CN107973996A - 一种低气味且具有杀菌功能的tpv材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低气味具有杀菌功能的TPV材料及其制备方法。该TPV材料由聚丙烯、三元乙丙橡胶、热塑性弹性体、石蜡油、交联剂、TPV除味剂、包履处理分解酶、纳米光触媒、抗氧剂按重量份制备而成。本发明TPV除味剂除去TPV中低分子挥发物，除味剂在物料熔融共混过程中释放出低沸点的助剂，除味剂与具有气味的小分子相似相容，能起到萃取TPV材料中具有气味的小分子物质的作用，然后通过抽真空带走，得到低气味的TPV材料；包履处理分解酶、纳米光触媒将材料成型的部件产生的微量低挥发性有害气体及该部件周边环境产生的低挥发性有害气体分解成无害的二氧化碳和水，具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能。

Description

一种低气味且具有杀菌功能的TPV材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及热塑性弹性体材料的改性技术领域，具体涉及一种低气味具有杀菌功能的TPV材料及其制备方法。
背景技术
利用动态硫化技术制备的聚烯烃合金热塑性弹性体材料—TPV主要由两部分组成，一部分是塑料作为连续相，一部分是橡胶作为分散相，在微观上呈现独特的海-岛结构，这样，TPV既具备了以连续相存在的塑料优异的加工性能，又具备了作为分散相的硫化橡胶微粒特有的高弹性的优点，同时TPV在制造和应用时工艺流程简单，加工周期大为缩短并降低了能源消耗，所以TPV应用相当广泛，如汽车配件用软管、汽车防尘罩、汽车密封条、普通及高档电线电缆绝缘层及护套、各类密封材料及消费用品领域。
TPV本身属于热塑性硫化橡胶，在动态硫化的过程中，易产生挥发性的有机物，使得材料的气味性较大，这严重限制TPV的使用，特别是限制了其在居室、办公室和汽车车室内的使用。为了改善TPV的气味性，现今较为常用的方法是直接在TPV生产时加入除味剂，在生产时采用萃取的方法去除材料中的低挥发性物质及不良的气味。
中国发明专利申请CN 105037867 A公开了一种低气味低TVOC含量的TPV材料及其制备方法。该TPV材料由聚烯烃、三元乙丙橡胶、热塑性弹性体SEBS、石蜡油、硅土、硫化剂、纳米氧化锌、萃取剂按重量份制备而成。该发明采用萃取剂除去低分子挥发物，萃取剂在物料熔融共混过程中释放出低沸点的助剂，其与气味性的小分子相似相容，能起到萃取TPV材料中气味性的小分子物质作用，然后通过抽真空带走，得到低气味低TVOC含量的TPV材料；但该申请技术并不能彻底去除TPV中的低挥发性物质，随着时间的延长，还会有低挥发性物质缓慢逸出，继续危害周边环境，因此需要采用新的有效方法分解掉TPV材料在使用中不断缓慢逸出的低挥发性物质，并且分解后产物为无害物质，同时又能对周边环境起到杀菌、去除异味及消除周边其它材料释放出的低挥发性有害物质的作用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提出一种低气味具有杀菌功能的TPV材料及其制备方法。该材料具有优异的力学性能、加工性能、低气味性并具有杀菌功能等特点。
为实现本发明的目的，采用的技术方案为：
一种低气味具有杀菌功能的TPV材料，以重量份数计，由如下原料组成：
所述包履处理分解酶为日本ECO株式会社型号ECO-E的分解酶；
所述的纳米光触媒为株式会社朗基努斯型号KV-1N光触媒；
所述的TPV除味剂是由基体和低沸点助剂按质量比为1：(0.1-9)组成；所述的基体为具有相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的高孔隙率的聚烯烃开孔泡沫塑料；所述的低沸点助剂为乙醇、氯丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、烷烃类、环烷烃类、白油、硅油和水中的至少一种。
本发明通过TPV除味剂萃取TPV材料中具有气味的小分子物质的作用，然后通过抽真空带走，得到低气味的TPV材料；包履处理分解酶、纳米光触媒将材料成型的部件产生的微量低挥发性有害气体及该部件周边环境产生的低挥发性有害气体分解成无害的二氧化碳和水，具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能，从而保证本发明的目的实现，而优选的聚丙烯、三元乙丙橡胶、热塑性弹性体、石蜡油、交联引发剂、助交联剂、汽巴抗氧剂有助于各自功能的发挥，并有一定的协同作用，可以更好地实现本发明目的。本发明的TPV除味剂优先选用合肥创新轻质材料有限公司的LDV1040。
