CN108822399A - 聚丙烯复合材料、聚丙烯复合材料的加工装置及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种聚丙烯复合材料、聚丙烯复合材料的加工装置及制备方法，包括以下各重量份数的原料组分：聚丙烯60‑80份、无机粉体10‑30份、增韧剂10‑30份、抗氧剂0.3‑1份、光稳定0.5‑1份、其他助剂0.5‑2份。本发明采用超临界二氧化碳萃取，并辅以超临界氮气作为成核剂，提高其成核效率，细化泡孔并有效防止二氧化碳富集造成的部分熔体内的小分子物质无法被萃取到的缺陷，提高萃取效率；同时双螺杆挤出机上设置三道真空口，配合螺杆组合，使熔体到达不同真空口时呈现不同的交换面，达到全方位清除熔体内小分子物质的目的。

Description

聚丙烯复合材料、聚丙烯复合材料的加工装置及制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体地讲，本发明涉及一种长效低散发性的汽车用聚丙烯复合材料、聚丙烯复合材料的加工装置及制备方法。
背景技术
目前国内外用作汽车内饰件的低散发的聚丙烯复合材料及制备方法主要包括以下两种：1.添加吸附剂，如活性炭、多孔二氧化硅、多孔氧化铝、多孔分子筛，这种方法存在吸附平衡的问题，在较高的温度下小分子物质会再次散发出来。2.加入小分子驱除剂，如异丙醇、碳酸氢钠水溶液、碳酸氢镁水溶液及其混配溶液等，这种方法添加的驱除剂较难稳定地分散在聚合物熔体中，且添加的驱除剂较难去除干净。而且，目前市面上生产的低散发材料均需要对造好的粒子进行高温烘烤。
公开号为CN107090128A的专利公开了一种低气味低散发聚丙烯材料，但因单独的超临界二氧化碳扩散过快且易富集，能萃取出的小分子物质有限，故效果有限。
专利CN101942055B中提到超临界二氧化碳的一些缺点，具体表现为在聚合物中溶解性能差、扩散快、成核效率低。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种聚丙烯复合材料、聚丙烯复合材料的加工装置及制备方法，防止二氧化碳富集造成的部分熔体内的小分子物质无法被萃取，提高萃取效率。
本发明专利提供了一种聚丙烯复合材料，包括以下各重量份数的原料组分：
优选的，所述聚丙烯为熔体流动速率在5-60g/10min之间的均聚聚丙烯或嵌段共聚丙烯或其组合物。
优选的，所述无机粉体为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的一种或多种，所述无机粉体的粒径范围为1-10μm。
优选的，所述增韧剂为线形乙烯-辛烯共聚物，密度为0.86-0.9g/cm3，熔指为0.5-15g/10min。
优选的，所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯复配而成，复配比例为1:2。
优选的，所述光稳定剂为受阻胺类光稳剂。
优选的，所述其他助剂为色粉或专用色母粒。
本发明还提供一种加工聚丙烯复合材料的装置，包括双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机包括筒体和机头，筒体内轴向设置螺杆，筒体的端部设有喂料口，所述筒体内并排设有十一个加热单元以形成不同温度的第一温度区至第十一温度区，在第五温度区相应的筒体侧壁上方设有氮气输入管，在第六温度区相应的筒体侧壁上方设有二氧化碳输入管，在第四温度区、第八温度区或第十温度区相应的筒体侧壁上方均设有真空口，所述真空口同时连接真空泵，在每道真空口前的螺杆预设位置设有一段反向螺纹，所述反向螺纹用于产生高压力以使流体达到超临界状态，在第七温度区、第九温度区和第十一温度区的螺杆上设有用于细化流体的齿形盘。
本发明还提供一种制备聚丙烯复合材料的方法，包括如下步骤：
步骤S01、按重量配比称取各组分原料，置于高速混料机中混合5-10Min，以使原料混合均匀；
步骤S02、对筒体内的各加热单元分别进行加热，以使第一温度区的温度为160-170℃，第二温度区的温度为170-180℃，第三温度区的温度为170-180℃，第四温度区的温度为170-180℃，第五温度区的温度为170-180℃，第六温度区的温度为170-180℃，第七温度区的温度为160-170℃，第八温度区的温度为160-170℃，第九温度区的温度为160-170℃，第十温度区的温度为160-170℃，第十一温度的温度为180-190℃；
步骤S03、将混合后的原材料加入双螺杆挤出机中的喂料口中，螺杆转动，从第五温度区的氮气输入管通入流量为5-20m3/h的氮气，从第六温度区的二氧化碳输入管通入流量为10-30m3/h的二氧化碳；
步骤S04、开启真空泵，对第四温度区、第八温度区或第十温度区的真空口进行抽真空，真空压力为0.08-0.1MPa，经熔融挤出造粒。
优选的，所述螺杆的转速为500-900r/min。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是:
1.本发明中采用超临界二氧化碳萃取，并辅以超临界氮气作为成核剂，提高其成核效率，细化泡孔并有效防止二氧化碳富集造成的部分熔体内的小分子物质无法被萃取到的缺陷，提高萃取效率；同时双螺杆挤出机上设置三道真空口，配合螺杆组合，使熔体到达不同真空口时呈现不同的交换面，达到全方位清除熔体内小分子物质的目的；
