CN106867109A - 一种低voc聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种低voc聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于聚丙烯复合材料技术领域，具体涉及一种低VOC聚丙烯复合材料及其制备方法，其所述复合材料包括以下重量份组分：聚丙烯树脂100份、改性有机蒙脱土纳米粒子30‑50份、植物纤维10‑30份、硅酸盐颗粒1‑20份、抗氧化剂1‑20份、无卤阻燃剂10‑20份、硅元素1‑5份、氟元素1‑5份、石墨烯0.1‑1份。本发明制备的低VOC聚丙烯复合材料不仅VOC含量低，而且材料整体性能优异，适用于汽车行业材料用。

Description

一种低VOC聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于聚丙烯复合材料技术领域，具体涉及一种低VOC聚丙烯复合材料及其制备方法。
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其制品都存在不同程度的释放挥发性有机物(VOC)污染环境和危害人们的身体健康的问题，这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。另外，聚丙烯在改性过程中所添加的各种添加剂也会通过析出挥发产生VOC。此外，改性聚丙烯材料经长期使用而发生的光、热等降解后的副产物和小分子杂质等也是VOC的来源之一。所以通过何种方法改性聚丙烯材料来满足汽车领域的应用要求是人们长期关注的问题。
发明内容
本发明主要提供了一种低VOC聚丙烯复合材料及其制备方法，制备的复合材料不仅VOC含量低，而且材料整体性能优异，适用于汽车行业材料用。其技术方案如下：一种低VOC聚丙烯复合材料，其包括以下重量份组分：聚丙烯树脂100份、改性有机蒙脱土纳米粒子30-50份、植物纤维10-30份、硅酸盐颗粒1-20份、抗氧化剂1-20份、无卤阻燃剂10-20份、硅元素1-5份、氟元素1-5份、石墨烯0.1-1份。
优选的，所述聚丙烯树脂为等规聚丙烯、无规聚丙烯或间规聚丙烯中的一种或几种。
优选的，所述改性有机蒙脱土纳米粒子为经过扩大层间距处理的有机蒙脱土纳米粒子。
优选的，所述植物纤维为木纤维。
优选的，所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂和硫酯类抗氧化剂按照重量比为1:2-3混合而成。
优选的，所述受阻酚类抗氧化剂为抗氧化剂1010或抗氧化剂1076，硫酯类抗氧化剂为抗氧化剂DLTP、抗氧剂DSTP、抗氧剂DTDTP或抗氧剂DMTP。
优选的，所述无卤阻燃剂为有机磷系反应型阻燃剂，所述有机磷系反应型阻燃剂为2-羧乙基苯基次磷酸或双(对-羧苯基)苯基氧化膦。
一种低VOC聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备无卤阻燃剂盐；
(2)用阳离子交换方法改性蒙脱土纳米粒子；
(3)将配方量聚丙烯树脂、无卤阻燃剂盐、改性有机蒙脱土纳米粒子、硅酸盐颗粒、抗氧化剂、硅元素、氟元素、石墨烯放入高速混合机中混合；
(4)将所得混合物通过主喂料口进入双螺杆挤出机，将木纤维通过侧喂料口加入挤出机造粒，得到低VOC聚丙烯复合材料。
优选的，步骤(1)中制备无卤阻燃剂盐的方法为，将无卤阻燃剂与己二胺溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，恒温水浴锅中保持水温55℃反应3-5h，然后冷却、过滤，经无水乙醇洗涤得到。
优选的，步骤(2)中改性蒙脱土纳米粒子的制备方法：将5-100重量份纳米蒙脱土均匀分散在在5-250重量份水中机械搅拌，形成稳定悬浮体，加入0.05-25重量份长链烷基溴化物在25-110℃搅拌0.3-10小时洗涤干燥，得到扩层的有机纳米蒙脱土，所述长链烷基溴化物为十四烷基三苯基溴化膦、十六烷基三丁基溴化膦、十六烷基三苯基溴化膦中一种。
采用上述低VOC聚丙烯复合材料及其制备方法，本发明具有以下优点：
(1)通过加入硅酸盐颗粒可利用其特有的分子空筒结构，可以消除塑料制品中的异味，在发泡体系中，能够有效吸附制品中残余的气体，减少VOC对环境的损害；
(2)在配方中引入硅、氟等元素，可有效解决材料的界面活性，引入惰性高分子物解决涂料施工稳定性并利用高分子物的线性支化特性，改善表层的韧性，有效防止内应力腐蚀；
(3)本案制备的低VOC聚丙烯复合材料不仅VOC含量低，材料整体性能优异，适用于汽车行业材料用。
具体实施方式
实施例1
1.一种低VOC聚丙烯复合材料，其包括以下重量份组分：等规聚丙烯树脂100份、改性有机蒙脱土纳米粒子40份、木纤维20份、硅酸盐颗粒11份、抗氧化剂1010 12份、2-羧乙基苯基次磷酸15份、硅元素3份、氟元素2份、石墨烯0.6份。
2.制备方法
(1)将无卤阻燃剂与己二胺溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，恒温水浴锅中保持水温55℃反应4h，然后冷却、过滤，经无水乙醇洗涤得到；
(2)将50重量份纳米蒙脱土均匀分散在在100重量份水中机械搅拌，形成稳定悬浮体，加入10重量份十四烷基三苯基溴化膦在70℃搅5小时洗涤干燥，得到扩层的有机纳米蒙脱土；
(3)将配方量的等规聚丙烯树脂、无卤阻燃剂盐、改性有机蒙脱土纳米粒子、硅酸盐颗粒、抗氧化剂1010、硅元素、氟元素、石墨烯放入高速混合机中混合；
(4)将所得混合物通过主喂料口进入双螺杆挤出机，将木纤维通过侧喂料口加入挤出机造粒，得到低VOC聚丙烯复合材料。
实施例2
