CN109422956A - 一种降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法 - Google Patents

一种降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法，包括以下步骤：A、一组基本聚丙烯配料包括：聚丙烯70‑90份，滑石粉10‑30份，热稳定剂DSTP 0.5‑1份,抗氧剂1010 0.15‑0.5份，抗氧剂168 0.15‑0.5份，沸石吸附的甘油和水的混合物或沸石吸附的甘油、水、酒精的混合物2‑5份，甘油和水的比例为3：7‑4：6，甘油、水、酒精混合物的比例为3：3：4‑3：6：1；B、将所述A步骤中的各组份放入混合器中干混3‑5分钟；将混合后的物料置于双螺杆挤出机，熔融造粒，在挤出造粒过程中，对加工过程中的小分子进行溶解，用真空泵将水或酒精蒸汽以及有机挥发物抽出，由此得到低气味甚至无气味的聚丙烯复合材料。

Description

一种降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法
技术领域
本发明涉及一种降低挥发物含量的方法，特别涉及一种降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法。
背景技术
在整车内饰产品中，聚丙烯应用广泛，如：仪表板总成、门饰板总成、立柱及侧围饰板总成等；但聚丙烯制品在不同程度上都会释放出某些难闻的气味，因而受到消费者越来越多的质疑。而且随着人们环保健康意识不断的增强，聚丙烯在这一方面所受到的挑战将会越来越严重。如何有效降低聚丙烯制品的气味迫在眉睫。
导致聚丙烯制品产生气味的原因主要三点：
①有异味的催化剂残留：合成聚丙烯树脂过程中使用的有异味的催化剂 (如酯类化合物或烷烃类化合物)残留在聚丙烯树脂中，导致聚丙烯树脂本身带有刺激性异味；
②加工过程中聚丙烯降解产生有异味的化合物：聚丙烯在加工过程中降解而产生的有异味的低分子化合物(如酮类、醛类化合物)，残留在聚丙烯制品中而产生异味；
③添加助剂：改性聚丙烯材料中所添加的一些填料组分(如滑石粉)和稳定剂(如抗氧化剂)带有刺激性气味，导致聚丙烯制品产生异味；
现有降低聚丙烯材料气味的技术分两类：分别是化学吸附及物理吸附。化学吸附可不同程度的解决聚丙烯气味问题，但针对的仅仅是个别因素；如采用一种酯化甘油酯类化合物、或一种环氧类化合物、或一种一元醇或是多元醇类化合物、或一种脂肪酸酯类化合物或是上述几种化合物的混合物，与合成聚丙烯所用酯类催化剂发生酯交换反应，生产无味的新的化合物而去除异味；或者利用抽真空和高温烘烤将合成聚丙烯时所用的烷烃类化合物催化剂除去；或者使用一种氧化锌、二氧化钛和水的混合物解决改性聚丙烯中添加的滑石粉的气味问题；或者采用一种烷基3,5-二-特-丁基-4-羟基-羧化肉桂酸和二烷基硫代二丙酸盐醋酸盐混合物的方法来解决改性聚丙烯材料中所添加的一些稳定剂所带来的气味问题。而物理吸附采用活性炭作为吸附剂吸附有异味的化合物。活性炭可以对任何产生气味的小分子进行吸附，因此有可能对产生气味的各个方面都有改进的效果。但它是简单的物理吸附，受热的情况下气味分子仍然会被释放出来，所以使用活性炭进行物理吸附的方法也存在不足。
本发明在考虑聚丙烯制品产生的异味的原因的基础上，利用沸石吸附甘油和水或甘油、水、酒精混合物对加工过程中产生的各种小分子进行溶解后，采用抽真空的方式将小分子物质和水或酒精蒸汽抽出，以实现降低聚丙烯制品的异味的目的。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供一种工艺简单、并能在有效降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的情况下，不影响材料的使用性能，制备出符合环保要求的高分子复合材料。
本发明的一种降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法，包括以下步骤：
A、一组基本聚丙烯配料包括：聚丙烯70-90份，滑石粉10-30份，热稳定剂 DSTP0.5-1份,抗氧剂1010 0.15-0.5份，抗氧剂168 0.15-0.5份，沸石吸附的甘油和水的混合物或沸石吸附的甘油、水、酒精的混合物2-5份，甘油和水的比例为3： 7-4：6，甘油、水、酒精混合物的比例为3：3：4-3：6：1；
