CN106273343A - 一种低挥发物、低气味复合材料的加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低挥发低气味复合材料的加工工艺，包括步骤：（1）按比例称取塑料聚合物以及必要的助剂于高混机中混合；（2）将混合好的混合物加入啮合同向双螺杆挤出机中，经熔融、真空排气、挤出、冷却、切粒制得塑料复合材料；所述啮合同向双螺杆挤出机的螺杆上设至少两个开槽螺纹元件与真空排气室相连，开槽螺纹元件的开槽角度与螺杆芯轴平面成30-60，优选45°角，开槽的深度和宽度不低于螺纹元件直径的十分之一。本发明通过挤出螺杆组合使用了开槽螺纹元件，增加了复合材料与真空排气室的接触面积了有利于有机物的挥发排放且有利于树脂的混合，本发明工艺简单、生产成本低，可实现大批量生产。

Description

一种低挥发物、低气味复合材料的加工工艺
技术领域
本发明涉及塑料挤出改性领域，尤其涉及汽车内饰件复合材料的加工工艺，具体涉及一种低挥发物、低气味复合材料的加工工艺。
背景技术：
塑料被广泛应用于汽车和家电行业，尤其应用于汽车内外饰件，如：门内饰板、仪表板、立柱、座椅护板、保险杠、侧包围、导流板、挡泥板等。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(volatile organic compounds，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。汽车内饰件是汽车车厢里面主要的空气污染源之一，因此制备低气味、低挥发性有机物(苯类和醛类8种物质)成为改性塑料一个新热点。目前国内都是采用添加助剂或烘料等进行生产，不管是添加助剂还是烘料都会增加生产成本增加，本发明通过工艺改进大大了减低生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够促使有机物的挥发排放且有利于塑料树脂原料混合、生产成本低的低挥发物、低气味复合材料的加工工艺。
本发明的一种低挥发低气味复合材料的加工工艺，包括步骤：
(1)按比例称取塑料聚合物以及必要的助剂于高混机中混合；
(2)将混合好的混合物加入啮合同向双螺杆挤出机中，经熔融、真空排气、挤出、冷却、切粒制得塑料复合材料；所述啮合同向双螺杆挤出机的螺杆上设至少两个开槽螺纹元件与真空排气室相连，开槽螺纹元件的开槽角度与螺杆芯轴平面成30°-60°角，优选45°角，所开的槽的深度和宽度不低于螺纹元件直径的十分之一，所开的槽位于螺纹线上，所开的槽可以为规则的方形或圆形等形状。
本发明的低挥发低气味复合材料的加工工艺中，步骤(1)所述塑料聚合物为PP、ABS、AS、PC等，所述必要的助剂可以为增韧剂(如POE等)、无机填料、抗氧剂、润滑剂等；步骤(1)所述于高混机中混合1-5分钟，高混机转速为200-300转/分钟
本发明的低挥发低气味复合材料的加工工艺中，所述步骤(2)啮合同向双螺杆挤出机长径比40∶1-60∶1，主机转速450-550转/分钟，优选长径比40∶1-54∶1，。
上述加工工艺中，步骤(2)所述真空排气采用双真空且真空度低于-0.07MPa。
上述加工工艺中，步骤(2)所述啮合同向双螺杆挤出机关闭侧喂料口。
上述加工工艺中，步骤(2)所述挤出机一区温度不高于70℃。
上述加工工艺中，步骤(2)所述挤出机主机转速不低于450转/分钟且不高于500转/分钟。
本发明的有益效果在于：
1、开槽螺纹元件的开槽角度与螺杆芯轴平面角度太小，会降低树脂的停留时间不利于真空排气，且角度太小降低了剪切不利于树脂的混合，开槽螺纹元件的开槽角度与 螺杆芯轴平面角度太大，会导致树脂在真空口的停留时间过长易产生冒料，且角度太大剪切过强，易引起树脂降解，30°-60°，特别是45°角，不仅保证了树脂在真空口的停留时间，且降低了真空口冒料和树脂降解现象的发生。
2、合理的开槽深度和宽度可以为排气提供更多的接触面积，更长度停机时间和更高的剪切速率。
3、大的长径比可以保证树脂在挤出机中足够的停留时间，但长径比过大所需能耗较高，扭矩增大，不利于大批量工业化生产，故40∶1-54∶1为优选。高的螺杆转速一方面有利于螺槽中气泡形成、长大、破裂，使得气泡的质量传递加快，另一方面降低了螺槽中物料的充满率，增强了对物料的质量传递和表面更新作用，使挥发排气效率进一步提高，但过高的转速会增加螺杆对材料的剪切力、降低树脂的停留时间，过强的剪切会导致树脂降解，降解不仅会影响树脂的性能还会产生大量的有机物挥发物，故450-500转/分钟为优选。
4、一区温度不高于70℃不仅可以降低TVOC和气味的产生还有利于真空排气口的有机物挥发。
5、本次发明使用了开槽螺纹元件，增加复合材料与真空排气室的接触面积了有利于有机物的挥发排放且有利于树脂的混合。
6、本次发明主要通过挤出螺杆组合、挤出工艺等体系制备低挥发物低气味复合材料。
