类物质，这是聚丙烯材料回收再利用过程中的一大障碍。
现有技术中有不少改善聚丙烯材料气味的方法，可以概括为如下三类：遮蔽型、物理吸附型及化学反应型。
遮蔽型，顾名思义，通过向材料中加入芳香剂等来“掩盖”难闻的气味，但是，效果是很短暂的，而且，对人体健康也会造成威胁，因此较少被采用。
物理吸附型是在材料中加入多孔材料，如：沸石、植物纤维等，起到改善材料气味的作用，沸石的多孔结构可以捕捉和吸附具有气味的气体分子，但是，这种物理吸附在温度较高时，气体小分子可能会扩散出来，在实际使用过程中效果不佳。
化学反应型是指在材料配方当中加入能和这些释放出气味的小分子反应的添加剂，通过这些添加剂和小分子之间的反应产生分子量较大、在正常使用的热环境下，如小于100℃，不会从材料中挥发出来而产生异味的另一种化合物，从而达到消除异味的效果。虽然这种方法所涉及的反应极其复杂，但由于这种方法理论上可以控制不影响材料的其它性能，因此近年来逐步引起了人们的兴趣。
上述这些方法，对聚丙烯材料的气味问题均具有不同程度的解决。然而，在聚丙烯材料的回收中，不仅要考虑有关气味的改善，同时还要兼顾材料本身力学性能的改进，具有良好的社会效益和经济效益。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种低气味聚丙烯材料及其制备方法，其不仅能有效去除气味，还能够优化材料的力学性能。
本发明所采用的技术方案为：
一种低气味聚丙烯材料，其特征在于，包括以下组分且各组分的重量份分别为：
优选地，前述聚丙烯回料为洗衣机桶聚丙烯回料或保险杠聚丙烯回料。
具体地，前述吸水树脂为羧甲基化纤维素、羟丙基化纤维素、壳聚糖、羟甲基化淀粉中的一种或多种。
优选地，前述复合抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168混合组成。
进一步优选，前述复合抗氧剂中，抗氧剂1010的质量百分比为50％以上。
此外，本发明的低气味聚丙烯材料还包括1-5重量份的其他助剂。
进一步地，前述其他助剂为着色剂、相容剂中的至少一种。
前述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为1％-2％。
前述滑石粉的粒径为1-10μm。
此外，本发明还公开了前述的一种低气味聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按前述重量配比称取聚丙烯、滑石粉、吸水树脂、水、反应型蓖麻油、热稳定剂及复合抗氧剂；
(2)将步骤(1)所述的各组分在高速混合器中干混3-5分钟；
(3)将步骤(2)混合后的物料置于双螺杆挤出机，经熔融挤出，造粒，得到低气味聚丙烯材料的粒料，其工艺控制条件为：一区180～190℃，二区200～210℃，三区200～210℃，四区210～215℃，五区210～215℃，六区210～215℃，七区215～225℃，八区215～225℃，九区215～225℃，十区215～225℃；停留时间为1-2min，压力为12-18MPa。
本发明的有益效果为：本发明通过物理吸附和化学键合相结合的原理，利用吸水树脂中的水分以及额外添加的水分在熔融加工过程中汽化，将聚丙烯材料中能够产生气味的小分子物质带出材料，从而制备得到气味低的聚丙烯材料；另外，通过反应型蓖麻油的活性官能团螯合材料中的胺类、硫类、硫醇类气味物质，形成稳定的新型化合物从而改善材料的气味；此外，需要特别说明的是，通过各组分的协同作用，使得本发明的聚丙烯材料的力学性能得到优化。本发明的聚丙烯材料的制备方法工艺简单、成本低，合理回收利用了聚丙烯回料，
具有显著的社会效益和经济效益。
具体实施方式
下面结合具体的实施例和对比例，对本发明技术方案作进一步详细说明。
在实施例及对比例所述的低气味聚丙烯材料的配方中，聚丙烯回料为回收的洗衣机桶聚丙烯回料，具有较难闻的气味，气味物质主要包括：小分子、胺类、硫类、硫醇类物质中的一种或几种。
实施例1-5
(1)、按表1中列出的重量称取各原料组分；
(2)、将称取的各原料投入在高速混合器中干混3-5分钟；
(3)、在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，制得本发明的聚丙烯材料，工艺控制条件为：一区180～190℃，二区200～210℃，三区200～210℃，四区210～215℃，五区210～215℃，六区210～215℃，七区215～225℃，八区215～225℃，九区215～225℃，十区215～225℃；停留时间为1-2分钟，压力为12-18MPa。对气味和力学性能进行测试，结果见表2。
对比例1-3
(1)、按表1中列出的重量称取各原料组分；
(2)、将称取的各原料投入在高速混合器中干混3-5分钟；
(3)、在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，制得用作对比例的聚丙烯材料，工艺控制条件为：一区180～190℃，二区200～210℃，三区200～210℃，四区210～215℃，五区210～215℃，六区210～215℃，七区215～225℃，八区215～225℃，九区215～225℃，十区215～225℃；停留时间为1-2分钟，压力为12-18MPa。对气味和力学性能进行测试，结果见表2。
