CN105367907A - 一种聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚丙烯组合物，按重量份计，包括如下组分：聚丙烯100份，碱式硫酸镁晶须10份-30份，发泡剂0.1份-1.0份，气味吸附剂0.5份-1.5份，增韧剂10份-30份。本发明通过同时添加特定含量的碱式硫酸镁晶须和发泡剂，仅添加碱式硫酸镁晶须相比，在不降低综合力学性能的同时，可以大大减轻制件的重量，从而满足汽车的轻量化要求。本发明通过添加特定含量的气味吸附剂以及将双螺杆挤出机设计为单真空设计，且保证其真空度要求≤-0.08bar，可以将小分子挥发物抽离干净，明显提高其脱挥效果，制备得到的聚丙烯组合物具有低气味、低散发特性，既可满足汽车的轻量化要求又可满足汽车内饰件材料低气味低散发性能，应用前景广阔。

Description

一种聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料改性领域，具体涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
聚丙烯（PP）是五大通用塑料之一，已在化工、建筑、轻工、汽车、家电、包装等工业部门广泛应用。但随着行业的发展，对材料性能的要求越来越高，普通的聚丙烯必须经过改性，赋予其高性能，方能满足需要。
目前改性聚丙烯行业，增强填充聚丙烯复合材料的主流是利用滑石粉填充聚丙烯改性复合材料，此类滑石粉填充改性聚丙烯复合可广泛应用于汽车内外饰件，如：仪表台、中控台、储物盒、门内饰板、立柱、保险杆、侧裙、行李箱压条等等。
一方面，随着社会的发展，近些年来汽车轻量化的主题也不断引起各大汽车塑料改性厂的关注，因此综合性能高、密度低的改性塑料越来越受到重视。碱式硫酸镁晶须就是一种综合性能好、可代替常规矿粉甚至纤维来满足汽车内外饰件材料的要求。中国专利CN102952336A公开了一种活性碱式硫酸镁晶须改性聚丙烯复合材料及其制备方法，该复合材料由聚丙烯、碱式硫酸镁晶须、增韧剂、加工助剂、偶联剂、酸稀释物、热稳定剂组成，本发明的复合材料制成的工程部件其向轻量化发展，并有利于降低其材料的使用量，降低材料的使用成本，但是该专利中加入的酸稀释物和偶联剂严重影响复合材料的气味和VOC。
另一方面，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（volatileorganiccompounds，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。2012年3月1日，GB/T27630-2011《乘用车内空气质量评价指南》开始实施，提出了对整车车厢里空气里的苯类和醛类8种物质的限值要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够满足汽车轻量化要求、且具有低气味和低散发的聚丙烯组合物。
本发明的另一个目的是在于提供上述聚丙烯组合物的制备方法。
本发明通过下述技术方案来实现：
一种聚丙烯组合物，按重量份计，包括如下组分：
聚丙烯100份，
碱式硫酸镁晶须10份-30份，
发泡剂0.1份-1.0份，
气味吸附剂0.5份-1.5份，
增韧剂10份-30份。
优选地，一种聚丙烯组合物，按重量份计，包括如下组分：
聚丙烯100份，
碱式硫酸镁晶须15份-25份，
发泡剂0.2份-0.8份，
气味吸附剂0.5份-1.5份，
增韧剂10份-30份。
更优选地，一种聚丙烯组合物，按重量份计，包括如下组分：
聚丙烯100份，
碱式硫酸镁晶须18份-23份，
发泡剂0.3份-0.5份，
气味吸附剂0.5份-1.5份，
增韧剂10份-30份。
其中，所述聚丙烯为氢调法嵌段共聚聚丙烯，熔融指数在230℃，2.16kg载荷条件下为10g/10min-110g/10min。
其中，所述增韧剂选自乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物或线性低密度聚乙烯中的一种或以上。
其中，所述碱式硫酸镁晶须的长径比L/D为31-60，优选为35-50，更优选为40-45，粒径为10μm-15μm。
其中，所述发泡剂选自碳酸氢钠和/或偶氮二甲酰胺。
其中，所述气味吸附剂选自水滑石和/或沸石。
其中，上聚丙烯组合物，还包括0.3份-0.5份润滑剂和0.2份-0.6份抗氧剂，所述润滑剂为白油、硬脂酸钙、硬脂酸锌或硬脂酸镁中的一种或几种；所述抗氧剂为受阻酚类和/或亚磷酸酯类。
一种上述聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：
a、按重量份数称取聚丙烯、增韧剂、发泡剂、气味吸附剂以及润滑剂、抗氧剂加入高速混合机中混合3分钟-5分钟；
