CN108164832A - 具有释放负离子功能的pp复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有释放负离子功能的PP复合材料及其制备方法与应用，按重量百分比包括以下成份：共聚PP 40‑70%；自制负离子粉10‑40%；自制空心玻璃微珠1‑3%；耐刮擦助剂1‑3%；耐候耐老化助剂1‑3%；增韧剂10‑15%；滑石粉5‑10%；超活性纳米钙1‑5%；气味吸附剂0.5‑1%；润滑剂0.1‑0.5%；偶联剂0.2‑0.5%。本发明所制备的所述PP复合材料负离子释放量大，杀菌抑菌效果优异，且所述PP复合材料的吸音降噪效果好，收缩率低，力学性能优异。

Description

具有释放负离子功能的PP复合材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及汽车内饰材料领域，具体地，本发明涉及一种聚丙烯复合材料及其制备方法与应用。
背景技术
聚丙烯作为通用塑料本身具有许多优点，无论在日常生活中还是在工业生产及应用中，通过改性作为复合材料使用具有非常广泛的应用领域。在现代工业制造过程中，聚丙烯的工程化得到了市场的认可，聚丙烯经过特殊的改性方法，可赋予其许多有应用价值的功能，特别是近年来，汽车工业的发展，使聚丙烯作为汽车工业的主流材料，其中将聚丙烯通过特殊改性的方法用于汽车内饰及其他部件的案例不胜枚举。经探测，车内负离子含量与城市间负离子的含量相近，约100个/cm3；近代医学研究发现，当负离子含量低于100个/cm3时，容易诱发生理障碍或者失眠等病因；当负离子含量高于400-1000个/cm3时，有助于改善身体状况，该含量一般在公园的水平；当负离子含量处于1000-5000个/cm3时，有助于增强人体免疫力和抗菌作用，该含量约为乡村田野的水平；当含量负离子含量为5000-10000个/cm3时，有抗菌减少疾病传播作用，这含量约为高山或者海边的水平；当含量高于10000个/cm3时，人类对一般伤害或疾病便有自愈能力，该含量水平约为森林瀑布的含量。为改善车内空气，人们尝试在塑料中加入负离子粉，如专利CN106750906，其静态表面负离子浓度可最高达到780个/cm3，但还不够理想。专利CN 106496794公开了一种具有净化车内空气功能的负离子塑料内饰件的制备方法，该方法制备得到的内饰件负离子释放量非常高，但其制备过程中使用的助剂种类非常多，制备过程较复杂，且很多小分子助剂随着时间的推移容易迁移至塑料表面，而小分子助剂很多均为环保性能较差的助剂，对于年龄较小的小孩，非常喜欢到处乱摸乱舔，会影响小孩的健康。
发明内容
基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种具有释放负离子功能的PP复合材料，所述PP复合材料负离子释放量大，杀菌抑菌效果优异，且所述PP复合材料的吸音降噪效果好，收缩率低，力学性能优异。
本发明的另一目的在于提供所述具有释放负离子功能的PP复合材料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供所述具有释放负离子功能的PP复合材料的应用。
其技术方案如下：
一种具有释放负离子功能的PP复合材料，按重量百分比包括以下成份：
所述自制负离子粉按如下方法制备得到：1)选用市售稀有矿物粉和电气石粉按质量比0.5-1：1配制得到负离子粉；2)配置浓度为70±2％的氯化铵溶液，并且将其加热到40-60℃；3)将负离子粉加入氯化铵溶液中持续搅拌和恒温15-20min，其中负离子粉与氯化铵溶液的体积比为0.6-0.8:1；4)将混合溶液过滤，80～90℃烘干0.5～1.5h；
所述自制空心玻璃微珠按如下方法制备得到：将市售空心玻璃微珠与硅烷偶联剂、乙醇按质量比100:1～1.5:2混合，于搅拌机中先500r/min-600r/min搅拌5-10min，再以1500-1800r/min搅拌5-10min。
本发明发现氯化铵溶液对负离子粉进行处理，使其呈酸性，添加进PP组份中，可以显著提高负离子粉的负离子释放量和杀菌抑菌效果，释放的含量大于1000个/cm3，负离子含量达到乡村田野的水平，其中，电气石具有热电性和压电性，当温度与压力有微小变化时，即可引起电气石晶体之间电势差，促进周围空气发生电离，脱离出的电子附着于邻近水和氧分子使其转化为空气负离子，并且，该材料能不断地释放负离子，保持动态平衡，维持空气负离子浓度；此外，负离子带负电，能将VOC有机挥发物中带正电的甲醛、苯氧化为无机成分，降低VOC的含量；用硅烷偶联剂等对空心玻璃微珠处理，再将其添加进PP组份中并与其它组份混合，可以提高PP复合材料的吸音降噪效果，且同时保持PP复合材料的良好力学性能。本发明所述的PP复合材料同时具有释放负离子和吸音降噪功能，还具有良好的杀菌抑菌效果，VOC含量低，环保性能优异，且力学性能优异，能够作为汽车内饰材料应用与汽车领域。
