CN107903558A - 一种车用内饰材料voc去除母粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车用内饰材料VOC去除母粒及其制备方法，属于材料技术领域。一种车用内饰材料VOC去除母粒，包括以下重量份数的组分：聚丙烯酰胺10‑30份，聚乙烯醇10‑20份，VOC去除剂40‑80份，聚烯烃5‑30份，ABS树脂0‑20份，相容剂5‑10份，助剂0.3‑1.0份。并公开了制备方法。本发明母粒以VOC挥发分去除剂为主要成分，在加工过程中，与内饰中的VOC挥发分产生相互作用，将挥发分萃取出聚合物熔体，利用真空负压将其抽离出去，有效降低了汽车内饰材料VOC挥发分含量，改善车内空气质量。

Description

一种车用内饰材料VOC去除母粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种车用母粒材料及其制备方法，尤其是一种车用内饰材料VOC去除母粒及其制备方法，属于材料技术领域。
背景技术
随着消费者对汽车舒适性、安全性要求不断提高，车内空气质量越来越成为人们选择汽车的主要指标之一。目前，各国的汽车协会等专业机构均制定了相关标准及要求以限制车辆内的空气质量，世界知名汽车企业分别制定各自的企业标准以管控车内空气质量。挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，简称“VOC”)是影响车内空气质量的重要原因。VOC主要包括烷烃、烯烃、芳烃、醛类或酮类等物质，具有特殊的刺激性气味，而且部分已被列为致癌物，如氯乙烯、苯、多环芳烃等，部分VOC对臭氧层也有破坏作用，如氯氟烃和氢氯氟烃。VOC浓度过高时，很容易引起急性中毒，轻者会出现头痛、头晕、咳嗽、恶心、呕吐；严重时会出现抽搐，并会伤害到人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统。
实践证明，汽车内饰塑料制件VOC有机挥发物主要来源于原材料。目前，各材料厂对于改善材料VOC问题普遍采用的技术手段包括以下几种：
1、选择成本高的低VOC原材料，此种方式相比采用普通原料的改性塑料，原料成本高出20％以上，产品综合成本上升更高。
2、通过添加诸如大比表面积多孔物质，诸如活性炭、硅藻土、分子筛等，对有机挥发分进行吸附，但物理吸附法事实上并没有去除异味，由于此种吸附作用较弱，在一定条件下，比如较高温度是用时，挥发分仍然会重新散发出来。
3、添加原材料后处理装置，如烘烤等，此种方案可以实现挥发分脱除，但能耗非常大，且效率低，还会造成不均匀现象。
另一方面，为解决改性塑料VOC问题，近年来，人们试图通过添加一种气体提取剂来提取塑料中挥发分来降低VOC含量，取得了一定的效果。例如专利CN104725724A，公开了一种除味母粒及制备方法，此母粒主要由多孔性聚合物珠粒吸附气提剂制备而成，将其加入到改性塑料中，起到了降低VOC含量作用。然而，此种方法的气提剂仍然依靠较弱的物理吸附方式与多孔物质载体结合，无法长时间储存和远距离运输，尤其是遇热，有效气提剂成分损失严重，VOC改善效果显著下降，甚至因气提剂成分泄露发生危险，而且，在使用过程中，加入到高温双螺杆挤出机中，气提剂易气化，损失严重，必须采用特殊工艺进行加工，这也给材料厂带来了诸多生产问题。
发明内容
为解决以上问题采用与VOC去除剂有效成分产生更强作用的物质做载体，能够有效锁住VOC去除剂，减少有效成分在使用前的挥发，有效成分保留率超过99％，制备了可有效降低汽车内饰挥发分含量的VOC去除母粒，本发明满足全天候长时间储存运输、安全性高、使用过程中有效成分保留率高、无需要求特殊加工工艺等特点。而且添加量低，仅为0.5-1.5％，不影响改性塑料本身性能。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种车用内饰材料VOC去除母粒，包括以下重量份数的组分：
聚丙烯酰胺10-30份
聚乙烯醇10-20份
VOC去除剂40-80份
聚烯烃5-30份
ABS树脂0-20份
相容剂5-10份
助剂0.3-1.0份
进一步的技术方案，所述聚丙烯酰胺的颗粒目数为20-80目；
所述聚乙烯醇的醇解度≥85％；
所述ABS树脂的熔融指数≥20g/10min；
所述聚烯烃为聚丙烯、聚乙烯中的一种。
进一步的技术方案，所述聚丙烯酰胺的颗粒目数为40目；
所述聚乙烯醇的醇解度是88％；
所述ABS树脂的熔融指数是30g/10min；
所述聚烯烃为聚丙烯、聚乙烯中的一种。