b、再称取碱式硫酸镁晶须加入高速混合机中混合3分钟-5分钟；
c、将上述混合好的物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包，即得；
其中，双螺杆挤出机为单真空设计，且真空度要求≤-0.08bar。
优选地，步骤a和b中，高速混合机的转速为200转/分钟-300转/分钟。
优选地，步骤c中，所述双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为170℃-180℃、200℃-210℃、200℃-210℃、210℃-220℃、210℃-220℃、205℃-210℃、205℃-210℃、205℃-210℃、200℃-210℃、200℃-210℃。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1）本发明通过同时添加特定含量的碱式硫酸镁晶须和发泡剂，仅添加碱式硫酸镁晶须相比，在不降低综合力学性能的同时，可以大大减轻制件的重量，从而满足汽车的轻量化要求。
2）本发明通过添加特定含量的气味吸附剂以及将双螺杆挤出机设计为单真空设计，且保证其真空度要求≤-0.08bar，可以将小分子挥发物抽离干净，明显提高其脱挥效果，制备得到的聚丙烯组合物具有低气味、低散发特性，既可满足汽车的轻量化要求又可满足汽车内饰件材料低气味低散发性能，应用前景广阔。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明，以下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下述实施例的限制。
本发明的实施例及对比例采用如下原料，但不仅限于这些原料：
聚丙烯（PP）：
型号：K7100（熔融指数110）厂家：中石化燕山石化；
型号：K9829H（熔融指数29）厂家：中石化燕山石化；
型号：SP179（熔融指数10）厂家：中石化齐鲁石化；
碱式硫酸镁晶须-1：长径比L/D为40，粒径为12μm，型号：WS1-S2厂家：营口威斯克化学；
碱式硫酸镁晶须-2：长径比L/D为45，粒径为12μm，型号：WS1-S3，厂家：营口威斯克；
碱式硫酸镁晶须-3：长径比L/D为38，粒径为12μm，型号：WS1-S1，厂家：营口威斯克；
碱式硫酸镁晶须-4：长径比L/D为49，粒径为12μm，型号：WS1-S4，厂家：营口威斯克；
碱式硫酸镁晶须-5：长径比L/D为58，粒径为12μm，型号：WS1-S5，厂家：营口威斯克；
碱式硫酸镁晶须-6：长径比L/D为32，粒径为12μm，型号：WS1-S0，厂家：营口威斯克；
乙烯-辛烯共聚物（POE）：
型号：8842厂家：陶氏化学；
型号：8200厂家：陶氏化学；
发泡剂：
碳酸氢钠厂家：佛山市广正化工；
偶氮二甲酰胺厂家：衢州舜态橡塑科技；
气味吸附剂：
水滑石713厂家：科莱恩；
沸石13X厂家：泉州汇盈化学品实业；
滑石粉，型号：AH51105厂家：辽宁艾海；
抗氧剂：
受阻酚类型号：1010厂家：宜兴市天使合成化学；
亚磷酸酯类型号：168厂家：宜兴市天使合成化学；
润滑剂：
白油型号：白油70#厂家：美国艾威特；
硬脂酸钙型号：BS-3818厂家：华明泰化工；
硬脂酸锌型号：BS-2818厂家：华明泰化工；
硬脂酸镁型号：BS-5818厂家：华明泰化工；
实施例1-9及对比例1-10：聚丙烯组合物的制备
按表1配方，首先称取聚丙烯、增韧剂、发泡剂、气味吸附剂以及加工助剂加入高速混合机中混合3分钟-5分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟-300转/分钟；再称取碱式硫酸镁晶须加入高速混合机中混合3分钟-5分钟，其中高速混合机的转速为200转/分钟-300转/分钟；将上述混合好的物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包，即得；其中，双螺杆挤出机为单真空设计（即在9区设置一个真空泵），且真空度要求≤-0.08bar，所述双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为170℃、200℃、200℃、210℃、210℃、205℃、205℃、205℃、200℃、200℃。各项性能结果见表1。
对比例10：
配方如表1所示，双螺杆挤出机为常规设计（即不在9区设置真空泵），其余同实施例1，性能结果见表1。
表1实施例1-9和对比例1-10各组分配方（重量份）及其性能测试结果
续表1