1.一种低VOC聚丙烯复合材料，其包括以下重量份组分：无规聚丙烯树脂100份、改性有机蒙脱土纳米粒子30份、木纤维30份、硅酸盐颗粒1份、抗氧化剂DLTP 20份、双(对-羧苯基)苯基氧化膦18份、硅元素5份、氟元素1份、石墨烯0.1份。
2.制备方法
(1)将双(对-羧苯基)苯基氧化膦与己二胺溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，恒温水浴锅中保持水温55℃反应5h，然后冷却、过滤，经无水乙醇洗涤得到；
(2)将100重量份纳米蒙脱土均匀分散在在250重量份水中机械搅拌，形成稳定悬浮体，加入25重量份十六烷基三丁基溴化膦在25℃搅拌10小时洗涤干燥，得到扩层的有机纳米蒙脱土；
(3)将无规聚丙烯树脂、无卤阻燃剂盐、改性有机蒙脱土纳米粒子、硅酸盐颗粒、抗氧化剂DLTP、硅元素、氟元素、石墨烯放入高速混合机中混合；
(4)将所得混合物通过主喂料口进入双螺杆挤出机，将木纤维通过侧喂料口加入挤出机造粒，得到低VOC聚丙烯复合材料。
实施例3
1.一种低VOC聚丙烯复合材料，其包括以下重量份组分：间规聚丙烯树脂100份、改性有机蒙脱土纳米粒子50份、木纤维10份、硅酸盐颗粒20份、抗氧化剂1076 1份、双(对-羧苯基)苯基氧化膦10份、硅元素1份、氟元素5份、石墨烯1份。
2.制备方法
(1)将双(对-羧苯基)苯基氧化膦与己二胺溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，恒温水浴锅中保持水温55℃反应3h，然后冷却、过滤，经无水乙醇洗涤得到；
(2)将5重量份纳米蒙脱土均匀分散在在5重量份水中机械搅拌，形成稳定悬浮体，加入15重量份十六烷基三苯基溴化膦在25℃搅拌0.3小时洗涤干燥，得到扩层的有机纳米蒙脱土；
(3)将间规聚丙烯树脂、无卤阻燃剂盐、改性有机蒙脱土纳米粒子、硅酸盐颗粒、抗氧化剂1076、硅元素、氟元素、石墨烯放入高速混合机中混合；
(4)将所得混合物通过主喂料口进入双螺杆挤出机，将木纤维通过侧喂料口加入挤出机造粒，得到低VOC聚丙烯复合材料。
性能检测
分别测定实施例1-3制备完成的低VOC聚丙烯复合材料的力学性能，测试结果如下表1所示：
表1性能测试结果
实施例1 实施例2 实施例3
拉伸强度(MPa) 37.4 35.6 34.6
断裂伸长率(％) 98 97 98
弯曲模量(MPa) 3500 3400 3600
TVOC(μgC/g) 9.8 11.2 10.5
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低VOC聚丙烯复合材料，其包括以下重量份组分：聚丙烯树脂100份、改性有机蒙脱土纳米粒子30-50份、植物纤维10-30份、硅酸盐颗粒1-20份、抗氧化剂1-20份、无卤阻燃剂10-20份、硅元素1-5份、氟元素1-5份、石墨烯0.1-1份。
2.根据权利要求1所述的低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯树脂为等规聚丙烯、无规聚丙烯或间规聚丙烯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：所述改性有机蒙脱土纳米粒子为经过扩大层间距处理的有机蒙脱土纳米粒子。
4.根据权利要求1所述的低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：所述植物纤维为木纤维。
5.根据权利要求1所述的低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂和硫酯类抗氧化剂按照重量比为1:2-3混合而成。
6.根据权利要求5所述的低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：所述受阻酚类抗氧化剂为抗氧化剂1010或抗氧化剂1076，硫酯类抗氧化剂为抗氧化剂DLTP、抗氧剂DSTP、抗氧剂DTDTP或抗氧剂DMTP。
7.根据权利要求1所述的低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：所述无卤阻燃剂为有机磷系反应型阻燃剂，所述有机磷系反应型阻燃剂为2-羧乙基苯基次磷酸或双(对-羧苯基)苯基氧化膦。
8.一种权利要求1所述的低VOC聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)制备无卤阻燃剂盐；
(2)用阳离子交换方法改性蒙脱土纳米粒子；
(3)将配方量聚丙烯树脂、无卤阻燃剂盐、改性有机蒙脱土纳米粒子、硅酸盐颗粒、抗氧化剂、硅元素、氟元素、石墨烯放入高速混合机中混合；
(4)将所得混合物通过主喂料口进入双螺杆挤出机，将木纤维通过侧喂料口加入挤出机造粒，得到低VOC聚丙烯复合材料。
9.根据权利要求8所述的低VOC聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中制备无卤阻燃剂盐的方法为，将无卤阻燃剂与己二胺溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，恒温水浴锅中保持水温55℃反应3-5h，然后冷却、过滤，经无水乙醇洗涤得到。
10.根据权利要求8所述的低VOC聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中改性蒙脱土纳米粒子的制备方法：将5-100重量份纳米蒙脱土均匀分散在在5-250重量份水中机械搅拌，形成稳定悬浮体，加入0.05-25重量份长链烷基溴化物在25-110℃搅拌0.3-10小时洗涤干燥，得到扩层的有机纳米蒙脱土，所述长链烷基溴化物为十四烷基三苯基溴化膦、十六烷基三丁基溴化膦、十六烷基三苯基溴化膦中一种。
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