CN107189196A - 一种低气味环保型的聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents

一种低气味环保型的聚丙烯材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低气味环保型的聚丙烯材料及其制备方法，所述材料是由聚丙烯、乙丙橡胶EPR、无机刚性粒子、稀土偶联剂、松香、抗氧化剂、碳黑、有机镍螯合物、芳香剂、双季戊四醇、相容剂、硬脂酸、正十二烷基硫醇、松香抗结晶剂、甲基纤维素、环氧大豆油脂类制备而成的。本发明针对各原料的物理化学性质，相互配比，添加改性剂，使得制得的聚丙烯材料基本无气味，且各方面性能较佳，符合儿童用品的需求。

Description

一种低气味环保型的聚丙烯材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，涉及一种聚丙烯材料，特别是涉及一种低气味环保型的聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
绿色、环保、健康、安全成为人们对产品的更高追求，尤其是在儿童产品领域，塑料儿童玩具以各种形式出现在市场上，聚丙烯材料制成的童车、童椅等由于其优良的力学性能、耐化学腐蚀性和易加工成型等特点，受到市场欢迎。但是PP改性料在制备过程中，为达到制品所要求的性能，往往需要加入一些矿物填料、玻璃纤维、接枝物、偶联剂、润滑剂、稳定剂等其它辅助材料，这些材料都有可能带来一些明显异常的气味，在合成过程中未完全聚合的小分子排除不完全，也会有一些明显气味，特别是一些粉状PP气味更为明显。
目前，国内解决这一问题的方法基本上是在挤出造粒过程中通过抽真空来排除气味小分子，但效果不佳，不能满足更高要求。有些公司则通过加入少量遮味剂来解决，实际并未真正解决气味问题，反而又会带来其它气味。
另外，PP制作过程中最常使用马来酸酐作为相容剂，其具有一定毒性，由于儿童对气味、有毒化合物非常敏感，所以马来酸酐作为相容剂产出的PP并不适合儿童产品的制作。
尽管PP产品具有优良的力学性能、耐化学腐蚀性和易加工成型的特点，但是，其韧性较差，拉伸性能和冲击性能一般，具有易脆性，尤其是放置于日光下，受紫外线等的影响，更易变脆。而儿童产品由于其使用者的特殊性，就要求产品具有更好的抗氧化性和较强的韧性。
发明内容
为了解决现有技术中聚丙烯存在的问题，本发明公开了一种低气味环保型的聚丙烯材料及其制备方法，针对各原料的物理化学性质，相互配比，添加改性剂，使得制得的聚丙烯材料基本无气味，且各方面性能较佳，符合儿童用品的需求，以弥补现有技术的不足。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种低气味环保型的聚丙烯材料，所述材料是由如下重量份的原料组成的：聚丙烯80-95份，乙丙橡胶EPR 1-3份，无机刚性粒子1-2份，稀土偶联剂0.1-0.5份，松香2-6份，抗氧化剂5-8份，碳黑1-2份，有机镍螯合物1-1.5份，芳香剂2-6份，双季戊四醇2-4份，相容剂15-25份，硬脂酸5-9份，正十二烷基硫醇2-5份，松香抗结晶剂1-2份，甲基纤维素1-1.5份，环氧大豆油脂类2-4份。
作为一种优选实施方式，所述材料是由如下重量份的原料组成的：聚丙烯90份，丙橡胶EPR 2份，无机刚性粒子2份，稀土偶联剂0.5份，松香4份，抗氧化剂6份，碳黑1份，有机镍螯合物1份，芳香剂3份，双季戊四醇3份，相容剂20份，硬脂酸5份，正十二烷基硫醇4份，松香抗结晶剂2份，甲基纤维素1份，环氧大豆油脂类4份。
优选地，所述有机镍螯合物是通过如下方法制备而成的：将二价镍离子与氨基酸类物质在pH值为6-7、80-90℃、100-200r/min条件下搅拌，聚合反应2-3h，蒸干滤液得到的晶体，即为有机镍螯合物，其中二价镍离子的来源可以是Ni(NO3)2、NiSO4、Ni(CH3COO)2等，氨基酸类物质可以是甘氨酸、赖氨酸和谷氨酸等。
优选地，所述聚丙烯为PP M560的均聚物。
较佳地，所述无机刚性粒子为CaCO3和/或BaSO4。
较佳地，所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和/或168。
优选地，所述芳香剂为香草醛和/或乙基香草醛。
优选地，所述相容剂为丙烯酸型和/或环氧改性型相容剂。
上述低气味环保型聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将聚丙烯、相容剂、丙橡胶EPR、硬脂酸、正十二烷基硫醇、松香在40-50℃、600-800r/min条件下搅拌分散30-35min，得到混合物A；