本发明采用TPV除味剂除去TPV中低分子挥发物，除味剂在物料熔融共混过程中释放出低沸点的助剂，除味剂与具有气味的小分子相似相容，能起到萃取TPV材料中具有气味的小分子物质的作用，然后通过抽真空带走，得到低气味的TPV材料；
本发明所述的包履处理分解酶购自日本ECO株式会社，型号为ECO-E，可以耐350℃以上高温的微米级络合物，主要成份为微米级磷酸二氧化钛，经包裹处理，分散好，不易团聚，不影响使用效果可以在有光或无光的条件下催化空气里的水和氧气发生氧化还原反应，产生具有强氧化的氢氧自由基和负氧离子，导致有机化合物气体分子内的结合键断裂，将其分解成无害的二氧化碳和水并长期释放负离子。包履处理分解酶可以有效分解甲醛、苯、氨、TVOC等有机化合物，对环境无二次污染。包履处理分解酶可以将材料成型的部件及该部件周边环境产生的低挥发性物质分解成无害的二氧化碳和水。包履处理分解酶是纳米光触媒的重要协效剂。
本发明纳米光触媒购自株式会社朗基努斯，商品名为LONGINUS，型号为KV-1N，使用1-3nm级二氧化钛掺杂复合纳米银、稀土元素，并采用先进掺杂技术掺杂金属阳离子和部分阴离子使光催化性能大大提升，光谱响应范围提升到全光谱。1-3nm级二氧化钛粒径比一般的纳米二氧化钛小，比表面积更大，反应活性更高；纳米光触媒可以在全光谱的条件下催化空气里的水和氧气发生氧化还原反应，产生具有强氧化的氢氧自由基和负氧离子，导致有机化合物气体分子内的结合键断裂，可以有效分解醛类、苯类、氨、TVOC等有机化合物，将其分解成无害的二氧化碳和水并长期释放负离子，对环境无二次污染。二氧化钛中掺杂的复合纳米银，能坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水(H2O)和二氧化碳(CO2)，因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能，该纳米光触媒可以有效净化封闭空间内的空气。
为进一步实现本发明目的，优选地，所述的聚丙烯为共聚聚丙烯和均聚聚丙烯中的至少一种。
优选地，所述的三元乙丙橡胶中的降冰片烯质量含量为0.5-5％。
优选地，所述的热塑性弹性体为SEBS。
优选地，所述的汽巴抗氧剂为抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、抗氧剂168(三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯)中的一种或两种，优选抗氧剂为抗氧剂1010与抗氧剂168按质量比1：2混配。
优选地，所述的交联引发剂为2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷(双二五交联引发剂)。
优选地，所述的与助交联剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)。
所述的低气味具有杀菌功能的TPV材料的制备方法，包括如下步骤：
1)先将聚丙烯10-30％，三元乙丙橡胶20-40％，石蜡油10-30％，0-25份SEBS，汽巴抗氧剂0.2-0.5％加入密炼机中，在150-180℃下混合塑炼，挤出造粒，得到TPV材料一步料。
2)将交联引发剂2-4份、助交联剂TMPTA0.5-2份、TPV除味剂0.5-3份一起混合均匀待用，制得A组份；将包履处理分解酶0.5-2份，纳米光触媒0.2-2.0份混合均匀，制得B组份；
3)将步骤1)制备的TPV材料一步料与A组份混合均匀后，一起从双螺杆挤出机的主喂料口加入，B组份从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，在双螺杆挤出机内经过190-230℃的熔融混炼，物料在除味后，再经水冷拉条风干切粒制得低气味具有杀菌功能的TPV材料。
优选地，所述的混合塑炼的时间为10-20分钟。
优选地，所述的交联引发剂与助交联剂的质量比为2-4:0.5-2。
本发明交联引发剂指2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷(双二五交联引发剂)与助交联剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)的添加份数比例为2-4:0.5-2；均为阿克苏公司产品。所述交联引发剂双二五硫化速度快，分散性好，助交联剂TMPTA可以缩短硫化时间，提高交联效率，提高交联密度，改善力学性能，并可以提高耐老化性能。
