CN105524350B

CN105524350B - 一种聚丙烯用voc抑制母粒及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN105524350B
Application number: CN201410563148.6A
Authority: CN
Inventors: 金滟; 康鹏; 蔡涛; 丁树岩; 石胜鹏; 刘善元; 张静
Original assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Beijing Research Institute of Chemical Industry; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2017-08-25
Anticipated expiration: 2034-10-21
Also published as: CN105524350A

Abstract

本发明涉及塑料领域的一种聚丙烯用VOC抑制母粒及其制备方法与应用。所述聚丙烯用VOC抑制母粒，包含共混的以下组分：聚丙烯、纤维素纳米晶体、全硫化粉末硅橡胶；以聚丙烯为基体树脂100重量份数计，所述全硫化粉末硅橡胶为10～60重量份，所述纤维素纳米晶体为10～80重量份，所述吸酸剂为5～40重量份；所述全硫化粉末硅橡胶的橡胶粒子的平均粒径为0.05～1μm，凝胶含量为60wt％或更高；所述纤维素纳米晶体的表面电荷密度为0.1～0.4e/nm²，长度为90～300nm，宽度为5～15nm。使用本发明的聚丙烯用VOC抑制母粒可有效抑制聚丙烯材料中VOC的产生，可使聚丙烯材料中的总挥发性有机物(TVOC)含量低于50μg·C/g，很好地解决了现有技术的不足。且操作工艺简单可靠，投入成本较低，应用前景广泛。

Description

一种聚丙烯用VOC抑制母粒及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及塑料领域，进一步地说，是涉及一种聚丙烯用VOC抑制母粒及其制备方法与应用。

背景技术

聚丙烯(PP)因其综合性能优良、来源广泛和质优价廉等优点，已广泛应用于人们生活的各个领域。但现有聚丙烯材料及制品都存在不同程度地释放挥发性有机物(VOC)污染环境和危害人们身体健康的问题，这在很大程度上限制了聚丙烯材料在环保要求较高的高档汽车内饰件、医用和食品包装材料等领域的应用。因此，研究开发环保型低VOC聚丙烯树脂及材料可拓展PP的应用领域并符合绿色环保材料的要求。

目前，关于低VOC聚丙烯材料研究的报道较多，他们大多采用化学反应、物理吸附以及熔体脱挥技术来改善原有聚丙烯材料中VOC的散发问题。如中国专利(CN 101570612A)通过添加一种无机光催化剂分解有机小分子来降低VOC含量，但其效果有限。中国专利(CN101255252A)通过添加有机物驱除剂如异丙醇/水来降低材料的VOC，然而这种方式存在相容性和持久性问题。欧洲专利(EP 1988122A1)采用茂金属聚丙烯树脂为基体树脂制备低VOC的汽车内饰材料；欧洲专利(EP 2154190A1)采用特定的光稳定剂如光稳定剂119来制备低VOC含量的聚丙烯复合材料；中国专利(CN 101691435A)通过使用特定的氢调法生产的共聚聚丙烯来生产低VOC的聚丙烯复合材料。上述发明往往只针对产生VOC的某个因素进行改善，并不能同时解决各种因素产生的VOC的问题。而物理吸附可对PP产生的所有小分子吸附，添加物理吸附剂是常用的方法。如中国专利(CN 1727389A，CN 1727390A)公开了使用细孔硅胶和分子筛作为吸附剂来降低材料的气味和有机化合物的挥发问题，中国专利(CN102276921A)公布了使用植物纤维作为吸附剂降低聚丙烯材料的气味问题。上述采用吸附剂方法虽然对降低聚丙烯VOC能够起到一定作用，但依然存在吸附平衡的问题，在较高的温度下平衡向解吸附的方向移动，存在聚丙烯材料VOC后期再释放的隐患。此外，由于吸附剂的吸附效率、自身与聚丙烯的相容性以及吸附剂在聚丙烯基体中的分散等问题依然存在。因此，需要一种具有低VOC含量的聚丙烯树脂组合物。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种聚丙烯用VOC抑制母粒及其制备方法和应用。

本发明的目的之一是提供了一种聚丙烯用VOC抑制母粒，包含有共混的以下组分：聚丙烯、纤维素纳米晶体和全硫化粉末硅橡胶；

其中，以聚丙烯作为基体树脂100重量份数计，所述全硫化粉末硅橡胶为10～60重量份，优选20～50重量份，所述纤维素纳米晶体为10～80重量份，优选20～70重量份，更优选30～70重量份。