B、将所述A步骤中的各组份放入400-600r/min的混合器中干混3-5分钟，进料段温度控制在一区；将混合后的物料置于双螺杆挤出机中，经熔融塑化，挤出造粒，其中塑化段需要经过五个温度区间，温度分别控制在二区、三区、四区、五区和六区，在挤出造粒过程中，对加工过程中产生的小分子进行萃取，用真空泵将水或酒精蒸汽以及有机挥发物抽出，真空段温度控制在四个区间，分别是七区、八区、九区和十区，由此得到低气味甚至无气味的聚丙烯复合材料。
本发明的一种降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法还可以是：
所述稳定剂DSTP为硫代二丙酸十八酯。
所述抗氧剂1010为四{β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸}基戊四醇酯。
所述抗氧剂168为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
所述滑石粉粒径范围为1-10μm。
所述聚丙烯为聚聚丙烯或/和嵌段共聚丙烯。
一种降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法，加工过程中，工艺控制条件为：一区设为175-180℃，二区设为185-190℃，三区设为205-210℃，四区设为215-220℃，五区设为220-225℃，六区设为225-230℃，七区、八区、九区、十区都设为230℃。
本发明的一种降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法，包括以下步骤：
A、一组基本聚丙烯配料包括：聚丙烯70-90份，滑石粉10-30份，热稳定剂 DSTP0.5-1份,抗氧剂1010 0.15-0.5份，抗氧剂168 0.15-0.5份，沸石吸附的甘油和水的混合物或沸石吸附的甘油、水、酒精的混合物2-5份，甘油和水的比例为3： 7-4：6，甘油、水、酒精混合物的比例为3：3：4-3：6：1；B、将所述A步骤中的各组份放入400-600r/min的混合器中干混3-5分钟，进料段温度控制在一区；将混合后的物料置于双螺杆挤出机中，经熔融塑化，挤出造粒，其中塑化段需要经过五个温度区间，温度分别控制在二区、三区、四区、五区和六区，在挤出造粒过程中，对加工过程中产生的小分子进行萃取，用真空泵将水或酒精蒸汽以及有机挥发物抽出，真空段温度控制在四个区间，分别是七区、八区、九区和十区，由此得到低气味甚至无气味的聚丙烯复合材料。
这样由于利用添加沸石吸附的甘油和水混合物或沸石吸附甘油、水、酒精混合物的萃取技术，结合螺杆优化、抽真空、工艺优化，在大幅度的降低有机挥发物的含量下，并不影响材料的使用性能，制备出符合环保要求的高分子复合材料。另外，螺杆结构改进：螺杆结构经过一定优化，具体包括：在常规的螺纹元件有大导程螺纹块、中导程螺纹块、短导程螺纹块、反向螺纹块以及剪切块之外，另外加入TME元件，这些螺纹元件经过一定的排列组合在一起。相对于现有技术的优点是：工艺简单、能够降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量，并保证不影响材料的使用性能，有效去降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量及异味，，提高生产效率、降低成本。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明的降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法作进一步详细说明。
本发明的一种降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法，包括以下步骤：
A、一组基本聚丙烯配料包括：聚丙烯70-90份，滑石粉10-30份，热稳定剂 DSTP0.5-1份,抗氧剂1010 0.15-0.5份，抗氧剂168 0.15-0.5份，沸石吸附的甘油和水的混合物或沸石吸附的甘油、水、酒精的混合物2-5份，甘油和水的比例为3： 7-4：6，甘油、水、酒精混合物的比例为3：3：4-3：6：1；
B、将所述A步骤中的各组份放入400-600r/min的混合器中干混3-5分钟；进料段温度控制在一区；将混合后的物料置于双螺杆挤出机，经熔融塑化，挤出造粒，其中塑化段需要经过五个温度区间，温度分别控制在二区、三区、四区、五区和六区，在挤出造粒过程中，对加工过程中产生的小分子进行萃取，用真空泵将水或酒精蒸汽以及有机挥发物抽出，由此得到低气味甚至无气味的聚丙烯复合材料。