本发明具有如下有益效果：
1)本发明TPV材料在造粒时，通过加入高效环保的除味剂，在热和剪切力的作用下形成大量微泡，该微泡与材料中加工过程产生的低挥发性物质(VOC)互溶萃取，在后端真空负压的作用下被抽离，进而有效去除材料中的低挥发性物质及不良气味，制备出相对纯净的TPV材料，该除味剂对TPV材料的性能无影响。
2)本发明材料中加入了特殊包履处理的分解酶是一种可以耐350℃以上高温的微米级络合物，易于分散，不易团聚。它可以在有光或无光的条件下催化空气里的水和氧气发生氧化还原反应，产生具有强氧化的氢氧自由基和负氧离子，导致有机化合物气体分子内的结合键断裂，将其分解成无害的二氧化碳和水并长期释放负离子。可以有效分解甲醛、苯、氨、TVOC等有机化合物，对环境无二次污染。这样就可以将低气味TPV材料成型的部件及该部件周边环境产生的低挥发性物质分解成无害的二氧化碳和水，包履处理分解酶是纳米光触媒的重要协效剂。
3)本发明TPV材料中混合了微量纳米光触媒，使用日本SUN FLIGHT品牌1-3nm级二氧化钛，同时在二氧化钛中掺杂复合纳米银、稀土元素，并独特采用国际先进掺杂技术，掺杂金属阳离子和部分阴离子，使光催化性能大大提升，光谱响应范围提升到全光谱。它可以在全光谱的条件下催化空气里的水和氧气发生氧化还原反应，产生具有强氧化的氢氧自由基和负氧离子，导致有机化合物气体分子内的结合键断裂，可以有效分解醛类、苯类、氨、TVOC等有机化合物，将其分解成无害的二氧化碳和水并长期释放负离子，对环境无二次污染。二氧化钛中掺杂的复合纳米银，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水(H2O)和二氧化碳(CO2)，因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能，因此纳米光触媒可以有效净化封闭空间内的空气。
4)本发明提供低气味具有杀菌功能的TPV材料气味性的定性与定量的评判标准，气味实验和气味判定等级执行大众汽车的PV3900标准，定量检测的总挥发性有机化合物含量(TVOC)执行大众汽车的PV3341标准，可以提高TVOC含量评定的准确度和精确度，杀灭细菌效果执行GB15981测试标准。
5)本发明采用的低挥发性物质吸附剂的吸附能力非常强，可以有效阻止复合材料成型的部件产生低挥发性有害气体，同时制备得到的材料具有良好的力学性能、耐热老化性能、耐候性能、低气味、低TVOC含量、杀菌性能、外观优良等优点，可以广泛的应用于家电、汽车、电子电工等领域。
6)本发明提供的制备方法工艺简单，成本低，易于操作。
具体实施方式
为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步描述，；需要说明的是，以下实施例仅是对本发明进行说明而非对其加以限定，并不限制本发明的内容，本发明的保护范围以权利要求为准。
实施例1
(1)先把聚丙烯(扬子石化F401，均聚挤出级)30份，三元乙丙橡胶30份，石蜡油20份，21.69份SEBS，汽巴抗氧剂0.4份(IRGANOXB215，抗氧剂1010与抗氧剂168按质量比1:2混合组成)，在150-180℃下混合塑炼15分钟，挤出造粒，得到TPV材料一步料。(2)将交联引发剂2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷(也称双二五)0.76份、助交联剂TMPTA1.55份、TPV除味剂(合肥创新轻质材料有限公司的LDV 1040)2.6份一起混合均匀待用，制得A组份；将包履处理分解酶(购自日本ECO株式会社，型号为ECO-E)0.6份，纳米光触媒(购自株式会社朗基努斯，商品名为LONGINUS，型号为KV-1N)0.4份一起混合均匀待用，制得B组份。TPV除味剂LDV 1040是由基体和低沸点助剂按质量比为1：2组成；基体为具有相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的高孔隙率的聚烯烃开孔泡沫塑料；低沸点助剂为异丙醇，或者是乙醇和异丁醇按质量比1:1混合形成。
