CN105348648B - 一种汽车内饰件用低voc聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料，属于有机环保材料技术领域。本发明所述低VOC聚丙烯材料包括：聚丙烯100份，高吸附多孔材料2‑10份，自由基引发剂0.01‑0.4份，催化剂0.01‑0.4份，环保型溶剂1‑5份，抗氧化剂0.01‑0.4份，光稳定剂0.01‑0.4份。本发明利用高吸附多孔材料将挥发性有机物集聚在一起，并在自由基引发剂及催化剂的作用下聚合成高分子量的有机化合物，被固化在成型的材料中，降低材料中挥发性有机物的散发。本发明还涉及所述低VOC聚丙烯材料的制备方法，采用先溶解再吸附的方式，增大多孔材料对自由基引发剂和催化剂吸附量，使自由基引发剂及催化剂均匀地分布在多孔材料表面，提高低分子量有机物向高分子量有机物的转化率，降低材料中的挥发性物质的散发。

Description

一种汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料及其制备方法

技术领域

本发明属于有机环保材料技术领域，特别涉及一种汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术

当前我国汽车车内环境污染比较严重，车内VOC(Volatile Organic Compounds，易挥发性有机化合物)主要来源于汽车地毯、仪表板的塑料件、内饰板的塑料件、座椅和其他装饰时使用的塑料件及胶水等。汽车使用的塑料和橡胶部件、织物、油漆涂料、保温材料、粘合剂等材料中含有的有机溶剂、助剂、添加剂等挥发性成分释放到车内环境，严重影响了车内环境，造成车内空气污染。由于车内空间窄小，空气量不多，加上汽车密闭性好，因此汽车内有害气体超标比房屋室内有害气体超标对人体的危害程度更大。新车内装饰材料中含有的有毒气体主要包括苯、甲醛、丙酮、二甲苯等，含量超标会使人出现头痛、乏力等中毒症状。

随着人们环保意识的加强，车内空气污染问题越来越受到关注。严格控制车内装饰材料的VOC已经成为各大汽车生产厂的共识，各大汽车生产厂都制定了严格的内饰件VOC测试方法和标准。同时，国家相关部门也出台法律法规对汽车VOC做出明确的限制，2011年10月14日,环境保护部批准《乘用车内空气质量评价指南GB/T 27630-2011》并于2012年3月1日正式实施。GB/T 27630-2011适用于评价乘用车内VOC浓度，规定了车内空气中VOC的浓度要求，如苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛的浓度要求。主要适用于销售的新生产汽车，使用中的车辆也可参照使用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有汽车内饰件材料VOC释放量高的问题，提供一种用于汽车内饰件低VOC释放量的聚丙烯材料及其制备方法。本发明通过以下技术方案来实现：

一种汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料，包括以下质量份的组分：聚丙烯100份，高吸附多孔材料2-10份，自由基引发剂0.01-0.4份，催化剂0.01-0.4份，环保型溶剂1-5份，抗氧化剂0.01-0.4份，光稳定剂0.01-0.4份。

本发明的创新点在于高吸附多孔材料和自由基引发剂的联合使用。高吸附多孔材料具有很高的表面积和表面能，能够吸附大量的挥发性物质在多孔的内外表面上，这样的物质加入到材料中，就会使挥发性有机物在这些吸附材料的表面富集，就像磁铁一样，把挥发性有机物吸到高吸附多孔物质上。自由基引发剂的作用就是在高温下产生自由基，自由基是具有高活性的反应物质，能促使许多有机物发生反应，通过链式反应而形成高分子量的物质。简而言之，就是高吸附多孔物质把挥发性有机物通过吸附而聚集在一起，自由基引发剂和催化剂就把聚集在一起的挥发性有机物通过化学反应，使低分子量的有机物变成高分子量的有机物，使物质的状态有气态变成了固态，从而极大地降低了挥发性有机物(VOC)的散发。

作为本发明的一种优选，所述高吸附多孔材料为活性炭，硅藻土，沸石，膨胀蛭石中的一种或几种。高吸附多孔材料的作用，就是像磁铁一样，把挥发性有机物吸附在材料的表面上，从而使挥发性有机物聚集在一起。

作为本发明的一种优选，所述自由基引发剂为过氧化苯甲酰，偶氮二异丁腈，过硫酸铵中的一种或几种。自由基引发剂是高分子材料合成领域常用的关键性助剂，在它的作用下，低分子物质逐步变成高分子物质，物质的状态也有气态变成固态。