(2)向混合物A中加入无机刚性粒子、稀土偶联剂、抗氧化剂、碳黑、有机镍螯合物、双季戊四醇、松香抗结晶剂、甲基纤维素，在50-60℃、500-600r/min条件下搅拌分散20-30min，得到混合物B；
(3)向混合物B中加入环氧大豆油脂类、芳香剂，在常温、900-1000r/min条件下搅拌20-40min，得到混合物C；
(4)将混合物C送至双螺杆挤出机中，挤出、拉条、冷却、切粒后，得到成品，其中螺杆挤出机的一区温度为180±1℃，二区温度为220±1℃，三区温度为220±1℃。
本发明未采用有毒性的相容剂和紫外线吸收剂，具有低毒性的特点；使用松香能够强烈吸收紫外光，且松香具有增黏、乳化、软化、防潮、防腐、绝缘等优良性能，进一步增强产品良好性能，且松香作为天然橡胶，更具环保性；加入碳黑即能够吸收异味，也可抗紫外线，以免产生毒性；加入抗菌剂，使得成品更适宜作为儿童产品使用；加入环氧大豆油脂类，提高成品的透明度及光泽度，使得成品表面光滑且具有光泽，卖相佳；香草醛等也是可以作为抗菌剂的，其可以迁移到环氧大豆油脂中，在成品表面即产生防菌层得到更好的抗菌效果；还加入了松香抗凝结剂、有机镍螯合物和分子量调节剂-正十二烷基硫醇，进一步改进聚丙烯的材料的性质。本发明选用原料低毒性，环保型强，并不添加异味主要产生来源的滑石，且增加能够吸收异味的碳黑，物理性吸收异味，不产生其他物质，更具环保性。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例1
一种低气味环保型的聚丙烯材料，所述材料是由如下重量份的原料组成的：PPM560 95份，乙丙橡胶EPR 3份，CaCO3 2份，稀土偶联剂0.5份，松香6份，抗氧化剂1010 8份，碳黑2份，有机镍螯合物1.5份，香草醛6份，双季戊四醇4份，丙烯酸型相容剂25份，硬脂酸9份，正十二烷基硫醇5份，松香抗结晶剂2份，甲基纤维素1.5份，环氧大豆油脂类4份。
所述有机镍螯合物是通过如下方法制备而成的：将Ni(NO3)2与甘氨酸在pH值为6、80℃、100r/min条件下，聚合反应3h，蒸干滤液得到晶体，即为有机镍螯合物。
上述低气味环保型聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将PP M560、丙烯酸型相容剂、丙橡胶EPR、硬脂酸、正十二烷基硫醇、松香在50℃、800r/min条件下搅拌分散30min，得到混合物A；
(2)向混合物A中加入CaCO3、稀土偶联剂、抗氧化剂1010、碳黑、有机镍螯合物、双季戊四醇、松香抗结晶剂、甲基纤维素，在60℃、600r/min条件下搅拌分散20min，得到混合物B；
(3)向混合物B中加入环氧大豆油脂类、香草醛，在常温、1000r/min条件下搅拌20min，得到混合物C；
(4)将混合物C送至双螺杆挤出机中，挤出、拉条、冷却、切粒后，得到成品，其中螺杆挤出机的一区温度为180℃，二区温度为220℃，三区温度为220℃。
实施例2
一种低气味环保型的聚丙烯材料，所述材料是由如下重量份的原料组成的：PPM560 80份，乙丙橡胶EPR 1份，BaSO4 1份，稀土偶联剂0.1份，松香2份，抗氧化剂168 5份，碳黑1份，有机镍螯合物1份，乙基香草醛2份，双季戊四醇2份，环氧改性型相容剂15份，硬脂酸5份，正十二烷基硫醇2份，松香抗结晶剂1份，甲基纤维素1份，环氧大豆油脂类2份。
优选地，所述有机镍螯合物是通过如下方法制备而成的：将NiSO4与赖氨酸在pH值为7、90℃、200r/min条件下搅拌，聚合反应2h，蒸干滤液得到晶体，即为有机镍螯合物。
上述低气味环保型聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将PP M560、环氧改性型相容剂、丙橡胶EPR、硬脂酸、正十二烷基硫醇、松香在40℃、600r/min条件下搅拌分散35min，得到混合物A；
(2)向混合物A中加入BaSO4、稀土偶联剂、抗氧化剂168、碳黑、有机镍螯合物、双季戊四醇、松香抗结晶剂、甲基纤维素，在50℃、500r/min条件下搅拌分散30min，得到混合物B；
(3)向混合物B中加入环氧大豆油脂类、乙基香草醛，在常温、900r/min条件下搅拌40min，得到混合物C；
(4)将混合物C送至双螺杆挤出机中，挤出、拉条、冷却、切粒后，得到成品，其中螺杆挤出机的一区温度为181℃，二区温度为221℃，三区温度为221℃。
实施例3
一种低气味环保型的聚丙烯材料，所述材料是由如下重量份的原料组成的：PPM560 90份，乙丙橡胶EPR 2份，CaCO3 1份，BaSO4 1份，稀土偶联剂0.5份，松香4份，抗氧化剂1010 4份，抗氧化剂168 2份，碳黑1份，有机镍螯合物1份，香草醛1份，乙基香草醛2份，双季戊四醇3份，丙烯酸型相容剂10份，环氧改性型相容剂10份，硬脂酸5份，正十二烷基硫醇4份，松香抗结晶剂2份，甲基纤维素1份，环氧大豆油脂类4份。