表1：实施例1-5及对比例1-3所制材料的配方及材料性能表
性能测试的方法和标准如下：
将实施例1-5、对比例1-3所得聚丙烯材料，事先在90～100℃的鼓风烘箱中干燥2～3小时，然后再将干燥好的粒子材料在注射成型机上进行注射成型制样。
材料的综合力学性能通过测试所得的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲模量、热变形温度以及冲击强度的数值进行评判。其中，拉伸性能测试按ISO 527-2进行，试样尺寸为150*10*4mm，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按ISO178进行，试样尺寸为80*10*4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm；简支梁冲击强度按ISO 179进行，试样尺寸为80*6*4mm，缺口深度为试样厚度的三分之一；热变形温度按ISO 75进行，试样尺寸为120*10*3.0mm，载荷为1.8MPa。
材料的气味特性根据标准规定分为：1级：无气味，2级：有气味，但无干扰性气味，3级：有明显气味，但无干扰性气味，4级：有干扰性气味，5级：有强烈干扰性气味，6级：有不能忍受的气味。具体方法是：将50g粒子放入实验器皿中，置入烘干箱内2小时，烘干箱温度设为100℃，实验器皿密封严实，从烘干箱内取出后，将实验器皿冷却至65℃，移开实验器皿的盖子，由受过培训的专业评定人员对气味进行评估。
表2：实施例1-5及对比例1-3所制材料的性能表
通过实施例1-5同对比例1-3的对比可以看到，吸水树脂和反应型蓖麻油的添加使得聚丙烯材料的气味显著降低，这是因为：吸水树脂中的水分以及额外添加的水分在熔融加工过程中汽化，将聚丙烯材料中能够产生气味的小分子物质带出材料，从而制备得到气味低的聚丙烯材料，而且，反应型蓖麻油的活性官能团螯合材料中的胺类、硫类、硫醇类气味物质，形成稳定的新型化合物从而进一步改善材料的气味。而且，需要特别说明的是，本发明中，吸水树脂与反应型蓖麻油发挥了材料之间的协同作用，对于材料的综合力学性能有很大的改善，无缺口冲击强度、缺口冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率及弯曲强度都得到了进一步出乎意料的优化。
上述内容本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种低气味聚丙烯材料，其特征在于，包括以下组分且各组分的重量份分别为：
2.根据权利要求1所述的一种低气味聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯回料为洗衣机桶聚丙烯回料或保险杠聚丙烯回料。
3.根据权利要求1所述的一种低气味聚丙烯材料，其特征在于，所述吸水树脂为羧甲基化纤维素、羟丙基化纤维素、壳聚糖、羟甲基化淀粉中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种低气味聚丙烯材料，其特征在于，所述复合抗氧剂由抗氧剂1010和抗氧剂168混合组成。
5.根据权利要求4所述的一种低气味聚丙烯材料，其特征在于，所述复合抗氧剂中，抗氧剂1010的质量百分比为50％以上。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种低气味聚丙烯材料，其特征在于，还包括1-5重量份的其他助剂。
7.根据权利要求6所述的一种低气味聚丙烯材料，其特征在于，所述其他助剂为着色剂、相容剂中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的一种低气味聚丙烯材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，接枝率为1％-2％。
9.根据权利要求6所述的一种低气味聚丙烯材料，其特征在于，所述滑石粉的粒径为1-10μm。
10.如权利要求1-9任一项所述的一种低气味聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按前述重量配比称取聚丙烯、滑石粉、吸水树脂、水、反应型蓖麻油、热稳定剂及复合抗氧剂；
(2)将步骤(1)所述的各组分在高速混合器中干混3-5分钟；
(3)将步骤(2)混合后的物料置于双螺杆挤出机，经熔融挤出，造粒，得到低气味聚丙烯材料的粒料，其工艺控制条件为：一区180～190℃，二区200～210℃，三区200～210℃，四区210～215℃，五区210～215℃，六区210～215℃，七区215～225℃，八区215～225℃，九区215～225℃，十区215～225℃；停留时间为1-2min，压力为12-18MPa。
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