本发明的VOC抑制母粒中所述的聚丙烯基体树脂可以为现有技术所公开的各种类型的聚丙烯树脂，包括均聚聚丙烯和共聚聚丙烯树脂等中的至少一种，其熔融指数为0.5～30.0g/10min，优选2.5～10.0g/10min。熔融指数的测试按GB/T3682-2000，温度230，℃负载2.16Kg。

所述的全硫化粉末硅橡胶的橡胶粒子的平均粒径为0.05～1μm，优选0.05～0.2μm，更优选为0.05～0.1μm；其橡胶颗粒具有交联结构，凝胶含量为60wt％或更高，优选为75wt％或更高，更优选为90wt％或更高；所述全硫化粉末硅橡胶具有均相结构，即该全硫化粉末硅橡胶中的每一个微粒都是均相的，单个微粒在组成上都是均质的。在现有显微技术的观察下微粒内没有发现分层、分相等不均相的现象。该全硫化粉末硅橡胶是通过将硅橡胶胶乳辐照交联而将橡胶粒子粒径固定的。本发明所述的全硫化粉末硅橡胶的详细内容及其制备方法，可参见中国专利CN 1383439A，其全部内容在此引入本发明作为参考。

所述纤维素纳米晶体具有大的BET比表面积，BET比表面积为100～350m²/g，优选150～300m²/g；BET是三位科学家Brunauer、Emmett和Teller的首字母缩写，BET比表面积是在这三位科学家从经典统计理论推导出的多分子层吸附公式基础上建立的表征参数，BET比表面积已被广泛应用于颗粒表面吸附性能研究及相关检测仪器的数据处理中。

所述纤维素纳米晶体表面电荷密度为0.1～0.4e/nm²，优选0.2～0.3e/nm²；长度为90～300nm，优选100～300nm；宽度为5～15nm，优选7～10nm；具体可选择木材纤维素纳米晶体。

本发明的木材纤维素纳米晶体可采用以下方法制备：首先依据GB/T2677.6-1994，GB/T 2677.8-1994，GB/T 2677.10-1995的方法依次将木材中抽提物、木质素和半纤维素去除，冷冻干燥法得到纤维素样品，随后按照文献(Derek G Gray.Effect of ReactionConditions on the Properties and Behavior of Wood Cellulose NanocrystalSuspensions[J].Biomacromolecules.2005,6(2):1048-1054.)中的方法制备木材纤维素纳米晶体。具体的制备方法包括：

1、木材纸浆经过研磨仪磨成40目纤维素粉末；

2、纤维素粉末以一定的硫酸/纤维素投料比加入64wt％硫酸水溶液中，45℃搅拌下反应一定时间；其中，硫酸/纤维素投料比可选5～20mL/g，优选5～15mL/g；反应时间可为30～60分钟。

3、向反应液中倾倒10倍体积的去离子水，终止水解反应。

4、多次离心处理上一步溶液，倾倒上层溶液以去除硫酸分子。具体地，每次离心转速可为10000rpm/min左右，离心时间可选15min。离心次数可为3次。

5、离心得到的固体用12000～14000截留分子量的透析袋，在水中透析处理几天(一般为3天)直至透析液pH恒定。

6、冰水浴中，透析液超声处理7min左右以获得木材纤维素纳米晶体溶液。其中，超声处理的超声波可选40kHz，215W功率。

7、混合树脂床(具体可选用TMD-8氢和氢氧型，Aldrich)浸泡24～48小时，过滤后，得到木材纤维素纳米晶体溶液。

8、冷冻干燥处理木材纤维素纳米晶体溶液，得到木材纤维素纳米晶体。其中，冷冻干燥处理的冷阱温度可选为-54℃，真空条件下干燥处理；处理时间可为4天。

本发明所述的母粒中还可包含吸酸剂，以聚丙烯作为基体树脂100重量份数计，所述吸酸剂为5～40重量份，优选10～30重量份，更优选20～30重量份。

所述吸酸剂，主要性质是其具有碱性，可与酸催化剂残余物发生反应起到中和作用，本发明所需要的吸酸剂应同时能在聚丙烯中良好分散。所述吸酸剂可选自金属氧化物、乳酸盐、苯甲酸盐、硅酸盐和含Na、Ca、Zn的硬脂酸盐中的至少一种，优选含Na、Ca、Zn的硬脂酸盐。其中，所述金属氧化物可选自氧化钙、氧化锌中的至少一种；所述硅酸盐可选自天然或合成的水滑石；所述含Na、Ca、Zn的硬脂酸盐可选自硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钠中的至少一种。