在其中一个实施例中，所述共聚PP为高流动PP，其熔融指数MI为10-30g/10min。
在其中一个实施例中，所述稀有矿物粉和电气石粉的目数为2000目。
在其中一个实施例中，所述稀有矿物粉为礌石粉。
在其中一个实施例中，所述耐刮擦助剂为一种硅改性的液体助剂。
在其中一个实施例中，所述耐候耐老化助剂为受阻胺类、受阻酚类、亚磷酸脂类的紫外吸收剂、自由基捕捉剂中的一种或两种；和/或所述增韧剂为乙烯、丙烯或辛烯共聚物；和/或所述气味吸附剂为蓖麻醇锌类；和/或所述润滑剂为氧化聚已烯蜡或硬脂酸钙类；和/或所述偶联剂为硅烷类偶联剂。
在其中一个实施例中，所述滑石粉的粒径为2000目。
在其中一个实施例中，所述超活性纳米钙的粒径为30-50nm。超活性纳米钙又名纳米活性碳酸钙。
所述的具有释放负离子功能的PP复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例将共聚PP、偶联剂、增韧剂加入高速混料机中以50-80r/min的转速混合3-5min；
(2)将自制负离子粉、滑石粉、气味吸附剂，100-120r/min的转速混合2-4min使各组分能充分混合均匀；
(3)将其余的耐候耐老化助剂、润滑剂、超活性纳米钙、耐刮擦助剂、自制空心玻璃微珠加入混料机中再混1-2min；
(4)将混合好的原料在长径比为40：1的双缧杆挤出机挤出，挤出机加工温度设定为十个温区，每个温区的温度依次为180-190℃、190-200℃、200-210℃、210-220℃、210-220℃、210-220℃、210-220℃、210-220℃、200-210℃、200-210℃；温区内的真空度控制在不超过-0.08MPA，即得具有释放负离子功能的PP复合材料。
在其中一个实施例中，步骤(4)为：将混合好的原料在长径比为40：1的双缧杆挤出机挤出，挤出机加工温度设定为十个温区，每个温区的温度依次为180℃、190℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、210℃、205℃、200℃；温区内的真空度为-0.08MPA。
所述的具有释放负离子功能的PP复合材料在汽车内饰材料中的应用。
本发明的有益效果在于：本发明通过用氯化铵溶液对负离子粉进行处理，使其呈酸性，添加进PP组份中，可以显著提高负离子粉的负离子释放量和杀菌抑菌效果，还可以降低VOC的含量；本发明用硅烷偶联剂等对空心玻璃微珠处理，再将其添加进PP组份中并与其它组份混合，在提高PP复合材料的吸音降噪效果的同时使PP复合材料保持了良好的综合力学性能；本发明所述的PP复合材料兼具释放负离子和吸音降噪功能，且综合力学性能优异，能够作为汽车内饰材料。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
以下实施例所用原料如下：
共聚PP，燕山石化PP K7726，熔融指数30g/10min；
耐刮擦助剂：Silok的6000S；
滑石粉：北海KCM6300；
超活性纳米钙：江西华明公司的超活性纳米钙；
气味吸附剂：赢创德固赛TEGO SORB A30；
偶联剂：硅烷类偶联剂KH550；
耐候耐老化助剂：实施例1-3为抗氧化剂1010/168(质量比1:1)；实施例4为PTVP、；实施例5为UV5411。
增韧剂：POE为三井化学DF810；
润滑剂：科莱恩的WE60。
稀有矿物粉：镭石粉
以下实施例所述自制负离子粉按如下方法制备得到：1)选用稀有矿物粉和电气石粉按质量比1：1配制得到负离子粉；2)配置浓度为70％的氯化铵溶液，并且将其加热到40-60℃；3)将负离子粉加入氯化铵溶液中持续搅拌和恒温15min，其中负离子粉与氯化铵溶液的体积比为0.7:1；4)将混合溶液过滤，80℃烘干1h即得自制负离子粉。
以下实施例所述自制空心玻璃微珠按如下方法制备得到：将空心玻璃微珠与硅烷偶联剂、乙醇按质量比100:1.5:2混合，于搅拌机中先550r/min搅拌10min，再以1800r/min搅拌5min，即得自制空心玻璃微珠。
实施例1
一种具有释放负离子功能的PP复合材料，按重量百分比成份如下：
(1)按比例将共聚PP、偶联剂、增韧剂加入高速混料机中以50-80r/min的转速混合3-5min；
(2)将自制负离子粉、滑石粉、气味吸附剂，80-100r/min的转速混合2-4min使各组分能充分混合均匀；
(3)将其余的耐候耐老化助剂、润滑剂、超活性纳米钙、耐刮擦助剂、自制空心玻璃微珠加入混料机中再混1-2min；
(4)将混合好的原料在长径比为40：1的双缧杆挤出机挤出，挤出机加工温度设定为十个温区，每个温区的温度依次为180℃、190℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、210℃、205℃、200℃；温区内的真空度为-0.08MPA。
实施例2
一种具有释放负离子功能的PP复合材料，按重量百分比成份如下：