(3)将步骤(1)制备的TPV材料一步料与A组份混合均匀后，一起从双螺杆挤出机的主喂料口加入，B组份从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，在双螺杆挤出机内经过190-230℃的熔融混炼，在TPV除味剂作用下，将TPV内的低挥发性物质及不良气味萃取出来，在后端真空负压的作用下被抽离，进而有效去除材料中的低挥发性物质及不良气味，制备出相对纯净的TPV材料，该除味剂对TPV材料的性能无影响。物料在除味后，再经水冷，拉条，风干，切粒制得低气味具有杀菌功能的TPV材料。本实施例双螺杆挤出机共两个喂料口，一个是主喂料口，一个是侧喂料口。
实施例2
(1)先把聚丙烯30份，三元乙丙橡胶35份，石蜡油25份，10.77份SEBS，汽巴抗氧剂0.4份(Irganox1010与Irganox168按质量比1:1混合组成)，依次加入密炼机中，在150-180℃下混合塑炼15分钟，挤出造粒，得到TPV材料一步料。
(2)将交联引发剂双二五0.88份、助交联剂TMPTA1.85份、TPV除味剂(LDV 1040)2.8份一起混合均匀待用，制得A组份；包履处理分解酶(购自日本ECO株式会社，型号为ECO-E)0.8份，纳米光触媒(购自株式会社朗基努斯，商品名为LONGINUS，型号为KV-1N)0.5份一起混合均匀待用，制得B组份。TPV除味剂LDV 1040是由基体和低沸点助剂按质量比为1：(0.1-9)组成；基体为具有相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的高孔隙率的聚烯烃开孔泡沫塑料；低沸点助剂为异丙醇。
(3)将步骤(1)制备的TPV材料一步料与A组份混合均匀后，一起从双螺杆挤出机的主喂料口加入，B组份从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，在双螺杆挤出机内经过190-230℃的熔融混炼，在TPV除味剂作用下，将TPV内的低挥发性物质及不良气味萃取出来，在后端真空负压的作用下被抽离，进而有效去除材料中的低挥发性物质及不良气味，制备出相对纯净的TPV材料，该除味剂对TPV材料的性能无影响。物料在除味后，再经水冷，拉条，风干，切粒制得低气味具有杀菌功能的TPV材料。
实施例3
(1)先把聚丙烯30份，三元乙丙橡胶40份，石蜡油30份，汽巴抗氧剂0.4份(IRGANOXB215，抗氧剂1010与抗氧剂168按质量比1:2混合组成)依次加入密炼机中，在150-180℃下混合塑炼15分钟，挤出造粒，制作得到TPV材料一步料。
(2)将交联引发剂双二五1份、助交联剂TMPTA2份、TPV除味剂(LDV 1040)3份一起混合均匀待用，制得A组份；包履处理分解酶(购自日本ECO株式会社，型号为ECO-E)1份，纳米光触媒(购自株式会社朗基努斯，商品名为LONGINUS，型号为KV-1N)0.6份一起混合均匀待用，制得B组份。所述的TPV除味剂LDV 1040是由基体和低沸点助剂按质量比为1：(0.1-9)组成；所述的基体为具有相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的高孔隙率的聚烯烃开孔泡沫塑料；低沸点助剂为异丙醇，或者用乙醇和水按质量比2:1混合形成。
(3)将步骤(1)制备的TPV材料一步料与A组份混合均匀后，一起从双螺杆挤出机的主喂料口加入，B组份从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，在双螺杆挤出机内经过190-230℃的熔融混炼，在TPV除味剂作用下，将TPV内的低挥发性物质及不良气味萃取出来，在后端真空负压的作用下被抽离，进而有效去除材料中的低挥发性物质及不良气味，制备出相对纯净的TPV材料，该除味剂对TPV材料的性能无影响。物料在除味后，再经水冷，拉条，风干，切粒制得低气味具有杀菌功能的TPV材料。
对比例1：
(1)先把聚丙烯30份，三元乙丙橡胶40份，石蜡油30份，汽巴抗氧剂(IRGANOXB215，抗氧剂1010与抗氧剂168按质量比1:2混合组成)0.4份依次加入密炼机中，在150-180℃下混合塑炼15分钟，挤出造粒，得到TPV材料一步料。
(2)将步骤(1)制备的TPV材料一步料与交联引发剂2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷1份、助交联剂TMPTA2份一起混合均匀后，加入双螺杆挤出机料斗内，在双螺杆挤出机内经过190-230℃的熔融混炼，再经水冷，拉条，风干，切粒制得。