优选地，所述有机镍螯合物是通过如下方法制备而成的：将Ni(CH3COO)2与谷氨酸在pH值为6.5、85℃、160r/min条件下搅拌，聚合反应2.5h，蒸干滤液得到晶体，即为有机镍螯合物。
上述低气味环保型聚丙烯材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将PP M560、丙烯酸型相容剂、环氧改性型相容剂、丙橡胶EPR、硬脂酸、正十二烷基硫醇、松香在45℃、700r/min条件下搅拌分散32min，得到混合物A；
(2)向混合物A中加入CaCO3 1份，BaSO4、稀土偶联剂、抗氧化剂1010、抗氧化剂168、碳黑、有机镍螯合物、双季戊四醇、松香抗结晶剂、甲基纤维素，在55℃、550r/min条件下搅拌分散25min，得到混合物B；
(3)向混合物B中加入环氧大豆油脂类、香草醛或乙基香草醛类化合物，在常温、950r/min条件下搅拌30min，得到混合物C；
(4)将混合物C送至双螺杆挤出机中，挤出、拉条、冷却、切粒后，得到成品，其中螺杆挤出机的一区温度为179℃，二区温度为219℃，三区温度为219℃。
上述实施例1-3中所得的低气味环保型的聚丙烯材料的性能测试结果如下表所示：
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种低气味环保型的聚丙烯材料，其特征在于，所述材料是由如下重量份的原料组成的：聚丙烯80-95份，乙丙橡胶EPR 1-3份，无机刚性粒子1-2份，稀土偶联剂0.1-0.5份，松香2-6份，抗氧化剂5-8份，碳黑1-2份，有机镍螯合物1-1.5份，芳香剂2-6份，双季戊四醇2-4份，相容剂15-25份，硬脂酸5-9份，正十二烷基硫醇2-5份，松香抗结晶剂1-2份，甲基纤维素1-1.5份，环氧大豆油2-4份。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于，所述材料是由如下重量份的原料组成的：聚丙烯90份，丙橡胶EPR 2份，无机刚性粒子2份，稀土偶联剂0.5份，松香4份，抗氧化剂6份，碳黑1份，有机镍螯合物1份，芳香剂3份，双季戊四醇3份，相容剂20份，硬脂酸5份，正十二烷基硫醇4份，松香抗结晶剂2份，甲基纤维素1份，环氧大豆油脂类4份。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于，所述有机镍螯合物是通过如下方法制备而成的：将二价镍离子与氨基酸类物质在pH值为6-7、80-90℃、100-200r/min条件下，聚合反应2-3h，蒸干滤液得到的晶体，即为有机镍螯合物。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于：所述聚丙烯为PP M560的均聚物。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于：所述无机刚性粒子为CaCO3和/或BaSO4。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和/或168。
7.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于：所述芳香剂为香草醛和/或乙基香草醛。
8.根据权利要求1所述的聚丙烯材料，其特征在于：所述相容剂为丙烯酸型和/或环氧改性型相容剂。
9.权利要求1-8中任一所述聚丙烯材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将聚丙烯、相容剂、丙橡胶EPR、硬脂酸、正十二烷基硫醇、松香在40-50℃、600-800r/min条件下搅拌分散30-35min，得到混合物A；
(2)向混合物A中加入无机刚性粒子、稀土偶联剂、抗氧化剂、碳黑、有机镍螯合物、双季戊四醇、松香抗结晶剂、甲基纤维素，在50-60℃、500-600 r/min条件下搅拌分散20-30min，得到混合物B；
(3)向混合物B中加入环氧大豆油脂类、芳香剂，在常温、900-1000 r/min条件下搅拌20-40min，得到混合物C；
(4)将混合物C送至双螺杆挤出机中，挤出、拉条、冷却、切粒后，得到成品，其中螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机的一区温度为180±1℃，二区温度为220±1℃，三区温度为220±1℃。
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