所述具有释放负离子功能的PP复合材料的制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种具有释放负离子功能的PP复合材料，按重量百分比成份如下：
所述具有释放负离子功能的PP复合材料的制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种具有释放负离子功能的PP复合材料，按重量百分比成份如下：
所述具有释放负离子功能的PP复合材料的制备方法与实施例1相同。
实施例5
一种具有释放负离子功能的PP复合材料，按重量百分比成份如下：
所述具有释放负离子功能的PP复合材料的制备方法与实施例1相同。
对比例1
一种PP复合材料，其组份及制备方法与实施例1相似，区别在于，负离子粉未做任何处理，直接添加进组份中。
对比例2
一种PP复合材料，其组份及制备方法与实施例1相似，区别在于，空心玻璃微珠未做任何处理，直接添加进组份中。
对上述1-5和对比例1、对比例2制备的PP复合材料进行性能测试，测试标准及测试结果见表1。
表1
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种具有释放负离子功能的PP复合材料，其特征在于，按重量百分比包括以下成份：
共聚PP 40-70%；
自制负离子粉 10-40%；
自制空心玻璃微珠 1-3%；
耐刮擦助剂 1-3%；
耐候耐老化助剂 1-3%；
增韧剂 10-15%；
滑石粉 5-10%；
超活性纳米钙 1-5%；
气味吸附剂 0.5-1%；
润滑剂 0.1-0.5%；
偶联剂 0.2-0.5%；
所述自制负离子粉按如下方法制备得到：1）选用市售稀有矿物粉和电气石粉按质量比0.5-1：1配制得到负离子粉；2）配置浓度为70±2%的氯化铵溶液，并且将其加热到40-60℃；3）将负离子粉加入氯化铵溶液中持续搅拌和恒温15-20min，其中负离子粉与氯化铵溶液的体积比为0.6-0.8:1；4）将混合溶液过滤，80～90℃烘干0.5～1.5h；
所述自制空心玻璃微珠按如下方法制备得到：将市售空心玻璃微珠与硅烷偶联剂、乙醇按质量比100:1～1.5:2混合，于搅拌机中先500r/min-600r/min搅拌5-10min，再以1500-1800r/min搅拌5-10min。
2.根据权利要求1所述的具有释放负离子功能的PP复合材料，其特征在于，所述共聚PP为高流动PP，其熔融指数MI为10-30g/10min。
3.根据权利要求1所述的具有释放负离子功能的PP复合材料，其特征在于，所述稀有矿物粉和电气石粉的目数为2000目。
4.根据权利要求1所述的具有释放负离子功能的PP复合材料，其特征在于，所述耐刮擦助剂为一种硅改性的液体助剂。
5.根据权利要求1所述的具有释放负离子功能的PP复合材料，其特征在于，所述耐候耐老化助剂为受阻胺类、受阻酚类、亚磷酸脂类的紫外吸收剂、自由基捕捉剂中的一种或两种；和/或所述增韧剂为乙烯、丙烯或辛烯共聚物；和/或所述气味吸附剂为蓖麻醇锌类；和/或所述润滑剂为氧化聚已烯蜡或硬脂酸钙类；和/或所述偶联剂为硅烷类偶联剂。
6.根据权利要求1所述的具有释放负离子功能的PP复合材料，其特征在于，所述滑石粉的粒径为2000目。
7.根据权利要求1所述的具有释放负离子功能的PP复合材料，其特征在于，所述超活性纳米钙的粒径为30-50nm。
8.权利要求1-7任一权利要求所述的具有释放负离子功能的PP复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按比例将共聚PP、偶联剂、增韧剂加入混料机中以50-80r/min的转速混合3-5min；
（2）将自制负离子粉、滑石粉、气味吸附剂，100-120r/min的转速混合2-4min使各组分能充分混合均匀；
（3）将其余的耐候耐老化助剂、润滑剂、超活性纳米钙、耐刮擦助剂、自制空心玻璃微珠加入混料机中再混1-2min；
（4）将混合好的原料在长径比为40：1的双缧杆挤出机挤出，挤出机加工温度设定为十个温区，每个温区的温度依次为180-190℃、190-200℃、200-210℃、210-220℃、210-220℃、210-220℃、210-220℃、210-220℃、200-210℃、200-210℃；温区内的真空度控制在不超过-0.08MPA，即得具有释放负离子功能的PP复合材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）为：将混合好的原料在长径比为40：1的双缧杆挤出机挤出，挤出机加工温度设定为十个温区，每个温区的温度依次为180℃、190℃、200℃、210℃、210℃、210℃、210℃、210℃、205℃、200℃；温区内的真空度为-0.08MPA。
10.权利要求1-7任一权利要求所述的具有释放负离子功能的PP复合材料在汽车内饰材料中的应用。
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