2.本发明中的反向螺纹配合设备的高转速，产生高压力，帮助流体达到超临界状态，齿形盘的设置进一步细化流体，使其均匀分散，萃取效率更高；
3.本发明提出制备聚丙烯复合材料的方法环保、无毒害、清洁彻底、长效。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明中双螺杆挤出机的结构示意图。
其中：第一温度区1、第二温度区2、第三温度区3、第四温度区4、第五温度区5、第六温度区6、第七温度区7、第八温度区8、第九温度区9、第十温度区10、第十一温度区11、反向螺纹12、齿形盘13、真空口14、二氧化碳输入管15、氮气输入管16、剪切元件17、螺杆18、喂料口19。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
本发明提供一种聚丙烯复合材料，包括以下各重量份数的原料组分：聚丙烯68份、无机粉体20份、增韧剂10份、抗氧剂0.5份、光稳定0.5份、其他助剂1份。
其中，聚丙烯为熔体流动速率在5-60g/10min之间的均聚聚丙烯或嵌段共聚丙烯或其组合物；无机粉体为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的一种或多种，所述无机粉体的粒径范围为1-10μm，增韧剂为线形乙烯-辛烯共聚物，密度为0.86-0.9g/cm3，熔指为0.5-15g/10min；抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯复配而成，复配比例为1:2。
此外，光稳定剂为受阻胺类光稳剂，其他助剂为色粉或专用色母粒。
如图1所示，本发明还提供一种加工聚丙烯复合材料的装置，包括双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机包括筒体和机头，筒体内轴向设置螺杆18，筒体的端部设有喂料口19，筒体内并排设有十一个加热单元以形成不同温度的第一温度区至第十一温度区，在第五温度区5相应的筒体侧壁上方设有氮气输入管16，在第六温度区6相应的筒体侧壁上方设有二氧化碳输入管15，在第四温度区4、第八温度区8或第十温度区10相应的筒体侧壁上方均设有真空口14，真空口14同时连接真空泵，在每道真空口14前的螺杆预设位置设有一段反向螺纹12，反向螺纹12用于产生高压力以使流体达到超临界状态，在第七温度区7、第九温度区9和第十一温度区11的螺杆上设有用于细化流体的齿形盘13。
本发明还提供一种制备聚丙烯复合材料的方法，包括如下步骤：
步骤S01、按重量配比称取各组分原料，置于高速混料机中混合5Min，以使原料混合均匀；
步骤S02、对筒体内的各加热单元分别进行加热，以使第一温度区的温度为160℃，第二温度区的温度为170℃，第三温度区的温度为170℃，第四温度区的温度为170℃，第五温度区的温度为180℃，第六温度区的温度为170℃，第七温度区的温度为160℃，第八温度区的温度为170℃，第九温度区的温度为160℃，第十温度区的温度为170℃，第十一温度的温度为180℃；
步骤S03、将混合后的原材料加入双螺杆挤出机中的喂料口中，螺杆转动，螺杆的转速为500r/min，从第五温度区的氮气输入管通入流量为10m3/h的氮气，从第六温度区的二氧化碳输入管通入流量为20m3/h的二氧化碳；
步骤S04、开启真空泵，对第四温度区、第八温度区或第十温度区的真空口进行抽真空，真空压力为0.08MPa，经熔融挤出造粒。
实施例2
本发明提供一种聚丙烯复合材料，包括以下各重量份数的原料组分：聚丙烯60份、无机粉体25份、增韧剂10份、抗氧剂1份、光稳定3份、其他助剂2份。
其中，聚丙烯为熔体流动速率在5-60g/10min之间的均聚聚丙烯或嵌段共聚丙烯或其组合物；无机粉体为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的一种或多种，所述无机粉体的粒径范围为1-10μm，增韧剂为线形乙烯-辛烯共聚物，密度为0.86-0.9g/cm3，熔指为0.5-15g/10min；抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯复配而成，复配比例为1:2。
此外，光稳定剂为受阻胺类光稳剂，其他助剂为色粉或专用色母粒。
如图1所示，本发明还提供一种加工聚丙烯复合材料的装置，包括双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机包括筒体和机头，筒体内轴向设置螺杆18，筒体的端部设有喂料口19，筒体内并排设有十一个加热单元以形成不同温度的第一温度区至第十一温度区，在第五温度区5相应的筒体侧壁上方设有氮气输入管16，在第六温度区6相应的筒体侧壁上方设有二氧化碳输入管15，在第四温度区4、第八温度区8或第十温度区10相应的筒体侧壁上方均设有真空口14，真空口14同时连接真空泵，在每道真空口14前的螺杆预设位置设有一段反向螺纹12，反向螺纹12用于产生高压力以使流体达到超临界状态，在第七温度区7、第九温度区9和第十一温度区11的螺杆上设有用于细化流体的齿形盘13。
本发明还提供一种制备聚丙烯复合材料的方法，包括如下步骤：
