CN108752733A - 一种具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料及其制备方法。这种聚丙烯蜂窝板专用材料是由以下质量份的原料组成：聚丙烯60～88份，填充料10～20份，增韧剂0～5份，吸附剂1～15份，助剂1～2份。同时也公开了这种聚丙烯蜂窝板专用材料的制备方法。本发明公开的聚丙烯蜂窝板专用材料，具有良好分散性、对甲醛吸附效果好、剥离强度高，物理性能可调可控、易于加工等优点，可以挤出各种蜂窝板产品，能够回收重复利用。本发明解决了新包装、新建筑、新车内甲醛含量高的问题，提高了蜂窝板材料的功能性及应用面。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)由于其优异的性能，被广泛运用于家电、汽车、建筑和包装等领域，特别是蜂窝结构的研究发现及模仿成功，更是进一步拓宽了聚丙烯材料的应用范围。蜂窝板由于其特殊的结构，具有轻、强、稳、保温、隔热、防震等诸多优点，既能提高抗压强度，更能降低成本。已广泛地应用到制作各类托盘、衬垫、包装板、包装箱、车上。然而，人民群众对健康的要求进一步提高，新房装修、新车落地，甲醛含量都会被严格限制。
CN105542316A公开了一种低气味再生改性PP蜂窝板专用料、制备工艺及其应用。该文件所使用的气味吸附剂德固赛PY88TQ价格高昂，且需要添加较多含量的才能达到降低气味的目的；其使用的填充料为云母粉，单一的云母往往导致制品表面有疤状物，造成表观不良的现象。
如何研发一种应用广泛，易于加工，并能吸附甲醛的蜂窝板材料，成为了行内关注的热点问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料及其制备方法，这种聚丙烯蜂窝板不但不含有甲醛，还具有猎醛功能，能够长期吸附附近的甲醛，使附近环境甲醛含量迅速降低，保护了人民群众的健康。
本发明所采取的技术方案是：
一种具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料，是由以下质量份的原料组成：聚丙烯60～88份，填充料10～20份，增韧剂0～5份，吸附剂1～15份，助剂1～2份。
聚丙烯蜂窝板专用材料中，聚丙烯在230℃，2.16kg测试条件下的熔融指数为10g/10min～20g/10min。
聚丙烯蜂窝板专用材料中，聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种。
聚丙烯蜂窝板专用材料中，填充料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、玻璃纤维中的至少一种。
聚丙烯蜂窝板专用材料中，增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种。
聚丙烯蜂窝板专用材料中，吸附剂为海泡土、凹凸棒、硅藻土、分子筛、膨润土中的至少一种。
聚丙烯蜂窝板专用材料中，助剂为润滑剂和抗氧剂的组合物。
这种具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按上述的组成称取增韧剂和吸附剂，混合密炼，得到物料A；
2)按上述的组成称取聚丙烯、填充料和助剂，混合均匀，得到物料B；
3)将物料A和物料B通过双阶挤出机挤出，造粒，得到具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料。
制备方法的步骤1)中，密炼的温度为90℃～110℃。
制备方法的步骤3)中，双阶挤出具体为：将物料A以自然下料的方式，经双螺杆喂料口进入双螺杆；将半熔融状态的物料B通过锥形螺杆强制喂料到二阶单螺杆中，与物料A在单螺杆中熔融挤出；一阶双螺杆挤出机的直径为75mm，长径比为36：1，主机最快转速为600r/min；双螺杆挤出机各段温度分别为：第一段100℃～115℃，第二段至第四段160℃～170℃，第五段160℃～165℃，机头160℃；第二阶单螺杆的直径为180mm，转速为300r/min。
本发明的有益效果是：
本发明公开的聚丙烯蜂窝板专用材料，具有良好分散性、对甲醛吸附效果好、剥离强度高，物理性能可调可控、易于加工等优点，可以挤出各种蜂窝板产品，能够回收重复利用。本发明公开的产品可运用于家电、汽车、建筑和包装等领域，尤其适用于加工成各种车用蜂窝板，如乘用车行李箱备胎盖板、行李箱衬板、座椅背板、客车顶板、客车裙板、车载周转箱等。本发明解决了新包装、新建筑、新车内甲醛含量高的问题，提高了蜂窝板材料的功能性及应用面。
具体而言：
本发明采用海泡土、凹凸棒、硅藻土、分子筛和膨润土等材料作为吸附甲醛的吸附剂，其中海泡土和凹凸棒属于纳米矿晶，纳米级孔隙微孔的数量比相同体积的活性炭更多，所以纳米矿晶对甲醛等有害气体的吸附速度比活性炭更快，效果比活性炭更强。纳米矿晶由于孔隙多，孔隙大小是纳米级的，孔隙表面带极性等特性。对比相同数目的孔隙，对纳米级分子大小的极性气体化合物有强效的吸附作用。甲醛、氨、苯、甲苯、二甲苯的分子直径都在 0.4～0.62纳米之间，而且这些化合物都是极性分子，都是纳米级的极性化合物，所以纳米晶矿的纳米晶格可以有效地吸附空气中的甲醛、苯、氨等有毒有害的纳米级小分子极性物质。而硅藻土类大孔径多孔物质，除了可以吸附微米级的大分子空气杂质，还为纳米矿晶提供吸附通道，提高纳米矿晶的吸附效果。
具体实施方式