作为本发明的一种优选，所述催化剂为活乙二醇锑，醋酸锂，氧化钙，草酸钴中的一种或几种。本发明催化剂的作用是促使化学反应的顺利进行。

作为本发明的一种优选，所述环保型溶剂为活乙醇，醋酸乙酯，丁酮中的一种或几种。溶剂的作用是溶解催化剂和自由基引发剂，便于这两种物质均匀分布在高吸附多孔材料的表面。

作为本发明的一种优选，所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚，2,2’-双(3-甲基-4-羟苯基)丙烷，亚磷酸三苯酯，季戊四醇双亚磷酸酯二(十八醇)酯中的一种或几种。抗氧剂的作用是在高温下使所加工的材料稳定，不发生过多的其他反应。

作为本发明的一种优选，所述光稳定剂为3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯，2-氰基-3,3’-二苯基丙烯酸乙酯，2-羟基-4-甲氧基苯甲酮，2-(2’-羟基-5’甲基苯基)苯并三唑中的一种或几种。光稳定剂的作用是使材料在使用过程中避免受到光线的照射而发生不必要的破坏作用。

作为本发明的一种优选，所述汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：

1)在15-25℃条件下，将自由基引发剂和催化剂溶解在环保型溶剂里，制成溶液；

2)在15-25℃条件下，按照配方比例，将步骤1)获得的溶液和高吸附多孔材料混合在一起，使溶液充分被高吸附多孔材料吸附；

3)在15-25℃条件下，将步骤2)获得的材料放在真空罐中脱去溶剂；

4)按照配方比例，将聚丙烯，抗氧剂，光稳定剂，和步骤3)得到的材料搅拌均匀；

5)将步骤4)得到的混合物通过积木式双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒；

6)通过风干机对步骤5)生产的粒料进行干燥处理，并计量，包装。

作为本发明的一种优选，所述真空罐中真空度≥-0.09MPa，真空时间≥2小时。

作为本发明的一种优选，所述积木式双螺杆挤出机的温度为220-240℃。

本发明制备方法的创新点是在常温下通过溶剂溶解自由基引发剂和催化剂，然后吸附进高吸附多孔材料里面，再通过常温真空脱去溶剂。本发明采用先溶解再吸附的方式，可以加大多孔材料对自由基引发剂和催化剂的吸收，使自由基引发剂和催化剂均匀分布在多孔材料表面，增大后续材料中低分子量有机物向高分子量有机物的转化，降低材料中的挥发性物质的散发。将聚丙烯，抗氧剂和光稳定剂和吸附有自由基引发剂和催化剂的高吸附多孔材料混合均匀，使聚丙烯，抗氧剂和光稳定剂等挥发性有机物能通过多孔材料和自由基引发剂和催化剂充分接触，并发生化学反应，使材料中的低分子有机物变成高分子量的有机物，同时使易挥发的气态物质变成了固态，被固化在成型的材料中，大大降低了材料中挥发性有机物(VOC)的散发，减少对车内环境的污染。

本发明汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备方法在常温下进行，放在高温条件下自由基引发剂预先发生反应，从而失去作用。本发明制备方法在常温下进行，降低了反应难度，整个反应条件简单、容易控制，装置投入少，实现节约能耗的同时降低了生产成本。

本发明的有益效果：

1、本发明聚丙烯材料中，将高吸附多孔材料和自由基引发剂的联合使用，通过高吸附多孔材料将低分子量的挥发性有机物集聚在一起，并在自由基引发剂及催化剂作用下，促使低分子量的有机物通过化学反应聚合在一起，形成高分子量的有机化合物。同时，物质的状态也由气态转变成固态，被固化在成型的材料中，大大降低了材料中挥发性有机物(VOC)的散发，减少对车内环境的污染。

2、本发明低VOC聚丙烯材料的制备方法，采用先溶解再吸附的方式，可以增大多孔材料对自由基引发剂和催化剂吸附量，使自由基引发剂及催化剂均匀地分布在多孔材料表面，提高低分子量有机物向高分子量有机物的转化率，降低材料中的挥发性物质的散发。本发明制备方法在常温下进行，降低了反应难度，整个反应条件简单、容易控制，装置投入少，实现节约能耗的同时降低了生产成本。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

按照本发明所述组分配方及制备方法进行汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备，各组分及其质量份数如下：

