CN108912487A - 一种汽车用低气味的pp回料复合材料及其制作方法 - Google Patents

一种汽车用低气味的pp回料复合材料及其制作方法 Download PDF

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Abstract

一种汽车用低气味PP回料复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：聚丙烯回料100份；滑石粉10‑30份；增韧剂5‑15份；生石膏粉10‑25份；主抗氧剂0.1‑0.5份；辅助抗氧剂0.1‑0.5份；润滑剂0.1‑0.5份；光稳定剂0.1‑0.5份；反应型蓖麻油1‑5份。一方面，由于使用PP回料，满足汽车用PP复合材料对低气味的要求,且绿色环保,符合目前绿色环保的发展潮流，且成本较低,可以广泛应用于汽车空调，风扇等零部件的制备；另一方面，本发明的复合材料制备方法，复配过程和加工过程简单，易于加工制备，生产效率高。

Description

一种汽车用低气味的PP回料复合材料及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种汽车用复合材料技术领域，尤其涉及一种低气味的PP回料复合材料及其制作方法。
背景技术
聚丙烯(PP)具有密度小，硬度高，热变形温度高的优点，且容易加工，价格低廉，广泛应用于汽车零部件的制造等领域。随着汽车行业对材料性能要求不断严格，环保型低VOC(Volatile Orgnic Compounds)材料已经成为汽车用零部件开发的热点和方向之一。PP回料，尤其是吨袋回料，相对较纯，性能稳定，其回收利用可以有效降低石油资源的消耗，实现绿色循环发展，但由于其经过了多次加工，以及长久使用，其产生VOC的量比新料要大。
中国专利公开号：CN103910938A公开了一种低VOC的PP回料复合材料的制备方法，将PP复合材料粒子与淀粉混合，从而制备出低VOC的PP回料复合材料。但该方法，由于其相容性不好，分散不均匀，不容易加工,需要加入大量相容剂，同时在加工温度下，淀粉容易发生分解反应。
中国专利公开号：CN104311999A公开了一种使用壳聚糖或羧甲基化纤维素降低PP回料复合材料的VOC，虽然能起到一定的降低VOC作用，但除了相容性不好，需要加大量相容剂，但壳聚糖或羧甲基化纤维素成本较高，大大提高了材料的成本。
发明内容
为此，本发明提供一种汽车用低气味的PP回料复合材料及其制作方法，用以克服现有技术中VOC过高的问题。
一方面，本发明提供一种汽车用低气味PP回料复合材料，由以下重量份的原料制备而成：
聚丙烯回料 100份；
滑石粉 10-30份；
增韧剂 5-15份；
生石膏粉 10-25份；
主抗氧剂 0.1-0.5份；
辅助抗氧剂 0.1-0.5份；
润滑剂 0.1-0.5份；
光稳定剂 0.1-0.5份；
反应型蓖麻油 1-5份。
优选地，由以下重量份的原料制成：聚丙烯回料100份；滑石粉15份；增韧剂8份；生石膏粉15份；主抗氧剂0.4份；辅助抗氧剂0.4份；润滑剂0.4份；光稳定剂0.2份；反应型蓖麻油2份。
优选地，所述各组分的要求如下：
聚丙烯回料：灰份5-10％,熔融指数为10-50g/10min，优选15-40g/10min；
滑石粉：粒径≤5微米，二氧化硅的含量≥60％，不采用任何表面处理剂，气味≤4级；
增韧剂：气味≤4级；
生石膏粉：含水量为16-17％，纯度≥90％；
主抗氧剂：纯度≥99％，挥发度≤0.3％；
辅助抗氧剂：纯度≥99％，挥发度≤0.2％；
润滑剂：纯度≥99％，挥发度≤0.1％，游离酸≤0.3％；
光稳定剂：为受阻胺类、紫外线吸收剂苯并三唑类的混合物，混合比例为1:1-1:3，优选混合比例1:1-1:2，气味≤4级。
反应型蓖麻油：为蓖麻油聚氧乙烯醚或磺化蓖麻油或蓖麻油酸锌的一种或多种,纯度≥95％。
优选地，所述反应型蓖麻油可以使用含蓖麻油的母粒，当使用蓖麻油母粒时其含量为80％。