进一步地，为了达到提高抑制VOC的效果，本发明所述的母粒中还可包含抗氧剂，抗氧剂和全硫化粉末硅橡胶具有较好的协同分散效应，能有效降低聚丙烯中VOC含量。抗氧剂可选用现有技术聚丙烯中常用的各种抗氧剂，抗氧剂的总用量以聚丙烯为100重量份数计，为0.2～1重量份，优选0.4～0.8重量份。

所述的抗氧剂可为受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的混合物；所述受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的重量比为1:(1～4)，优选为1:(1～3)，更优选为1：(1～2)。

所述受阻酚类抗氧剂可选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸中的至少一种；所述磷酸酯类抗氧剂可选自三(2,4-二叔丁基酚)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯中的至少一种。

具体地，所述受阻酚类抗氧剂可选自：瑞士汽巴精化公司生产的抗氧剂Irganox1010【四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯】、Irganox 1076【β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯】、Irganox 1098【N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺】、Irganox 3114【1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸】，或者德国巴斯夫公司生产的抗氧剂1010【四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯】等中的至少一种；所述磷酸酯类抗氧剂可选自：Irgafos 168【三(2,4-二叔丁基酚)亚磷酸酯】、Irganox 626【双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯】或者德国巴斯夫公司生产的抗氧剂168【三(2,4-二叔丁基酚)亚磷酸酯】等中的至少一种。

本发明的VOC抑制母粒中还可以包括聚丙烯树脂加工过程中常用的一些助剂，如：分散剂、抗静电剂、颜料、润滑剂、加工热稳定剂、光稳定剂等。其用量均为常规用量，或根据实际情况的要求进行调整。

本发明的目的之二是提供一种聚丙烯用VOC抑制母粒的制备方法，包括将包含聚丙烯、纤维素纳米晶体和全硫化粉末硅橡胶在内的各组分按所述含量混合均匀，熔融共混制得所述的聚丙烯用VOC抑制母粒。

更进一步的具体说明一种聚丙烯用VOC抑制母粒的制备方法，包括以下步骤：

第1步：将干燥处理过的聚丙烯，和纤维素纳米晶体、全硫化粉末硅橡胶在内的各组分按所述含量在混合设备中充分混合至均匀，获得混合物。

第2步：将步骤1得到的混合物经过共混设备熔融共混，挤出造粒后即可制成本发明的VOC抑制母粒。

本发明的上述方法中物料的混合设备可采用现有技术中所用的各种混料设备，如搅拌机、捏和机等。

本发明的上述方法中所使用的熔融共混设备为橡塑加工业中的通用共混设备，可以是双螺杆挤出机、BUSS混炼机组等。

本发明的母粒的加工过程中，物料熔融共混温度即为通常聚丙烯加工中所用的共混温度，应该在既保证基体树脂完全熔融又不会使其分解的范围内选择，一般为190℃～230℃，优选的加工温度为200～220℃；螺杆转速一般为300～450rpm。

本发明的目的之三是提供一种聚丙烯用VOC抑制母粒的应用，包括将聚丙烯树脂、所述聚丙烯用VOC抑制母粒在内的组分熔融共混得到低VOC聚丙烯组合物。

为了更好的脱除VOC，在聚丙烯用VOC抑制母粒的应用中，优选保持熔融共混时设备真空系统的真空度在-0.05MPa以上，更优选在-0.08MPa以上。

其中，以聚丙烯树脂100重量份数计，本发明所述聚丙烯用VOC抑制母粒为0.5～10重量份，优选1～6重量份。根据具体加工的需要，还可以在共混物料中加入聚丙烯树脂加工过程中常用的一些加工助剂，例如：润滑剂、抗静电剂、抗氧剂、分散剂、颜料、加工热稳定剂、光稳定剂等，其用量均为常规用量，或根据实际情况的要求进行调整。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明使用吸酸剂与聚丙烯中存在的稀酸催化剂残余物发生反应，起到减少或抑制因稀酸催化聚丙烯降解而产生VOC的作用。