按照上述组分配方进行本发明汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备，其具体制备方法如下：

1)在15℃条件下，按上述组分配方，将过氧化苯甲酰和乙二醇锑溶解在环保型溶剂乙醇里，制成溶液；

2)在15℃条件下，按上述组分配方，将步骤1)获得的溶液和活性炭混合在一起，使溶液充分被活性炭吸附；

3)在15℃条件下，将步骤2)获得的材料放在真空罐中脱去溶剂，其中真空度为-0.09MPa，保持时间为2小时；

4)按上述组分配方，将聚丙烯，2,6-二叔丁基对甲酚，3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯和步骤3)得到的材料搅拌均匀；

5)将步骤4)得到的混合物通过积木式双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，挤出机的温度为220℃；

6)通过风干机对生产的粒料进行干燥处理，然后计量，包装即得本发明汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料。

实施例2

按照本发明所述组分配方及制备方法进行汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备，各组分及其质量份数如下：

按照上述组分配方进行本发明汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备，其具体制备方法如下：

1)在25℃条件下，按上述组分配方，将偶氮二异丁腈酰和醋酸锂溶解在环保型溶剂醋酸乙酯里，制成溶液；

2)在25℃条件下，按上述组分配方，将步骤1)获得的溶液和硅藻土混合在一起，使溶液充分被硅藻土吸附；

3)在25℃条件下，将步骤2)获得的材料放在真空罐中脱去溶剂，其中真空度为-0.09MPa，保持时间为3小时；

4)按上述组分配方，将聚丙烯，2,6-二叔丁基对甲酚，3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯，和步骤3)得到的材料搅拌均匀；

5)将步骤4)得到的混合物通过积木式双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，挤出机的温度为240℃；

6)通过风干机对生产的粒料进行干燥处理，然后计量，包装即得本发明汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料。

实施例3

按照本发明所述组分配方及制备方法进行汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备，各组分及其质量份数如下：

按照上述组分配方进行本发明汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备，其具体制备方法如下：

1)在20℃条件下，按上述组分配方，将过硫酸铵和氧化钙溶解在环保型溶剂丁酮里，制成溶液；

2)在20℃条件下，按上述组分配方，将步骤1)获得的溶液和沸石混合在一起，使溶液充分被沸石吸附；

3)在20℃条件下，将步骤2)获得的材料放在真空罐中脱去溶剂，其中真空度为-0.09MPa，保持时间为3小时；

4)按上述组分配方，将聚丙烯，亚磷酸三苯酯，2-羟基-4-甲氧基苯甲酮，和步骤3)得到的材料搅拌均匀；

5)将步骤4)得到的混合物通过积木式双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，挤出机的温度为230℃；

6)通过风干机对生产的粒料进行干燥处理，然后计量，包装即得本发明汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料。

实施例4

按照本发明所述组分配方及制备方法进行汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备，各组分及其质量份数如下：

按照上述组分配方进行本发明汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备，其具体制备方法如下：

1)在23℃条件下，按上述组分配方，将过氧化苯甲酰和草酸钴溶解在环保型溶剂乙醇里，制成溶液；

2)在23℃条件下，按上述组分配方，将步骤1)获得的溶液和膨胀蛭石混合在一起，使溶液充分被膨胀蛭石吸附；

3)在23℃条件下，将步骤2)获得的材料放在真空罐中脱去溶剂，其中真空度为-0.092MPa，保持时间为3小时；

4)按上述组分配方，将聚丙烯，季戊四醇双亚磷酸酯二(十八醇)酯，2-(2’-羟基-5’甲基苯基)苯并三唑，和步骤3)得到的材料搅拌均匀；

5)将步骤4)得到的混合物通过积木式双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，挤出机的温度为225℃；

6)通过风干机对生产的粒料进行干燥处理，然后计量，包装即得本发明汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料。

实施例5

按照本发明所述组分配方及制备方法进行汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备，各组分及其质量份数如下：

按照上述组分配方进行本发明汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备，其具体制备方法如下：

1)在23℃条件下，按上述组分配方，将过氧化苯甲酰和草酸钴溶解在环保型溶剂乙醇里，制成溶液；

2)在23℃条件下，按上述组分配方，将步骤1获得的溶液和膨胀蛭石和沸石混合在一起，使溶液充分被膨胀蛭石和沸石吸附；

3)在23℃条件下，将步骤2)获得的材料放在真空罐中脱去溶剂，其中真空度为-0.092MPa，保持时间为4小时；

4)按上述组分配方，将聚丙烯，季戊四醇双亚磷酸酯二(十八醇)酯，2-(2’-羟基-5’甲基苯基)苯并三唑，和步骤3)得到的材料搅拌均匀；

5)将步骤4)得到的混合物通过积木式双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，挤出机的温度为228℃；