另一方面，本发明提供了一种汽车用低气味PP回料复合材料的制作方法，包括以下步骤：
(1)按重量分别称取各种原料；
(2)将所述聚丙烯，增韧剂，生石膏粉，抗氧剂，光稳定剂，反应型蓖麻油，润滑剂等在高速混合机中混合3-5分钟，然后加入滑石粉再混合5-15分钟；
(3)将上述混合好的物料置于双螺杆挤出机的主喂料口，熔融挤出造粒，挤出物料经冷却、风干、切粒、干燥后，即得汽车用低气味PP回料复合材料料。
进一步地，所述的双螺杆挤出机的温度设定范围为65～195℃，螺杆转速为200～500rpm，挤出机末端真空度为-0.08～0.09MPa。
进一步地，所述双螺杆挤出机的长径比为36:1-42:1。
进一步地，所述的双螺杆挤出机的各区的温度为：
一区温度：65～70℃；
二区温度：70～75℃；
三区温度：175～180℃；
四区温度：180～185℃；
五区温度：185～190℃；
六区温度：190～195℃；
七区温度：190～195℃。
进一步地，所述的双螺杆挤出机前端不要有玻纤加料口，如有口，则要封闭。
其中各组分作用如下：
聚丙烯回料：即为PP再生料，为无毒、无臭、无味的乳白色结晶的聚合物，结晶性高，结构规整，因而具有优良的力学性能，其屈服、拉抻、压缩强度和硬度、弹性等都比HDPE高。它熔点为164-170度，制品能在100度以上的温度进行消菌，化学稳定性好，除能被浓硝酸侵蚀外，对其他各种化学试剂都比较稳定；可用作汽车、电气、机械、仪表，日用品和建筑材料及一般的管材、型材、板材和各种小型容器。
滑石粉：滑石具有润滑性、抗黏、助流、耐火性、抗酸性、绝缘性、熔点高、化学性不活泼、遮盖力良好、柔软、光泽好、吸附力强等优良的物理、化学特性，由于滑石的结晶构造是呈层状的，所以具有易分裂成鳞片的趋向和特殊的滑润性，在化工上用于橡胶、塑料、油漆、等化工行业作为强化改质填充剂，能够增加产品形状的稳定，增加张力强度，剪切强度，挠曲强度，压力强度，降低变形，伸张率，热膨胀系数，白度高、粒度均匀分散性强等特点。
增韧剂：增韧剂是具有降低复合材料脆性和提高复合材料抗冲击性能的一类助剂。可分为活性增韧剂与非活性增韧剂两类，活性增韧剂是指其分子链上含有能与基体树脂反应的活性基团，它能形成网络结构，增加一部分柔性链，从而提高复合材料的抗冲击性能。非活性增韧剂则是一类与基体树脂很好相溶、但不参与化学反应的增韧剂。
生石膏粉：通常为白色、无色，无色透明晶体称为透石膏，有时因含杂质而成灰、浅黄、浅褐等色、条痕白色、透明、玻璃光泽，解理面珍珠光泽，纤维状集合体丝绢光泽，在塑料、橡胶、涂料、沥青、油毡等工业生产中用作填料。
主抗氧剂：为受阻酚类抗氧剂，具有空间受阻结构的酚类化合物。系链终止型抗氧剂的主要类型。根据分子中受阻酚官能团的数量一般分为一元受阻酚和多元受阻酚。受阻酚类抗氧剂多用于塑料制品，与亚磷酸酯、硫醚等辅助抗氧剂显示协间效果。
辅助抗氧剂：为亚磷酸酯抗氧剂，是抗氧剂的一种，通过分解氧化过程中产生的过氧化物生成稳定的非活性产物，从而延缓高分子材料的氧化过程，延长产品使用寿命，环保无毒、无酚化、耐水解、专用化、耐高温。
润滑剂：为乙撑双硬脂酰胺，硬而脆的白色高熔点蜡，其工业品呈略带黄色的细小颗粒，无毒，对人体无副作用，常温下不溶于大多数溶剂，对酸碱和水介质稳定，能溶于热的氯化烃类和芳香烃类溶剂，其粉状物滑腻感较强，80℃以上对水具有可湿性的化合物。在许多热塑性和热固性塑料中作为内部和外部滑剂，具有良好的光洁度，脱膜性。
光稳定剂：是高分子制品的一种添加剂，它能屏蔽或吸收紫外线的能量，猝灭单线态氧及将氢过氧化物分解成非活性物质等功能，使高分子聚合物在光的辐射下，能排除或减缓光化学反应可能性，阻止或延迟光老化的过程，从而达到延长高分子聚合物制品使用寿命的目的。
蓖麻油：为几乎无色或微带黄色的澄清黏稠液体；气微；味淡而后微辛。该品在乙醇中易溶，与无水乙醇、氯仿、乙醚或冰醋酸能任意混合。用于制造增塑剂。