步骤S01、按重量配比称取各组分原料，置于高速混料机中混合10Min，以使原料混合均匀；
步骤S02、对筒体内的各加热单元分别进行加热，以使第一温度区的温度为170℃，第二温度区的温度为180℃，第三温度区的温度为180℃，第四温度区的温度为180℃，第五温度区的温度为170℃，第六温度区的温度为180℃，第七温度区的温度为160-170℃，第八温度区的温度为160-170℃，第九温度区的温度为170℃，第十温度区的温度为160℃，第十一温度的温度为190℃；
步骤S03、将混合后的原材料加入双螺杆挤出机中的喂料口中，螺杆转动，螺杆的转速为900r/min，从第五温度区的氮气输入管通入流量为20m3/h的氮气，从第六温度区的二氧化碳输入管通入流量为30m3/h的二氧化碳；
步骤S04、开启真空泵，对第四温度区、第八温度区或第十温度区的真空口进行抽真空，真空压力为0.1MPa，经熔融挤出造粒。
将实施例1、2，对比例1制得的成品测试性能，所得结果如下：
性能 实施例1 实施例2 对比例1
气味 3 3.3 4
TVOC(ug/m3) 48 61 287
苯(ug/m3) ND ND ND
甲苯(ug/m3) 13.5 25 85
乙苯(ug/m3) 15 19 66
二甲苯(ug/m3) 10 13 39
苯乙烯(ug/m3) 9 13 44
甲醛(ug/m3) ND ND ND
乙醛(ug/m3) ND ND 76
丙烯醛(ug/m3) ND ND ND
综上所述，本发明中采用超临界二氧化碳萃取，并辅以超临界氮气作为成核剂，提高其成核效率，细化泡孔并有效防止二氧化碳富集造成的部分熔体内的小分子物质无法被萃取到的缺陷，提高萃取效率；同时双螺杆挤出机上设置三道真空口，配合螺杆组合，使熔体到达不同真空口时呈现不同的交换面，达到全方位清除熔体内小分子物质的目的
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种聚丙烯复合材料，其特征在于，包括以下各重量份数的原料组分：
2.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述聚丙烯为熔体流动速率在5-60g/10min之间的均聚聚丙烯或嵌段共聚丙烯或其组合物。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述无机粉体为滑石粉、碳酸钙、硫酸钡中的一种或多种，所述无机粉体的粒径范围为1-10μm。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述增韧剂为线形乙烯-辛烯共聚物，密度为0.86-0.9g/cm3，熔指为0.5-15g/10min。
5.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯复配而成，复配比例为1:2。
6.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述光稳定剂为受阻胺类光稳剂。
7.根据权利要求1所述的聚丙烯复合材料，其特征在于，所述其他助剂为色粉或专用色母粒。
8.一种加工权利要求1-7任一项所述聚丙烯复合材料的装置，包括双螺杆挤出机，所述双螺杆挤出机包括筒体和机头，筒体内轴向设置螺杆，筒体的端部设有喂料口，其特征在于，所述筒体内并排设有十一个加热单元以形成不同温度的第一温度区至第十一温度区，在第五温度区相应的筒体侧壁上方设有氮气输入管，在第六温度区相应的筒体侧壁上方设有二氧化碳输入管，在第四温度区、第八温度区或第十温度区相应的筒体侧壁上方均设有真空口，所述真空口同时连接真空泵，在每道真空口前的螺杆预设位置设有一段反向螺纹，所述反向螺纹用于产生高压力以使流体达到超临界状态，在第七温度区、第九温度区和第十一温度区的螺杆上设有用于细化流体的齿形盘。
9.一种制备权利要求1-7任一项所述聚丙烯复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S01、按重量配比称取各组分原料，置于高速混料机中混合5-10Min，以使原料混合均匀；
步骤S02、对筒体内的各加热单元分别进行加热，以使第一温度区的温度为160-170℃，第二温度区的温度为170-180℃，第三温度区的温度为170-180℃，第四温度区的温度为170-180℃，第五温度区的温度为170-180℃，第六温度区的温度为170-180℃，第七温度区的温度为160-170℃，第八温度区的温度为160-170℃，第九温度区的温度为160-170℃，第十温度区的温度为160-170℃，第十一温度的温度为180-190℃；
步骤S03、将混合后的原材料加入双螺杆挤出机中的喂料口中，螺杆转动，从第五温度区的氮气输入管通入流量为5-20m3/h的氮气，从第六温度区的二氧化碳输入管通入流量为10-30m3/h的二氧化碳；
步骤S04、开启真空泵，对第四温度区、第八温度区或第十温度区的真空口进行抽真空，真空压力为0.08-0.1MPa，经熔融挤出造粒。
10.根据权利要求9所述的聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述螺杆的转速为500-900r/min。
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