6.通过风干机对生产的粒料进行干燥处理，然后计量，包装即得本发明汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料。

实施例6

按照本发明所述组分配方及制备方法进行汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备，各组分及其质量份数如下：

按照上述组分配方进行本发明汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备，其具体制备方法如下：

1)在22℃条件下，按上述组分配方，将过氧化苯甲酰和乙二醇锑溶解在环保型溶剂乙醇里，制成溶液；

2)在22℃条件下，按上述组分配方，将步骤1)获得的溶液和活性炭和沸石混合在一起，使溶液充分被活性炭和沸石吸附；

3)在22℃条件下，将步骤2)获得的材料放在真空罐中脱去溶剂，其中真空度为-0.092MPa，保持时间为3小时；

4)按上述组分配方，将聚丙烯，季戊四醇双亚磷酸酯二(十八醇)酯，2-(2’-羟基-5’甲基苯基)苯并三唑，和步骤3)得到的材料搅拌均匀；

5)将步骤4)得到的混合物通过积木式双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，挤出机的温度为233℃；

6)通过风干机对生产的粒料进行干燥处理，然后计量，包装即得本发明汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料。

实施例7

按照本发明所述组分配方及制备方法进行汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备，各组分及其质量份数如下：

按照上述组分配方进行本发明汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备，其具体制备方法如下：

1)在22℃条件下，按上述组分配方，将偶氮二异丁腈和醋酸锂溶解在环保型溶剂乙醇里，制成溶液；

2)在22℃条件下，按上述组分配方，将步骤1)获得的溶液和活性炭和硅藻土混合在一起，使溶液充分被活性炭和硅藻土吸附；

3)在22℃条件下，将骤2)获得的材料放在真空罐中脱去溶剂，其中真空度为-0.092MPa，保持时间为小时；

4)按上述组分配方，将丙烯，季戊四醇双亚磷酸酯二(十八醇)酯，2-(2’-羟基-5’甲基苯基)苯并三唑，和步骤3)的材料搅拌均匀；

5)将步骤4)得到的混合物通过积木式双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，挤出机的温度为235℃；

6)通过风干机对生产的粒料进行干燥处理，然后计量，包装即得本发明汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料。

实施例8

按照本发明所述组分配方及制备方法进行汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备，各组分及其质量份数如下：

按照上述组分配方进行本发明汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备，其具体制备方法如下：

1)在22℃条件下，按上述组分配方，将过氧化苯甲酰，偶氮二异丁腈和醋酸锂溶解在环保型溶剂乙醇里，制成溶液；

2)在22℃条件下，按上述组分配方，将步骤1)获得的溶液和沸石和硅藻土混合在一起，使溶液充分被沸石和硅藻土吸附；

3)在22℃条件下，将步骤2)获得的材料放在真空罐中脱去溶剂，其中真空度为-0.091MPa，保持时间3小时；

4)按上述组分配方，将聚丙烯，季戊四醇双亚磷酸酯二(十八醇)酯，2-(2’-羟基-5’甲基苯基)苯并三唑，和步骤3)得到的材料搅拌均匀；

5)将步骤4)得到的混合物通过积木式双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，挤出机的温度为232℃；

6)通过风干机对生产的粒料进行干燥处理，然后计量，包装即得本发明汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料。

实施例9

为了验证本发明聚丙烯材料具有较低的VOC释放量，设计对比例与本发明实施例1至8制备聚丙烯材料的VOC释放量进行对比，对比例及各实施例制备的聚丙烯材料的VOC释放量测试方法如下：

1.对比例：

原材料包含聚丙烯，抗氧化剂，光稳定剂，其中，各组分的质量份数如下:

聚丙烯: 100份

季戊四醇双亚磷酸酯二(十八醇)酯: 0.2份

3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯: 0.2份

按照下述工艺步骤进行对比例聚丙烯材料的制备：

1)按照上述组分配方，将聚丙烯，季戊四醇双亚磷酸酯二(十八醇)酯，3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯混合并搅拌均匀；