由于通过利用沸石吸附的甘油和水或沸石吸附的甘油、水、酒精混合物在高温下解吸附的水或酒精生成的蒸汽萃取的方法，在物料处于熔融状态下，用水或酒精形成的蒸汽将物料中的小分子萃取抽取出来。加工过程中不会对材料的物性产生伤害，且加工过程中不产生对人体有伤害的物质。相对于现有技术的优点是：工艺简单、能够在有效降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的情况下，不影响材料的使用性能，制备出符合环保要求的高分子复合材料，提高了生产效率、降低成本。
本发明的一种降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法，在前面技术方案的基础上具体可以是：所述稳定剂DSTP为硫代二丙酸十八酯。这样有利于小分子进行萃取。当然还可以是：所述抗氧剂1010为四{β-(3，5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸}基戊四醇酯。这样有助于物料进行熔融萃取。进一步的，所述抗氧剂168为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。这样有助于物料熔融过程中对小分子进行均匀萃取。进一步的，所述滑石粉粒径范围为1-10μm。这样有助于物料熔融过程中对产生的小分子进行萃取。进一步的，所述聚丙烯为聚聚丙烯或/和嵌段共聚丙烯。更进一步的，一种降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法，加工过程中，工艺控制条件为：一区设为175-180℃，二区设为185-190℃，三区设为205-210℃，四区设为 215-220℃，五区设为220-225℃，六区设为225-230℃，七区、八区、九区、十区都设为230℃。这样，可以保证在熔融造粒过程中，物料产生的小分子均匀分布混合，方便萃取，以降低聚丙烯制品的异味。在加工过程中，物料的熔融速度与螺杆转速相关。
本发明的一种降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法，在实施例以及对比例中所说的聚丙烯复合材料配料中，选用的聚丙烯为目前市场上任意牌号(本实验案例中采用牌号为燕山石化9026)，配比重为70-90份；所选用的滑石粉粒径范围为1-10μm，配比重为10-30份；热稳定剂DSTP 为国外进口料，牌号为Negonox DSTP，配比重为0.5-1份；抗氧剂1010和 168均为汽巴精化出品，配比重为0.15-0.5份，沸石采用400目工业品，酒精采用工业级即可。
实施例1
A、先取聚丙烯70份、滑石粉29份、稳定剂DSTP 0.4份、抗氧剂1010 和168各0.3份。
B、将A步骤所述各组份放入400-600r/min的混合器中干混3-5分钟；进料段温度控制在一区；将混合后的物料置于双螺杆挤出机，经熔融塑化，挤出造粒，其中塑化段需要经过五个温度区间，温度分别控制在二区、三区、四区、五区和六区，在挤出造粒过程中，对加工过程中产生的小分子进行萃取，用真空泵将水或酒精蒸汽以及有机挥发物抽出，真空段温度控制在四个区间，分别是七区、八区、九区和十区，由此得到低气味甚至无气味的聚丙烯复合材料。其工艺控制参数为：一区设为175-180℃，二区设为185-190℃，三区设为205-210℃，四区设为215-220℃，五区设为220-225℃，六区设为225-230℃，七区、八区、九区、十区都设为230℃。螺杆转速为240r/min。
实施例2
A、先取聚丙烯70份、滑石粉27份、稳定剂DSTP 0.4份、抗氧剂1010 和168各0.3份、沸石吸附的甘油和水或沸石吸附的甘油、水、酒精混合物 2份。
B、将A步骤所述各组份放入400-600r/min的混合器中干混3-5分钟；进料段温度控制在一区；将混合后的物料置于双螺杆挤出机，经熔融塑化，挤出造粒，其中塑化段需要经过五个温度区间，温度分别控制在二区、三区、四区、五区和六区，在挤出造粒过程中，对加工过程中产生的小分子进行萃取，用真空泵将水或酒精蒸汽以及有机挥发物抽出，真空段温度控制在四个区间，分别是七区、八区、九区和十区，由此得到低气味甚至无气味的聚丙烯复合材料。其工艺控制参数为：一区设为175-180℃，二区设为185-190℃，三区设为205-210℃，四区设为215-220℃，五区设为220-225℃，六区设为225-230℃，七区、八区、九区、十区都设为230℃。螺杆转速为240r/min。
实施例3