综上所述，本发明提出了一种通过原材料加生石膏粉，生石膏粉中的水分在熔融加工过程中汽化,将PP回料中的能够产生气味的小分子物质通过抽真空,带出物料,同时结合反应型蓖麻油的活性官能团螯合材料中的醛,醇,胺硫醇类气味物质,形成稳定的新型化合物,从而使用低成本PP回料制备出低气味高性能PP回料复合材料，有效降低了VOC的含量，一方面满足汽车用PP复合材料对低气味的要求；另一方面由于使用PP回料,绿色环保,环境友好,且成本较低，产品竞争力强,符合目前绿色环保的发展潮流。本发明的复合材料制备方法，复配过程和加工过程简单，易于加工制备。可广泛用于对气味有要求的汽车零部件的制备。
具体实施方式
为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种低气味PP回料复合材料，由以下重量份的原料组成：
PP回料100kg，滑石粉15kg，增韧剂5kg，生石膏粉15kg，主抗氧剂0.3kg，辅助抗氧剂0.3kg，润滑剂0.4kg，光反应剂0.3kg，含蓖麻油PP母粒2kg。
其制作工艺如下：
(1)按重量分别称取各原料。
(2)将聚丙烯回料，增韧剂，生石膏粉，抗氧剂，光稳定剂，反应型蓖麻油，润滑剂等在高速混合机中混合3分钟，然后加入滑石粉再混合5分钟；
(3)将上述混合好的物料置于长径比为36:1双螺杆挤出机的主喂料口，熔融挤出造粒，挤出物料经冷却、风干、切粒、干燥后，即得低气味PP回料复合材料料。
所述的双螺杆挤出机(前端不要有玻纤加料口，如有口，则要封闭)的温度设定范围为65～190℃，螺杆转速为300rpm，挤出机末端真空度为-0.09MPa。
所述的双螺杆挤出机的各区的温度为：
一区温度：65℃，
二区温度：70℃，
三区温度：175℃，
四区温度：180℃，
五区温度：185℃，
六区温度：190℃，
七区温度：190℃。
实施例2
一种低气味PP回料复合材料，由以下重量份的原料组成：
PP回料100kg，滑石粉15kg，增韧剂5kg，主抗氧剂0.3kg，辅助抗氧剂0.3kg，润滑剂0.4kg，光反应剂0.3kg。
其制作工艺如下：
(1)按重量分别称取各原料。
(2)将聚丙烯回料，增韧剂，抗氧剂，光稳定剂，润滑剂等在高速混合机中混合3分钟，然后加入滑石粉再混合5分钟；
(3)将上述混合好的物料置于长径比为36:1双螺杆挤出机的主喂料口，熔融挤出造粒，挤出物料经冷却、风干、切粒、干燥后，即得低气味PP回料复合材料料。
所述的双螺杆挤出机(前端不要有玻纤加料口，如有口，则要封闭)的温度设定范围为65～190℃，螺杆转速为300rpm，挤出机末端真空度为-0.09MPa。
所述的双螺杆挤出机的各区的温度为：
一区温度：65℃，
二区温度：70℃，
三区温度：175℃，
四区温度：180℃，
五区温度：185℃，
六区温度：190℃，
七区温度：190℃。
实施例3
一种低气味PP回料复合材料，由以下重量份的原料组成：
PP回料100kg，滑石粉15kg，增韧剂5kg，生石膏粉20kg，主抗氧剂0.3kg，辅助抗氧剂0.3kg，润滑剂0.4kg，光反应剂0.3kg，含蓖麻油PP母粒2kg。
其制作工艺与实施例1中的制作工艺相同。
实施例4
一种低气味PP回料复合材料，由以下重量份的原料组成：
PP回料100kg，滑石粉15kg，增韧剂5kg，主抗氧剂0.3kg，辅助抗氧剂0.3kg，润滑剂0.4kg，光反应剂0.3kg。
其制作工艺与实施例2中的制作工艺相同。
各实施例的性能如表1所示
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
拉伸强度(MPa) 24 21 23 22
弯曲强度(MPa) 42 37.5 43 37.5
缺口冲击强度(KJ/m2) 12.6 12.9 11.5 12.4
气味等级 3 4.5 2.5 4.5
其他的力学性能指标按照相应的ASTM标准测试。
其中，材料的气味等级按标准分为:
1级:无气味；
2级：有气味,但无干扰性气味；
3级:有明显气味,但无干扰性气味；
4级:有干扰性气味；
5级:有强烈干扰性气味；
6级:有不能忍受的气味。