2)将步骤1)得到的混合物通过积木式双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，挤出机的温度未230℃；

3)通过风干机对生产的粒料进行干燥处理，然后计量，包装即得到对比例聚丙烯样品。

上述对比例及各实施例中所用的聚丙烯、高吸附多孔材料、自由基引发剂、催化剂、环保型溶剂、抗氧化剂、光热稳定剂等，均为从市场购得的工业品。

2.本发明聚丙烯材料VOC释放量的测试项目及测试方法

A.测试项目：

测试样品中的甲醛，乙醛，丙烯醛，苯，甲苯，乙苯，二甲苯，苯乙烯的释放量。

B.测试方法：

参照重庆长安汽车股份有限公司有机物释放量测试方法—环境试验袋法。分析仪器为热脱附气相质谱仪(TDS-GC/MS)和高效液相色谱仪(HPLC)。

按照上述测试方法对实施例1至8及对比例制备的聚丙烯材料VOC(甲醛，乙醛，丙烯醛，苯，甲苯，乙苯，二甲苯，苯乙烯)释放量进行测试，其测试结果如下表1所示：

表1实施例1至8及对比例聚丙烯材料VOC释放量测试结果

其中，实施例平均值为实施例1-8的各项参数平均值；--表示未检出该成分。

从表1的测试结果可以看出，实施例1至8添加的高吸附多孔材料、复合自由基引发剂及催化剂而形成的VOC固化剂能有效降低材料中VOC的释放量，与对比例相比，效果是非常显著的。实施例1中各种有机挥发性物质的释放量较大，主要是因为高吸附多孔材料、复合自由基引发剂及催化剂的添加量太少的缘故，随着其添加量的增加，VOC的释放量明显下降，当添加量达到树脂的10％后，就几乎无变化了。这充分说明，按照本发明的方法和工艺，挥发性有机物在树脂的加工过程中，会被高吸附多孔材料吸附，然后在自由基引发剂和催化剂的作用下，挥发性有机物发生化学反应，形成高分子量的物质或者形成的自由基和固态的多孔材料表面发生化学键合，被完全固化在多孔材料内，从而有效地降低了挥发性有机物的释放量，完全达到汽车内饰材料的VOC的严格要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料，其特征在于，包括以下质量份的组分：聚丙烯100份，高吸附多孔材料2-10份，自由基引发剂0.01-0.4份，催化剂0.01-0.4份，环保型溶剂1-5份，抗氧化剂0.01-0.4份，光稳定剂0.01-0.4份；其中，所述自由基引发剂为过氧化苯甲酰，偶氮二异丁腈，过硫酸铵中的一种或几种；所述催化剂为乙二醇锑，醋酸锂，氧化钙，草酸钴中的一种或几种；所述环保型溶剂为乙醇，醋酸乙酯，丁酮中的一种或几种。

2.如权利要求1所述一种汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料，其特征在于，所述高吸附多孔材料为活性炭，硅藻土，沸石，膨胀蛭石中的一种或几种。

3.如权利要求1所述一种汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料，其特征在于，所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚，2,2’-双(3-甲基-4-羟苯基)丙烷，亚磷酸三苯酯，季戊四醇双亚磷酸酯二(十八醇)酯中的一种或几种。

4.如权利要求1所述一种汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料，其特征在于，所述光稳定剂为3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯，2-氰基-3,3’-二苯基丙烯酸乙酯，2-羟基-4-甲氧基苯甲酮，2-(2’-羟基-5’甲基苯基)苯并三唑中的一种或几种。

5.如权利要求1所述一种汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在15-25℃条件下，将自由基引发剂和催化剂溶解在环保型溶剂里，制成溶液；

2)在15-25℃条件下，按照配方比例，将步骤1)获得的溶液和高吸附多孔材料混合在一起，使溶液充分被高吸附多孔材料吸附；

3)在15-25℃条件下，将步骤2)获得的材料放在真空罐中脱去溶剂；

4)按照配方比例，将聚丙烯，抗氧剂，光稳定剂，和步骤3)得到的材料搅拌均匀；

5)将步骤4)得到的混合物通过积木式双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒；

6)通过风干机对步骤5)生产的粒料进行干燥处理，并计量，包装。

6.如权利要求5所述一种汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述真空罐中真空度≥-0.09MPa，真空时间≥2小时。

7.如权利要求5所述一种汽车内饰件用低VOC聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述积木式双螺杆挤出机的温度为220-240℃。