进一步的技术方案，所述VOC去除剂为低沸点有机物与水的混合物，混合物中水的重量比例为50-80％，其余为低沸点有机物；低沸点有机物是低沸点醇类有机物和轻油类有机物。
进一步的技术方案，所述低沸点醇类有机物是乙醇、异丙醇、丁醇中的一种，优选乙醇；轻油类有机物是石脑油、色拉油中的一种，优选石脑油，使用轻油类有机物时，需要乳化剂配合使用，乳化剂是硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠、油醇聚氧乙烯醚、月桂酸聚氧乙烯酯中的一种，优选月桂酸聚氧乙烯酯，其用量为轻油类份数的0.5-1％。
进一步的技术方案，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝POE中的一种。
进一步的技术方案，所述助剂为抗氧剂、金属氯化物、润滑剂中的一种或两种组合。
进一步的技术方案，所述抗氧剂为抗氧剂168；所述金属氯化物为氯化钙、氯化镁中的一种；所述润滑剂为硬脂酸盐，优选硬脂酸钙。
一种车用内饰材料VOC去除母粒的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：准备原料：聚丙烯酰胺10-30份，聚乙烯醇10-20份，VOC去除剂40-80份，聚烯烃5-30份，ABS树脂0-20份，相容剂5-10份，助剂0.3-1.0份；
步骤二：将聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚烯烃、相容剂、ABS树脂、助剂按照重量份数充分混合配成混合物，将此混合物加入到双螺杆挤出机中，通过挤出制备成功能半成品母粒；
步骤三：将半成品母粒与VOC去除剂按照一定比例在釜式容器中进行混合，利用母粒组分与去除剂分子间相互作用进行溶胀，制备成VOC去除母粒。
进一步的技术方案，所述步骤三中，釜式容器的温度是20-40℃，溶胀时间是30-60min。
有益效果
与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
1、本发明采用可与VOC去除剂有效成分形成氢键、范德华力等强相互作用的树脂(聚丙烯酰胺、聚乙烯醇)作为载体，能够有效锁住VOC去除剂有效成分，减少有效成分在使用前的挥发，有效成分保留率超过99％。由此满足全天候长时间储存、运输要求、安全性更高。
2、本发明通过VOC去除剂在加工过程中，与内饰中的VOC挥发分产生互溶，将挥发分萃取出聚合物熔体，利用真空负压将其抽离出去，有效降低了汽车内饰材料VOC挥发分含量，改善车内空气质量。
3、本发明以母粒形式，增加了VOC去除剂在加工过程总的分散均匀性，提高生产效率、降低了生产制造成本，材料制备方法工艺简单易行，易于实现工业化。
4、本发明母粒在使用时，直接与改性塑料按照一定比例混合加入到挤出机中，无需添加特殊加工工艺要求且添加量低，仅为0.5-1.5％，不影响改性塑料本身性能。
5、本发明不仅可以用于改性塑料降低VOC挥发分含量，还可用于其他有VOC要求的高分子材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例
一种车用内饰材料VOC去除母粒的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：准备原料：聚丙烯酰胺10-30份，聚乙烯醇10-20份，VOC去除剂40-80份，聚烯烃5-30份，ABS树脂0-20份，相容剂5-10份，助剂0.3-1.0份；
步骤二：将聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚烯烃、相容剂、ABS树脂、助剂按照重量份数充分混合配成混合物，将此混合物加入到双螺杆挤出机中，通过挤出制备成功能半成品母粒；
步骤三：将半成品母粒与VOC去除剂按照一定比例在釜式容器中进行混合，容器温度20-40℃，利用母粒组分与去除剂分子间相互作用进行溶胀，时间是30-60min，制备成VOC去除母粒。
按照以上方法，制备五种VOC去除母粒，如下表1：
表1 五种VOC去除母粒的配方
表2 为表1中VOC去除母粒中VOC去除剂配方组成
份数 母粒1 母粒2 母粒3 母粒4 母粒5
水 20 64 42 39 56
乙醇 10 15 6
异丙醇 10 20
石脑油 10 6 3 6 8
月桂酸聚氧乙烯酯 0.05 0.03 0.056
油醇聚氧乙烯醚 0.042 0.048
将表1中制备的VOC去除母粒1、母粒2、母粒4按照0.5-1.5％重量比添加到改性塑料配方中，经过双螺杆挤出机造粒，可得到低VOC改性复合材料，再将其通过注塑成型，获得低VOC汽车内饰零部件。具体实施例和对比例如下表3：