一种具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料，是由以下质量份的原料组成：聚丙烯60～88份，填充料10～20份，增韧剂0～5份，吸附剂1～15份，助剂1～2份。
优选的，聚丙烯蜂窝板专用材料中，聚丙烯在230℃，2.16kg测试条件下的熔融指数为 10g/10min～20g/10min。
优选的，聚丙烯蜂窝板专用材料中，聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种。
进一步说明的是，聚丙烯通过增韧剂的搭配和多寡进行进一步的调整。
优选的，聚丙烯蜂窝板专用材料中，填充料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、玻璃纤维中的至少一种。
本发明滑石粉为主要的填充剂，赋予材料较高的刚性，为了解决下料及表面问题，也适当使用碳酸钙或硫酸钡进行调整。
优选的，聚丙烯蜂窝板专用材料中，增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种。
优选的，聚丙烯蜂窝板专用材料中，吸附剂为海泡土、凹凸棒、硅藻土、分子筛、膨润土中的至少一种。
进一步说明的是，为了提高对甲醛的吸附能力，本发明采用海泡土、凹凸棒、硅藻土、分子筛和膨润土中的任一种或几种的组合为吸附甲醛的吸附剂，其中海泡土和凹凸棒属于纳米矿晶，纳米级孔隙微孔的数量比相同体积的活性炭更多，而硅藻土类大孔径多孔物质，除了可以吸附微米级的大分子空气杂质、还为纳米矿晶提供吸附通道，提高纳米矿晶的吸附效果。
优选的，聚丙烯蜂窝板专用材料中，助剂为润滑剂和抗氧剂的组合物。所述的润滑剂可选自硅油、硅酮粉、脂肪酸酰胺、硬脂酸、硬脂酸盐、石蜡、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)或季戊四醇双硬脂酸酯(PETS)等，其为本领域的常规原料。所述的抗氧剂可选自亚磷酸酯类抗氧剂(如抗氧剂168、626)、受阻酚类抗氧剂(如抗氧剂1010、1076、1098、 31114)或硫代酯类抗氧剂(如DSTP)，其也为本领域的常规原料。
进一步说明的是，为了提高该专用料里的粉体分散性，使密炼效果、双螺杆分散效果更佳，提高加工稳定性、长期耐候性，本发明还添加有抗氧剂、润滑剂的组合，使专用料能够满足长期使用的要求。
这种具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料的制备方法，包括以下步骤：
1)按上述的组成称取增韧剂和吸附剂，混合密炼，得到物料A；
2)按上述的组成称取聚丙烯、填充料和助剂，混合均匀，得到物料B；
3)将物料A和物料B通过双阶挤出机挤出，造粒，得到具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料。
优选的，制备方法的步骤1)中，密炼的温度为90℃～110℃。
进一步的，制备方法的步骤3)中，双阶挤出具体为：将物料A以自然下料的方式，经双螺杆喂料口进入双螺杆；将半熔融状态的物料B通过锥形螺杆强制喂料到二阶单螺杆中，与物料A在单螺杆中熔融挤出；一阶双螺杆挤出机的直径为75mm，长径比为36：1，主机最快转速为600r/min；双螺杆挤出机各段温度分别为：第一段100℃～115℃，第二段至第四段160℃～170℃，第五段160℃～165℃，机头160℃；第二阶单螺杆的直径为180mm，转速为300r/min。
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例中所用的原料如无特殊说明，均可从常规商业途径得到。
实施例1：
实施例1的专用料按以下重量份数配比混合得到：均聚聚丙烯80份、滑石粉15份、增韧剂2份、吸附剂2份、助剂1份。
所使用的均聚聚丙烯在230℃，2.16kg测试条件下的熔融指数为15g/10min；增韧剂为 EVA和POE以质量比1:3组成的混合物；吸附剂为海泡土、凹凸棒、硅藻土以质量比1:1:0.5 组成的混合物；助剂为抗氧剂1010、抗氧剂168和EBS以质量比1:2:3组成的复合助剂。其制备方法包括步骤：
1)按配比称取增韧剂、吸附剂、进行密炼5min，此部分为料A；
2)按比例称取聚丙烯料、填充料、助剂，进行高混2min，此部分为料B；
3)挤出过程采用双阶挤出，将混合后的物料A以自然下料的方式，经双螺杆喂料口进入双螺杆；将半熔融状态的物料B通过锥形螺杆强制喂料的二阶单螺杆中，与物料A在单螺杆中熔融挤出。
4)用水冷却后进行拉条、切粒，振动筛分离，得到具有吸附甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料；
其中，
密炼机为110L密炼机，设置温度为90～110℃。
一阶双螺杆挤出机的直径为75mm、长径比为36：1，主机最快转速为600r/min，双螺杆挤出机温度控制如下：第一段100～115℃，第二段至第四段160～170℃，第五段160～165℃，机头160℃。
第二阶单螺杆为直径为180mm，转速为300r/min。
实施例2：
实施例2的专用料按以下重量份数配比混合得到：共聚聚丙烯75份、滑石粉10份、增韧剂2份、吸附剂12份、助剂1份。所使用的共聚聚丙烯在230℃，2.16kg测试条件下的熔融指数为18g/10min；增韧剂为EVA和POE以质量比1:3组成的混合物；吸附剂为海泡土、凹凸棒、硅藻土以质量比1:1:0.5组成的混合物；助剂为抗氧剂1010和抗氧剂168、EBS以质量比1:2:3组成的复合助剂。
实施例2的制备方法与实施例1的相同。