7、本次发明制备的低挥发物低气味复合材料工艺简单、生产成本低，可实现大批量生产。
附图说明
图1为开槽螺纹元件示意图。
图2为标准螺纹元件示意图。
图中：1、螺纹元件；2、螺纹线；3、槽。
具体实施方式：
下面结合一些实施例与对比例对本发明作进一步说明。以下实施例只是本发明的典型例，本发明的保护范围并不局限于此。以下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。以下实施例和对比例中所述份数均为重量份。
表-1 气味等级
等级 气味描述
1 感觉不到
2 可感觉到，不扰人
3 可明显感觉到但还不扰人
4 扰人
5 强烈反感
6 难以容忍
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。
实施例1和对比例1-3用到的材料如下：
实施例1
(1)称取800份PPK7726H，100份的POE8150、100份的滑石粉AH51210、1份的抗氧剂1010、1份的抗氧剂168、1份的润滑剂EBS(P-130)混合3分钟，高混机转速为200转/分钟。
(2)将混合好的混合物加入啮合同向双螺杆挤出机中，经熔融、真空排气、挤出、、冷却、切粒制得PP复合材料；真空排气室处的螺纹元件使用4个开槽螺纹元件，如图1所示开槽螺纹元件的开槽角度与螺杆芯轴平面成45°角，开槽的深度和宽度不低于螺纹元件直径的十分之一。本实施例所得复合材料性能测试如表-1。
其中啮合同向双螺杆挤出机的机型为：40机，长径比：40∶1，主机转速500转/分钟，真空度-0.08MPa，加工温度如下：
温区 一区 二区 三区 四区 五区 六区 七区 八区 九区 机头
温度/℃ 不开 90 180 200 205 210 210 210 215 215
对比例1
真空排气室处的螺纹元件使用4个非开槽的螺杆元件。
(1)称取800份PPK7726H，100份的POE8150正、100份的滑石粉AH51210、1份的抗氧剂1010、1份的抗氧剂168、1份的润滑剂白油合3分钟，高混机转速为200转/分钟。
(2)将混合好的混合物加入啮合同向双螺杆挤出机中，经熔融、真空排气、挤出、、冷却、切粒制得PP复合材料。所得复合材料性能测试如表-1。
其中啮合同向双螺杆挤出机的机型为：40机，长径比：40∶1，主机转速500转/分钟，真空度-0.08MPa，加工温度如下：
温区 一区 二区 三区 四区 五区 六区 七区 八区 九区 机头
温度/℃ 不开 90 180 200 205 210 210 210 215 215
对比例2
真空排气室处的螺纹元件使用4个开槽的螺杆元件。一区温度打开并设为170℃。
(1)称取800份PPK7726H，100份的POE8150、100份的滑石粉AH51210、1份的抗氧剂1010、1份的抗氧剂168、1份的润滑剂EBS(P-130)于高混机中混合3分钟，高混机转速为200转/分钟。
(2)将混合好的混合物加入啮合同向双螺杆挤出机中，经熔融、真空排气、挤出、、冷却、切粒制得PP复合材料。所得复合材料性能测试如表-1。
其中啮合同向双螺杆挤出机的机型为：40机，长径比：40∶1，主机转速500转/分钟，真空度-0.08MPa，加工温度如下：
温区 一区 二区 三区 四区 五区 六区 七区 八区 九区 机头
温度/℃ 170 180 190 200 205 210 210 210 215 215
对比例3
真空度-0.04MPa，其他同实施例1。
(1)称取800份PPK7726H，100份的POE8150、100份的滑石粉AH51210、1份的抗 氧剂1010、1份的抗氧剂168、1份的润滑剂EBS(P-130)于高混机中混合3分钟，高混机转速为200转/分钟。
(2)将混合好的混合物加入啮合同向双螺杆挤出机中，经熔融、真空排气、挤出、、冷却、切粒制得PP复合材料。所得复合材料性能测试如表-1。
其中啮合同向双螺杆挤出机的机型为：40机，长径比：40∶1，主机转速500转/分钟，真空度-0.04MPa，加工温度如下：
温区 一区 二区 三区 四区 五区 六区 七区 八区 九区 机头
温度/℃ 不开 90 180 200 205 210 210 210 215 215
表-1 实施例1和对比例1～3所得复合材料性能
注：仪器的检测下限为5ug/g，当材料中各组分含量低于5ug/g时即为ND。
从以上实施例1和对比例1-3的比较中可明显看出，本发明的螺杆组合、加工工艺、制备方法可显著降低TVOC和气味，尤其是使用了开槽螺纹元件对降低TVOC和气味效果更加明显。另外本发明的关闭挤出机一区温度不仅降低了TVOC和气味，而且可以降低能耗，使材料成本进一步降低。
实施例2
实施例2用到的材料如下：
(1)称取1000份ABS8434，1份的抗氧剂1076、1份的抗氧剂168、1份的润滑剂EBS(P-130)、于高混机中混合3分钟，高混机转速为200转/分钟。