2.纤维素纳米晶体一方面利用较大的比表面积有效吸附残留在聚丙烯中VOC；另一方利用其表面的活性基团羟基官能团和醛酮类的小分子化合物形成氢键相互作用，有效吸附醛酮类，有效抑制醛酮类VOC。因此降低聚丙烯VOC的释放速率，延缓或阻止聚丙烯中VOC的排放。

3.全硫化粉末硅橡胶和纤维素纳米晶体复配能有效的提高后者在聚丙烯树脂中的分散效果，提高纤维素纳米晶体的吸附效率，显著降低聚丙烯中VOC释放含量；而且全硫化粉末硅橡胶自身在聚丙烯树脂中纳米分散也能在一定程度吸附聚丙烯中残存的VOC，延缓其释放。

本发明的聚丙烯用VOC抑制母粒通过全硫化粉末硅橡胶、纤维素纳米晶体等复配的方法经熔融共混使其母粒化，提高了纤维素纳米晶体的分散效果，进而提高其抑制VOC的效率，显著降低聚丙烯材料中的总挥发性有机物含量，解决了聚丙烯组合物中可挥发有机物的残留问题。使用本发明制备的VOC抑制母粒可有效抑制聚丙烯材料中VOC的产生，将其应用到聚丙烯材料中，可使聚丙烯材料中的总挥发性有机物(TVOC)含量可低于50μg·C/g，很好地解决了现有技术的不足。且操作工艺简单可靠，投入成本较低，可广泛应用于环保要求较高的高档汽车内饰件、医用和食品包装材料等领域。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。

聚丙烯用VOC抑制母粒A～B制备：

将聚丙烯(K8303，均聚聚丙烯，中国石化北京燕山分公司，2.5g/10min)；全硫化粉末硅橡胶(牌号VP-602，平均粒径0.1μm，凝胶含量90wt％；北京化工研究院)、吸酸剂(硬脂酸钙，天津市港昌化工有限公司)、纤维素纳米晶体(平均BET比表面积250m²/g，表面平均电荷密度0.2e/nm²，平均长度150nm，平均宽度9nm，中国林业科学研究院)、抗氧剂(抗氧剂1010，属于受阻酚类抗氧剂，化学名为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，以及抗氧剂168，属于磷酸酯类抗氧剂，化学名为三(2,4-二叔丁基酚)亚磷酸酯，抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为1:2，两者来自德国巴斯夫公司)放入高速搅拌机中，在300转/分的转速下搅拌3分钟，使各组分充分混合均匀；随后将上述混合物料经过190℃～230℃范围内的BUSS混炼机组(MKD-30，瑞士BUSS公司)，挤出造粒，得到聚丙烯用VOC抑制母粒A～B。其具体配方见表1，其中各组分含量均以重量份数计。

其中纤维素纳米晶体的制备方法为：依据GB/T 2677.6-1994，GB/T2677.8-1994,GB/T 2677.10-1995依次将木材中抽提物、木质素和半纤维素去除，冷冻干燥法得到纤维素样品，随后按照Gray D.G.报道的方法(Biomacromolecules.2005,6(2):1048-1054.)制备纤维素纳米晶体。

具体步骤包括：1、木材纸浆经过研磨仪磨成40目纤维素粉末；2、纤维素粉末以15mL/g的硫酸/纤维素投料比加入64wt％硫酸水溶液中，45℃搅拌下反应30min。3、向反应液中倾倒10倍体积的去离子水，终止水解反应。4、离心处理(离心转速为10000rpm/min，离心时间为15min)上一步溶液，倾倒上层溶液以去除硫酸分子，此步骤重复3次。5、离心得到的固体用12000～14000截留分子量的透析袋，在水中透析处理3天，直至透析液pH恒定。6、冰水浴中，透析液超声处理(超声波为40kHz，215W功率下)7min以获得木材纤维素纳米晶体溶液。7、混合树脂床(TMD-8氢和氢氧型，Aldrich)浸泡24～48小时，过滤后，得到木材纤维素纳米晶体溶液。8、冷冻干燥处理(冷阱温度为-54℃，真空条件下干燥处理)木材纤维素纳米晶体溶液4天，得到木材纤维素纳米晶体。