表3 将VOC去除母粒添加到改性聚丙烯中
配方 对比例1 实施例1 实施例2 实施例3
聚丙烯 73 73 73 73
滑石粉 20 20 20 20
弹性体 6 6 6 6
润滑剂 0.3 0.3 0.3 0.3
抗氧剂 0.4 0.4 0.4 0.4
光稳定剂 0.3 0.3 0.3 0.3
VOC去除母粒1 1
VOC去除母粒2 0.5
VOC去除母粒4 1.5
将表1中制备的VOC去除母粒3、母粒5添加到PC/ABS改性材料配方中，具体实施例和对比例如下表4：
表4 将VOC去除母粒添加到PC/ABS改性材料中
配方 对比例2 实施例4 实施例5 实施例6
聚碳酸酯 53 53 53 53
ABS树脂 40 40 40 40
相容剂 6 6 6 6
润滑剂 0.4 0.4 0.4 0.4
抗氧剂 0.3 0.3 0.3 0.3
光稳定剂 0.3 0.3 0.3 0.3
VOC去除母粒3 0.5 1
VOC去除母粒5 1.5
将表3和表4中的对比例和实施例产品按照TS-BD-003标准进行检测，结果如表5所示：
表5 对比例与实施例性能表
表中：N.D.表示检测限值以下。
由上表数据可以看出，添加本发明VOC去除母粒0.5-1.5％，汽车内饰改性塑料中VOC挥发有害有机物“五苯三醛”含量即有显著下降。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种车用内饰材料VOC去除母粒，其特征在于：包括以下重量份数的组分：
聚丙烯酰胺10-30份
聚乙烯醇10-20份
VOC去除剂40-80份
聚烯烃 5-30份
ABS树脂 0-20份
相容剂5-10份
助剂0.3-1.0份。
2.根据权利要求1所述车用内饰材料VOC去除母粒，其特征在于：所述聚丙烯酰胺的颗粒目数为20-80目；
所述聚乙烯醇的醇解度≥85%；
所述ABS树脂的熔融指数≥20g/10min；
所述聚烯烃为聚丙烯、聚乙烯中的一种。
3.根据权利要求2所述车用内饰材料VOC去除母粒，其特征在于：所述聚丙烯酰胺的颗粒目数为40目；
所述聚乙烯醇的醇解度是88%；
所述ABS树脂的熔融指数是30g/10min；
所述聚烯烃为聚丙烯、聚乙烯中的一种。
4.根据权利要求1所述车用内饰材料VOC去除母粒，其特征在于：所述VOC去除剂为低沸点有机物与水的混合物，混合物中水的重量比例为50-80%，其余为低沸点有机物；低沸点有机物是低沸点醇类有机物和轻油类有机物。
5.根据权利要求1所述车用内饰材料VOC去除母粒，其特征在于：所述低沸点醇类有机物是乙醇、异丙醇、丁醇中的一种；轻油类有机物是石脑油、色拉油中的一种，使用轻油类有机物时，需要乳化剂配合使用，乳化剂是硬脂酸甲酯聚氧乙烯醚磺酸钠、油醇聚氧乙烯醚、月桂酸聚氧乙烯酯中的一种，其用量为轻油类份数的0.5-1%。
6.根据权利要求1所述车用内饰材料VOC去除母粒，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝POE中的一种。
7.根据权利要求1所述车用内饰材料VOC去除母粒，其特征在于：所述助剂为抗氧剂、金属氯化物、润滑剂中的一种或两种组合。
8.根据权利要求7所述车用内饰材料VOC去除母粒，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂168；所述金属氯化物为氯化钙、氯化镁中的一种；所述润滑剂为硬脂酸盐。
9.权利要求1-8任一项所述车用内饰材料VOC去除母粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：准备原料：聚丙烯酰胺10-30份，聚乙烯醇10-20份，VOC去除剂40-80份，聚烯烃5-30份，ABS树脂 0-20份，相容剂5-10份，助剂0.3-1.0份；
步骤二：将聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚烯烃、相容剂、ABS树脂、助剂按照重量份数充分混合配成混合物，将此混合物加入到双螺杆挤出机中，通过挤出制备成功能半成品母粒；
步骤三：将半成品母粒与VOC去除剂按照一定比例在釜式容器中进行混合，利用母粒组分与去除剂分子间相互作用进行溶胀，制备成VOC去除母粒。
10.根据权利要求9所述车用内饰材料VOC去除母粒的制备方法，其特征在于：所述步骤三中，釜式容器的温度是20-40℃，溶胀时间是30-60min。
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