由实施例和对比例的结果可明显看出，本发明通过同时添加特定含量的碱式硫酸镁晶须和发泡剂，仅添加碱式硫酸镁晶须的对比例4和9相比，在不降低综合力学性能的同时，可以大大减轻制件的重量，从而满足汽车的轻量化要求，并通过添加特定含量的气味吸附剂以及将双螺杆挤出机设计为单真空设计，且保证其真空度要求≤-0.08bar，可以将小分子挥发物抽离干净，明显提高其脱挥效果，气味等级可达到3.0级，挥发物含量明显也明显降低，制备得到的聚丙烯组合物具有低气味、低散发特性，既可满足汽车的轻量化要求又可满足汽车内饰件材料低气味低散发性能，应用前景广阔。
以上实施例和对比例的气味按照上海大众的PV3900《汽车车厢内零部件气味实验》标准进行测试：1、将20g造粒料置于1L气味试验瓶中；2、在80℃烘箱中放置2h，取出待瓶冷却至60℃后，开始评定气味；3、气味评定方法，气味评定根据表-1做出的气味等级标定。
表2气味等级
有机挥发物按照上海大众的PV3341《有机化合物排放》标准进行测试总碳含量（TVOC），单位为μgC/g。
密度按照ISO1183-1进行测试；
拉伸性能按照ISO527-2进行测试、拉伸速度为50mm/min；
弯曲按照ISO178进行测试、弯曲速度2mm/min；
悬臂梁缺口冲击按照ISO180进行测试；
熔融指数按照ISO1133-1/2进行测试。

Claims (12)

1.一种聚丙烯组合物，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：
聚丙烯100份，
碱式硫酸镁晶须10份-30份，
发泡剂0.1份-1.0份，
气味吸附剂0.5份-1.5份，
增韧剂10份-30份。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：
聚丙烯100份，
碱式硫酸镁晶须15份-25份，
发泡剂0.2份-0.8份，
气味吸附剂0.5份-1.5份，
增韧剂10份-30份。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯组合物，其特征在于，按重量份计，包括如下组分：
聚丙烯100份，
碱式硫酸镁晶须18份-23份，
发泡剂0.3份-0.5份，
气味吸附剂0.5份-1.5份，
增韧剂10份-30份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯为氢调法嵌段共聚聚丙烯，熔融指数在230℃，2.16kg载荷条件下为10g/10min-110g/10min。
5.根据权利要求1-3任一项所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述增韧剂选自乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物或线性低密度聚乙烯中的一种或以上。
6.根据权利要求1-3任一项所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述碱式硫酸镁晶须的长径比L/D为31-60，优选为35-50，更优选为40-45，粒径为10μm-15μm。
7.根据权利要求1-3任一项所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述发泡剂选自碳酸氢钠和/或偶氮二甲酰胺。
8.根据权利要求1-3任一项所述的聚丙烯组合物，其特征在于，所述气味吸附剂选自水滑石和/或沸石。
9.根据权利要求1-3任一项所述的聚丙烯组合物，其特征在于，还包括0.3份-0.5份润滑剂和0.2份-0.6份抗氧剂，所述润滑剂为白油、硬脂酸钙、硬脂酸锌或硬脂酸镁中的一种或几种；所述抗氧剂为受阻酚类和/或亚磷酸酯类。
10.根据权利要求1-9任一项所述的聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、按重量份数称取聚丙烯、增韧剂、发泡剂、气味吸附剂以及润滑剂、抗氧剂加入高速混合机中混合3分钟-5分钟；
b、再称取碱式硫酸镁晶须加入高速混合机中混合3分钟-5分钟；
c、将上述混合好的物料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥、冷却、装包，即得；
其中，双螺杆挤出机为单真空设计，且真空度要求≤-0.08bar。
11.根据权利要求10所述的聚丙烯组合物的制备方法，其特征在于，步骤a和b中，高速混合机的转速为200转/分钟-300转/分钟。
12.根据权利要求10所述的聚丙烯组合物的制备方法，步骤c中，所述双螺杆挤出机的温度从喂料段到机头依次为170℃-180℃、200℃-210℃、200℃-210℃、210℃-220℃、210℃-220℃、205℃-210℃、205℃-210℃、205℃-210℃、200℃-210℃、200℃-210℃。
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