实施例3：
实施例3的专用料按以下重量份数配比混合得到：均聚聚丙烯70份、滑石粉15份、增韧剂2份、吸附剂12份、助剂1份。其原料与实施例1所用的原料相同，具体的制备方法与实施例1的相同。
实施例4：
实施例4的专用料按以下重量份数配比混合得到：共聚聚丙烯60份、滑石粉20份、增韧剂2份、吸附剂12份、助剂1份。其原料与实施例2所用的原料相同，具体的制备方法与实施例1的相同。
对实施例所得聚丙烯蜂窝板专用料的性能进行检测，采用蜂窝板专用挤出机组，挤出厚度为3.85mm、面密度为1100g/m2的三层蜂窝。采用雕割机，裁成标准试条，进行拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、剥离强度的测试，对按GB/T 18204.2-2014/7.2标准，进行甲醛吸附能力检测。实施例1～4的物理性能测试结果如表1所示。
表1专用料的物理性能对比
| 性能 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 拉伸强度(MPa) | 5.2 | 3.8 | 4.8 | 4.5 |
| 弯曲强度(MPa) | 7.1 | 4.2 | 7.7 | 6.8 |
| 弯曲模量(MPa) | 450 | 300 | 550 | 420 |
| 剥离强度(N) | 170 | 178 | 162 | 171 |
由表1可知，材料的基材聚丙烯、增韧剂可以有效地调整材料的刚性，可以生产出客户需要的性能不同的蜂窝板，吸附剂的加入，相对于滑石粉来说，会略微降低蜂窝板的刚性，其外对蜂窝板的剥离强度并无明显影响，即整体物性可控。
表2所示为实施例1～4的专用料对甲醛的吸附效果。
表2专用料对甲醛的吸附效果
由表2可知，通过吸附剂的存在，可以有效地起到对甲醛吸附的作用。且添加吸附剂的越多，其吸附效果更彻底。12份的吸附剂，没有达到甲醛下降率99％的顶级吸附效果。基材的种类，填充的数量，对吸附效果基本没有影响。
本发明的具有吸附甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料可以应于多个领域，尤其可以推广使用在乘用车领域，如行李箱备胎盖板、行李箱衬板、座椅背板、客车顶板、裙板、周转箱等。
根据以上说明书的阐述，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，上述实施例中提到的内容并非是对本发明的限定，在不脱离本发明的发明构思的前提下，任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料，其特征在于：由以下质量份的原料组成：聚丙烯60～88份，填充料10～20份，增韧剂0～5份，吸附剂1～15份，助剂1～2份。
2.根据权利要求1所述的一种具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料，其特征在于：聚丙烯在230℃，2.16kg测试条件下的熔融指数为10g/10min～20g/10min。
3.根据权利要求2所述的一种具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料，其特征在于：聚丙烯为均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料，其特征在于：填充料为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、玻璃纤维中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料，其特征在于：增韧剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料，其特征在于：吸附剂为海泡土、凹凸棒、硅藻土、分子筛、膨润土中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料，其特征在于：助剂为润滑剂和抗氧剂的组合物。
8.一种具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)按权利要求1所述的组成称取增韧剂和吸附剂，混合密炼，得到物料A；
2)按权利要求1所述的组成称取聚丙烯、填充料和助剂，混合均匀，得到物料B；
3)将物料A和物料B通过双阶挤出机挤出，造粒，得到具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料。
9.根据权利要求8所述的一种具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中，密炼的温度为90℃～110℃。
10.根据权利要求8所述的一种具有吸附及分解甲醛功能的聚丙烯蜂窝板专用材料的制备方法，其特征在于：步骤3)中，双阶挤出具体为：将物料A以自然下料的方式，经双螺杆喂料口进入双螺杆；将半熔融状态的物料B通过锥形螺杆强制喂料到二阶单螺杆中，与物料A在单螺杆中熔融挤出；一阶双螺杆挤出机的直径为75mm，长径比为36：1，主机最快转速为600r/min；双螺杆挤出机各段温度分别为：第一段100℃～115℃，第二段至第四段160℃～170℃，第五段160℃～165℃，机头160℃；第二阶单螺杆的直径为180mm，转速为300r/min。
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