具体测量方法为:将50克上述完成造粒的粒子,放入气味瓶中,放入烘干箱内2小时,烘干箱温度设定在105℃,试验器皿要确保密封严实,试验器皿从加热箱中取出后,冷却到65度,稍微移开盖子,由受过培训的评定人鼻子离瓶口2-3厘米距离,对其进行评估。
从各实施例测试结果可以看出，由于原材料加入含水生石膏粉，结合优化工艺，材料的气味等级大大降低。同时材料的成本也得到了降低，已经能够达到汽车零部件所要求，成为一种汽车用新型的低VOC,PP回料复合材料。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种汽车用低气味PP回料复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
聚丙烯回料100份；
滑石粉10-30份；
增韧剂5-15份；
生石膏粉10-25份；
主抗氧剂0.1-0.5份；
辅助抗氧剂0.1-0.5份；
润滑剂0.1-0.5份；
光稳定剂0.1-0.5份；
反应型蓖麻油1-5份。
2.根据权利要求1所述的一种汽车用低气味PP回料复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：聚丙烯回料100份；滑石粉15份；增韧剂8份；生石膏粉15份；主抗氧剂0.4份；辅助抗氧剂0.4份；润滑剂0.4份；光稳定剂0.2份；反应型蓖麻油2份。
3.根据权利要求1所述的一种汽车用低气味PP回料复合材料，其特征在于，所述各组分的要求如下：
聚丙烯回料：灰份5-10％,熔融指数为10-50g/10mi n，优选15-40g/10mi n；
滑石粉：粒径≤5微米，二氧化硅的含量≥60％，不采用任何表面处理剂，气味≤4级；
增韧剂：气味≤4级；
生石膏粉：含水量为16-17％，纯度≥90％；
主抗氧剂：纯度≥99％，挥发度≤0.3％；
辅助抗氧剂：纯度≥99％，挥发度≤0.2％；
润滑剂：纯度≥99％，挥发度≤0.1％，游离酸≤0.3％；
光稳定剂：为受阻胺类、紫外线吸收剂苯并三唑类的混合物，混合比例为1:1-1:3，优选混合比例1:1-1:2，气味≤4级。
反应型蓖麻油：为蓖麻油聚氧乙烯醚或磺化蓖麻油或蓖麻油酸锌的一种或多种,纯度≥95％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种汽车用低气味PP回料复合材料，其特征在于，所述反应型蓖麻油可以用含蓖麻油的母粒代替，当使用蓖麻油母粒时其含量为80％。
5.一种如权利要求1-3所述汽车用低气味PP回料复合材料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量分别称取各种原料；
(2)将所述聚丙烯，增韧剂，生石膏粉，抗氧剂，光稳定剂，反应型蓖麻油，润滑剂等在高速混合机中混合3-5分钟，然后加入滑石粉再混合5-15分钟；
(3)将上述混合好的物料置于双螺杆挤出机的主喂料口，熔融挤出造粒，挤出物料经冷却、风干、切粒、干燥后，即得汽车用低气味PP回料复合材料料。
6.根据权利要求5所述的一种汽车用低气味PP回料复合材料，其特征在于，所述的双螺杆挤出机的温度设定范围为65～195℃，螺杆转速为200～500rpm，挤出机末端真空度为-0.08～0.09MPa。
7.根据权利要求5所述的一种汽车用低气味PP回料复合材料，其特征在于，所述双螺杆挤出机的长径比为36:1-42:1。
8.根据权利要求5所述的一种汽车用低气味PP回料复合材料，其特征在于，所述的双螺杆挤出机的各区的温度为：
一区温度：65～70℃；
二区温度：70～75℃；
三区温度：175～180℃；
四区温度：180～185℃；
五区温度：185～190℃；
六区温度：190～195℃；
七区温度：190～195℃。
9.根据权利要求8所述的一种汽车用低气味PP回料复合材料，其特征在于，所述的双螺杆挤出机前端不要有玻纤加料口，如有口，则要封闭。
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