聚丙烯用VOC抑制母粒C制备：

将聚丙烯(K8303，均聚聚丙烯，中国石化北京燕山分公司，2.5g/10min)；全硫化粉末硅橡胶(牌号VP-602，平均粒径0.05μm，凝胶含量75wt％；北京化工研究院)、吸酸剂(硬脂酸锌，天津市港昌化工有限公司)、纤维素纳米晶体(平均BET比表面积350m²/g，表面平均电荷密度0.4e/nm²，平均长度90nm，平均宽度5nm，中国林业科学研究院)，(其具体制备方法与聚丙烯用VOC抑制母粒A～B中纤维素纳米晶体的制备方法仅在步骤2中45℃搅拌下反应时间不同，为60min，其它步骤与聚丙烯用VOC抑制母粒A～B中纤维素纳米晶体的制备方法中一致)、抗氧剂(抗氧剂1076，属于受阻酚类抗氧剂，化学名为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，以及抗氧剂168，属于磷酸酯类抗氧剂，化学名为三(2,4-二叔丁基酚)亚磷酸酯，抗氧剂1076与抗氧剂168的重量比为1:2，两者来自德国巴斯夫公司)放入高速搅拌机中，在300转/分的转速下搅拌3分钟，使各组分充分混合均匀；随后将上述混合物料经过190℃～230℃范围内的BUSS混炼机组，挤出造粒，得到聚丙烯用VOC抑制母粒C。其具体配方见表1，其中各组分含量均以重量份数计。

聚丙烯用VOC抑制母粒D制备：

将聚丙烯(K8303，均聚聚丙烯，中国石化北京燕山分公司，2.5g/10min)；全硫化粉末硅橡胶(牌号VP-602，平均粒径1μm，凝胶含量60wt％；北京化工研究院)、吸酸剂(硬脂酸锌，天津市港昌化工有限公司)、纤维素纳米晶体(平均BET比表面积100m²/g，表面平均电荷密度0.1e/nm²，平均长度300nm，平均宽度15nm，中国林业科学研究院，其具体制备方法与聚丙烯用VOC抑制母粒A～B中纤维素纳米晶体的制备方法仅在步骤2中硫酸/纤维素投料比不同，为8.75mL/g，其它步骤与聚丙烯用VOC抑制母粒A～B中纤维素纳米晶体的制备方法中一致)、抗氧剂(抗氧剂1098，属于受阻酚类抗氧剂，化学名为N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺，以及抗氧剂168，属于磷酸酯类抗氧剂，化学名为三(2,4-二叔丁基酚)亚磷酸酯，抗氧剂1098与抗氧剂168的重量比为1:2，两者来自德国巴斯夫公司)放入高速搅拌机中，在300转/分的转速下搅拌3分钟，使各组分充分混合均匀；随后将上述混合物料经过190℃～230℃范围内的BUSS混炼机组，挤出造粒，得到聚丙烯用VOC抑制母粒D。其具体配方见表1，其中各组分含量均以重量份数计。

聚丙烯用VOC抑制母粒E制备：

将聚丙烯(K8303，均聚聚丙烯，中国石化北京燕山分公司，2.5g/10min)；全硫化粉末硅橡胶(牌号VP-602，平均粒径0.2μm，凝胶含量80wt％；北京化工研究院)、吸酸剂(硬脂酸锌，天津市港昌化工有限公司)、纤维素纳米晶体(平均BET比表面积150m²/g，表面平均电荷密度0.2e/nm²，平均长度150nm，平均宽度12nm，中国林业科学研究院)(其具体制备方法与聚丙烯用VOC抑制母粒A～B中纤维素纳米晶体的制备方法仅在步骤2中硫酸/纤维素投料比不同，为10mL/g，其它步骤与聚丙烯用VOC抑制母粒A～B中纤维素纳米晶体的制备方法中一致)、抗氧剂(抗氧剂3114，属于受阻酚类抗氧剂，化学名为1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸，以及抗氧剂168，属于磷酸酯类抗氧剂，化学名为三(2,4-二叔丁基酚)亚磷酸酯，抗氧剂3114与抗氧剂168的重量比为1:2，两者来自德国巴斯夫公司)放入高速搅拌机中，在300转/分的转速下搅拌3分钟，使各组分充分混合均匀；随后将上述混合物料经过190℃～230℃范围内的BUSS混炼机组，挤出造粒，得到聚丙烯用VOC抑制母粒E。其具体配方见表1，其中各组分含量均以重量份数计。