(2)将混合好的混合物加入啮合同向双螺杆挤出机中，经熔融、真空排气、挤出、冷却、切粒制得ABS复合材料；真空排气室处的螺纹元件使用2个开槽的螺杆元件，开槽螺纹元件的开槽角度与螺杆芯轴平面成45°角，开槽的深度和宽度不低于螺纹元件直径的十分之一。所得复合材料性能测试如表-2。
其中啮合同向双螺杆挤出机的机型为：40机，长径比：40∶1，主机转速500转/分钟，真空度-0.08MPa，加工温度如下：
温区 一区 二区 三区 四区 五区 六区 七区 八区 九区 机头
温度/℃ 不开 90 200 200 200 210 210 210 215 215
实施例3
实施例3用到的材料如下：
(1)称取800份AS80HF，100份的髙胶粉181H、1份的抗氧剂1076、1份的抗氧剂168、3份的润滑剂EBS(P-130)、于高混机中混合3分钟，高混机转速为200转/分钟。
(2)将混合好的混合物加入啮合同向双螺杆挤出机中，经熔融、真空排气、挤出、、冷却、切粒制得AS复合材料；真空排气室处的螺纹元件使用2个开槽的螺杆元件，开槽螺纹元件的开槽角度与螺杆芯轴平面成45°角，开槽的深度和宽度不低于螺纹元件直径的十分之一。所得复合材料性能测试如表-2。
其中啮合同向双螺杆挤出机的机型为：40机，长径比：40∶1，主机转速500转/分钟，真空度-0.08MPa，加工温度如下：
温区 一区 二区 三区 四区 五区 六区 七区 八区 九区 机头
温度/℃ 不开 90 200 200 200 210 210 210 215 215
实施例4
实施例4用到的材料如下：
(1)称取1000份PCIR2200、1份的抗氧剂1076、1份的抗氧剂168、3份的润滑剂EBS(P-130)、于高混机中混合3分钟，高混机转速为200转/分钟。
(2)将混合好的混合物加入啮合同向双螺杆挤出机中，经熔融、真空排气、挤出、、冷却、切粒制得PC复合材料；真空排气室处的螺纹元件使用2个开槽的螺杆元件，开槽螺纹元件的开槽角度与螺杆芯轴平面成45°角，开槽的深度和宽度不低于螺纹元件直径的十分之一。所得复合材料性能测试如表-2。
其中啮合同向双螺杆挤出机的机型为：54机，长径比：54∶1，主机转速450转/分钟，真空度-0.08MPa，加工温度如下：
温区 一区 二区 三区 四区 五区 六区 七区 八区 九区 机头
温度/℃ 不开 120 235 240 250 245 245 245 250 250
表-2 实施例2-4所得复合材料性能
测试项目 实施例2 实施例3 实施例4
TVOC ND ND ND
甲醛 ND ND ND
乙醛 ND ND ND
丙烯醛 ND ND ND
苯 ND ND ND
甲苯 ND ND ND
乙苯 ND ND ND
二甲苯 ND ND ND
苯乙烯 ND ND ND
气味 3.0 3.5 3.5
从以上实施例2-4可明显看出，本发明的螺杆组合、加工工艺、制备方法可显著降低TVOC和气味，另外本发明的螺杆组合使用了开槽的螺纹元件可增加树脂的混合，提高复合材料的性能，高转速不仅有利于降低TVOC和气味，而且有利于提高产量、增加混合提高复合材料性能，加工工艺及制备方法可以扩大塑料在环保领域的使用，应用前景广阔。

Claims (8)

1.一种低挥发低气味复合材料的加工工艺，包括步骤：
（1）按比例称取塑料聚合物以及必要的助剂于高混机中混合；
（2）将混合好的混合物加入啮合同向双螺杆挤出机中，经熔融、真空排气、挤出、冷却、切粒制得塑料复合材料；所述啮合同向双螺杆挤出机的螺杆上设至少两个开槽螺纹元件与真空排气室相连，开槽螺纹元件的开槽角度与螺杆芯轴平面成30°-60°，开槽的深度和宽度不低于螺纹元件直径的十分之一。
2.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于：所述步骤（2）开槽螺纹元件的开槽角度与螺杆芯轴平面成45°角。
3.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于：所述步骤（2）啮合同向双螺杆挤出机长径比40:1-60:1,主机转速450-550转/分钟。
4.根据权利要求2所述的加工工艺，其特征在于：述步骤（2）啮合同向双螺杆挤出机长径比为40:1-54:1。
5.根据权利要求1所述的加工工艺，其特征在于：步骤（2）所述真空排气采用双真空且真空度低于-0.07MPa。
6.根据权利要求1述的加工工艺，其特征在于：步骤（2）所述啮合同向双螺杆挤出机关闭侧喂料口。
7.根据权利要求1述的加工工艺，其特征在于：步骤（2）所述挤出机一区温度不高于70℃。
8.根据权利要求3述的加工工艺，其特征在于：步骤（2）所述挤出机主机转速不低于450转/分钟且不高于500转/分钟。
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