表1中实施例和对比例有关性能的检测方法如下：
气味等级判定执行大众汽车的PV3900标准。
TVOC：定量检测的总挥发性有机化合物含量(TVOC)执行大众汽车的PV3341标准。
抗菌性能：杀灭细菌效果执行GB15981测试标准。
表1
从对比例1中可以发现，材料中不使用TPV除味剂、包履处理分解酶、纳米光触媒，材料的气味等级及TVOC就会大幅升高，不再符合汽车使用标准要求，且基本没有抗菌性。包履处理分解酶、纳米光触媒的使用既消除了材料及其周边环境中产生的难闻气味，又使材料及周边环境具有超强的抗菌性,达到国家抗菌标准要求。
在材料中填加包履处理分解酶、纳米光触媒，使得材料的气味等级及TVOC都大幅超越了CN105037867A专利中的指标(气味等级最佳为2.5级)，有了极大的提升，气味等级达到了一级，TVOC(μg/g)达到了个位数值。
从实施例的测试结果可以看到，本发明得到的材料具有优异的力学性能、加工性能、低气味性并具有杀菌功能等特点。材料通过检测，实现了预先设定的目标，本材料具有良好的物理机械性能，在气味处理及抗菌性能上均达标，效果十分显著，经过处理的材料，符合当今倡导的环保要求，可以用于汽车作内饰材料等其它用途。

Claims (10)

1.一种低气味具有杀菌功能的TPV材料，其特征在于，以重量份数计，由如下原料组成：
所述包履处理分解酶为日本ECO株式会社型号ECO‐E的分解酶；
所述的纳米光触媒为株式会社朗基努斯型号KV-1N光触媒；
所述的TPV除味剂是由基体和低沸点助剂按质量比为1：(0.1-9)组成；所述的基体为具有相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的高孔隙率的聚烯烃开孔泡沫塑料；所述的低沸点助剂为乙醇、氯丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、烷烃类、环烷烃类、白油、硅油和水中的至少一种。
2.根据权利要求1中所述的低气味具有杀菌功能的TPV材料，其特征在于：所述的聚丙烯为共聚聚丙烯和均聚聚丙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1中所述的低气味具有杀菌功能的TPV材料，其特征在于：所述的三元乙丙橡胶中的降冰片烯质量含量为0.5-5％。
4.根据权利要求1中所述的低气味具有杀菌功能的TPV材料，其特征在于：所述的热塑性弹性体为SEBS。
5.根据权利要求1中所述的低气味具有杀菌功能的TPV材料，其特征在于：所述的汽巴抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168中的一种或两种。
6.根据权利要求1中所述的低气味具有杀菌功能的TPV材料，其特征在于：所述的交联引发剂为2，5-二甲基-2，5-双(叔丁基过氧基)己烷。
7.根据权利要求1中所述的低气味具有杀菌功能的TPV材料，其特征在于：所述的与助交联剂三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。
8.权利要求1-7任一项所述的低气味具有杀菌功能的TPV材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)先将聚丙烯10-30％，三元乙丙橡胶20-40％，石蜡油10-30％，0-25份SEBS，汽巴抗氧剂0.2-0.5％加入密炼机中，在150-180℃下混合塑炼，挤出造粒，得到TPV材料一步料。
2)将交联引发剂2-4份、助交联剂TMPTA0.5-2份、TPV除味剂0.5-3份一起混合均匀待用，制得A组份；将包履处理分解酶0.5-2份，纳米光触媒0.2-2.0份混合均匀，制得B组份；
3)将步骤1)制备的TPV材料一步料与A组份混合均匀后，一起从双螺杆挤出机的主喂料口加入，B组份从双螺杆挤出机的侧喂料口加入，在双螺杆挤出机内经过190-230℃的熔融混炼，物料在除味后，再经水冷拉条风干切粒制得低气味具有杀菌功能的TPV材料。
9.根据权利要求8所述的低气味具有杀菌功能的TPV材料的制备方法，其特征在于，所述的混合塑炼的时间为10-20分钟。
10.根据权利要求8所述的低气味具有杀菌功能的TPV材料的制备方法，其特征在于，所述的交联引发剂与助交联剂的质量比为2-4:0.5-2。
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