聚丙烯用VOC抑制母粒F～G制备：

将聚丙烯(K8303，均聚聚丙烯，中国石化北京燕山分公司，2.5g/10min)；全硫化粉末硅橡胶(牌号VP-602，平均粒径0.05μm，凝胶含量75wt％；北京化工研究院)、吸酸剂(硬脂酸锌，天津市港昌化工有限公司)、纤维素纳米晶体(平均BET比表面积300m²/g，表面平均电荷密度0.3e/nm²，平均长度100nm，平均宽度7nm，中国林业科学研究院)(其具体制备方法与聚丙烯用VOC抑制母粒A～B中纤维素纳米晶体的制备方法仅在步骤2中45℃搅拌下反应时间不同，为45min，其它步骤与聚丙烯用VOC抑制母粒A～B中纤维素纳米晶体的制备方法中一致)、抗氧剂(抗氧剂1010，属于受阻酚类抗氧剂，化学名为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，以及抗氧剂168，属于磷酸酯类抗氧剂，化学名为三(2,4-二叔丁基酚)亚磷酸酯，抗氧剂1010与抗氧剂168的重量比为1:1，两者来自德国巴斯夫公司)放入高速搅拌机中，在300转/分的转速下搅拌3分钟，使各组分充分混合均匀；随后将上述混合物料经过190℃～230℃范围内的BUSS混炼机组，挤出造粒，得到聚丙烯用VOC抑制母粒F～G。其具体配方见表1，其中各组分含量均以重量份数计。

实施例1～11

低VOC聚丙烯组合物制备：

将聚丙烯(K9020，中国石化北京燕山分公司)、以上聚丙烯用VOC抑制母粒及其他加工助剂放入高速搅拌机中，在300转/分的转速下搅拌3分钟，使各组分充分混合均匀。随后将上述混合物料经过190℃～230℃范围内的BUSS混炼机组，在保持真空度-0.08MPa的条件下挤出造粒，得到低VOC含量的聚丙烯材料。其具体配方见表2，其中各组分含量均以重量份数计。

将挤出的粒料在80℃恒温烘箱中烘干2h，TVOC的测试按照德国汽车工业联合会的标准VDA277测试。具体性能结果见表2。

对比例1～2

将聚丙烯(同实施例1)、抗氧剂(对比例1为抗氧剂1010与抗氧剂168按1:1重量份配比，)吸附剂(RS378，德国道旭高分子材料有限公司)等原料按表2的具体配比称量，分别放入高速搅拌机中，在300转/分的转速下搅拌3分钟，使各组分充分混合均匀。随后将上述混合物料经过190℃～230℃范围内的BUSS混炼机组(同实施例1)挤出造粒，得到聚丙烯材料。其具体配方见表2，其中各组分含量均以重量份数计。

表1母粒的组分配比

	母粒A	母粒B	母粒C	母粒D	母粒E	母粒F	母粒G
								聚丙烯	100	100	100	100	100	100	100
纤维素纳米晶体	70	60	50	30	10	40	20
								全硫化粉末硅橡胶	10	20	40	40	50	40	50
吸酸剂	20	20	10	30	40	20	30
								抗氧剂1010	0.2	0.2	—	—	0.2	—	0.3
抗氧剂168	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	—	0.3
								抗氧剂1076	—	—	0.2	—	—	—	—
抗氧剂1098	—	—	—	0.2	—	—	—
								抗氧剂3114	—	—	—	—	0.2	—	—

表2实施例1～11、对比例1～2的组分配比及性能测试结果

从上表可以看出，使用本申请的聚丙烯用VOC抑制母粒可显著降低聚丙烯材料的VOC含量，使聚丙烯材料的总挥发性有机物(TVOC)低于50μg·C/g。

Claims

1.一种聚丙烯用VOC抑制母粒，包含共混的以下组分：聚丙烯、纤维素纳米晶体和全硫化粉末硅橡胶；

以聚丙烯作为基体树脂100重量份数计，所述全硫化粉末硅橡胶为10～60重量份，所述纤维素纳米晶体为10～80重量份；

所述的全硫化粉末硅橡胶的橡胶粒子的平均粒径为0.05～1μm；其橡胶颗粒具有交联结构，凝胶含量为60wt％或更高；

所述纤维素纳米晶体的BET比表面积为100～350m²/g。

2.根据权利要求1所述的聚丙烯用VOC抑制母粒，其特征在于：

所述纤维素纳米晶体为20～70重量份。

3.根据权利要求1所述的聚丙烯用VOC抑制母粒，其特征在于：

所述的全硫化粉末硅橡胶的橡胶粒子的平均粒径为0.05～0.2μm。

4.根据权利要求1所述的聚丙烯用VOC抑制母粒，其特征在于：

所述的全硫化粉末硅橡胶的凝胶含量为75wt％或更高。

5.根据权利要求1所述的聚丙烯用VOC抑制母粒，其特征在于：

所述纤维素纳米晶体的BET比表面积为150～300m²/g。

6.根据权利要求1所述的聚丙烯用VOC抑制母粒，其特征在于：

以聚丙烯作为基体树脂100重量份数计，所述全硫化粉末硅橡胶为20～50重量份。

7.根据权利要求1所述的聚丙烯用VOC抑制母粒，其特征在于：

所述聚丙烯包括均聚聚丙烯和共聚聚丙烯树脂中的至少一种，其熔融指数为0.5～30.0g/10min。

8.根据权利要求1所述的聚丙烯用VOC抑制母粒，其特征在于：

所述纤维素纳米晶体表面电荷密度为0.1～0.4e/nm²，长度为90～300nm，宽度为5～15nm。

9.根据权利要求1所述的聚丙烯用VOC抑制母粒，其特征在于：

所述母粒包含有吸酸剂；以聚丙烯为100重量份数计，所述吸酸剂为5～40重量份。

10.根据权利要求9所述的聚丙烯用VOC抑制母粒，其特征在于：

所述吸酸剂为10～30重量份。

11.根据权利要求9或10所述的聚丙烯用VOC抑制母粒，其特征在于：

所述吸酸剂选自金属氧化物、乳酸盐、苯甲酸盐、硅酸盐和含Na、Ca、Zn的硬脂酸盐中的至少一种；

所述含Na、Ca、Zn的硬脂酸盐选自硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钠中的至少一种。

12.根据权利要求11所述的聚丙烯用VOC抑制母粒，其特征在于：

所述金属氧化物选自氧化钙、氧化锌中的至少一种；

所述硅酸盐选自天然或合成的水滑石。

13.根据权利要求1所述的聚丙烯用VOC抑制母粒，其特征在于：

所述母粒包含有抗氧剂；以聚丙烯为100重量份数计，所述抗氧剂为0.2～1重量份。

14.根据权利要求13所述的聚丙烯用VOC抑制母粒，其特征在于：

所述抗氧剂为0.4～0.8重量份。

15.根据权利要求13或14所述的聚丙烯用VOC抑制母粒，其特征在于：

所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的混合物；所述受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的重量比为1:(1～4)。

16.根据权利要求15所述的聚丙烯用VOC抑制母粒，其特征在于：

所述受阻酚类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂的重量比为1:(1～2)。

17.根据权利要求15所述的聚丙烯用VOC抑制母粒，其特征在于：

所述受阻酚类抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸中的至少一种；所述磷酸酯类抗氧剂选自三(2,4-二叔丁基酚)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯中的至少一种。

18.根据权利要求1～17之任一项所述的聚丙烯用VOC抑制母粒的制备方法，其特征在于：

将包含聚丙烯、纤维素纳米晶体和全硫化粉末硅橡胶在内的各组分按所述含量混合均匀，熔融共混制得所述的聚丙烯用VOC抑制母粒。

19.如权利要求1～17之任一项所述的聚丙烯用VOC抑制母粒的应用，包括聚丙烯树脂100重量份数，所述聚丙烯用VOC抑制母粒0.5～10重量份在内的组分熔融共混得到低VOC聚丙烯组合物。

20.如权利要求19所述的聚丙烯用VOC抑制母粒的应用，其特征在于：

所述熔融共混时保持设备真空系统的真空度在-0.05MPa以上。

21.根据权利要求20所述的聚丙烯用VOC抑制母粒的应用，其特征在于：

所述熔融共混时保持设备真空系统的真空度在-0.08MPa以上。