A、先取聚丙烯70份、滑石粉25份、稳定剂DSTP 0.4份、抗氧剂1010 和168各0.3份、沸石吸附的甘油和水或沸石吸附的甘油、水、酒精混合物 4份。
B、将A步骤所述各组份放入400-600r/min的混合器中干混3-5分钟；进料段温度控制在一区；将混合后的物料置于双螺杆挤出机，经熔融塑化，挤出造粒，其中塑化段需要经过五个温度区间，温度分别控制在二区、三区、四区、五区和六区，在挤出造粒过程中，对加工过程中产生的小分子进行萃取，用真空泵将水或酒精蒸汽以及有机挥发物抽出，真空段温度控制在四个区间，分别是七区、八区、九区和十区，由此得到低气味甚至无气味的聚丙烯复合材料。其工艺控制参数为：一区设为175-180℃，二区设为185-190℃，三区设为205-210℃，四区设为215-220℃，五区设为220-225℃，六区设为225-230℃，七区、八区、九区、十区都设为230℃。螺杆转速为240r/min。
实施例4
A、先取聚丙烯70份、滑石粉24份、稳定剂DSTP 0.4份、抗氧剂1010 和168各0.3份、沸石吸附的甘油和水或沸石吸附的甘油、水、酒精混合物 5份。
B、将A步骤所述各组份放入400-600r/min的混合器中干混3-5分钟；进料段温度控制在一区；将混合后的物料置于双螺杆挤出机，经熔融塑化，挤出造粒，其中塑化段需要经过五个温度区间，温度分别控制在二区、三区、四区、五区和六区，在挤出造粒过程中，对加工过程中产生的小分子进行萃取，用真空泵将水或酒精蒸汽以及有机挥发物抽出，真空段温度控制在四个区间，分别是七区、八区、九区和十区，由此得到低气味甚至无气味的聚丙烯复合材料。其工艺控制参数为：一区设为175-180℃，二区设为185-190℃，三区设为205-210℃，四区设为215-220℃，五区设为220-225℃，六区设为225-230℃，七区、八区、九区、十区都设为230℃。螺杆转速为240r/min。
实施例5
A、先取聚丙烯80份、滑石粉15份、稳定剂DSTP 0.4份、抗氧剂1010 和168各0.3份、沸石吸附的甘油和水或沸石吸附的甘油、水、酒精混合物 4份。
B、将A步骤所述各组份放入400-600r/min的混合器中干混3-5分钟；将混合后的物料置于双螺杆挤出机，经熔融挤出造粒，在挤出造粒的过程中，对小分子进行溶解，用真空泵将水或酒精蒸汽以及有机挥发物抽出。其工艺控制参数为：一区设为175-180℃，二区设为185-190℃，三区设为 205-210℃，四区设为215-220℃，五区设为220-225℃，六区设为225-230℃，七区、八区、九区、十区都设为230℃。螺杆转速为240r/min。
实施例6
A、先取聚丙烯90份、滑石粉5份、稳定剂DSTP 0.4份、抗氧剂1010 和168各0.3份、沸石吸附的甘油和水或沸石吸附的甘油、水、酒精混合物 4份。
B、将A步骤所述各组份放入400-600r/min的混合器中干混3-5分钟；将混合后的物料置于双螺杆挤出机，经熔融挤出造粒，在挤出造粒的过程中，对小分子进行溶解，用真空泵将水或酒精蒸汽以及有机挥发物抽出。其工艺控制参数为：一区设为175-180℃，二区设为185-190℃，三区设为 205-210℃，四区设为215-220℃，五区设为220-225℃，六区设为225-230℃，七区、八区、九区、十区都设为230℃。螺杆转速为240r/min。
材料的综合力学性能通过测试所得的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度以及冲击强度的数值进行评判；材料的气味特性根据标准规定分为：1级：无法仍受的，2级：非常强烈的反感，3级：令人很反感，4级：令人反感，5级：可容忍的边界点，6级：味道非常明显，但不反感，可容忍的，7级：明显有味，但不反感，8级：轻微的气味，9级：几乎无味，10级：无味。材料有机化合物挥发性公式：挥发性％＝(材料初始质量-材料在标准规定下放置后的质量)/材料初始质量*100％，进行计算，计算所得的数值越高表示材料有机挥发物挥发性越大，反之则越小。
具体检测如下表：
通过实施例1、2、3、4、5、6的对比我们可以看到，利用添加沸石吸附的甘油和水或甘油、水、酒精混合物萃取技术，在大幅度的降低有机挥发物的含量下，并不影响材料的使用性能，制备出了符合环保要求的高分子复合材料。但是并不是添加沸石吸附的甘油和水或甘油、水、酒精混合物的量越多越好，因为还要考虑到真空脱挥的能力。
特别说明的是本发明的精髓，用添加沸石吸附的甘油和水或甘油、水、酒精混合物的方法，将在高温下解吸附的水或酒精生成的蒸汽萃取出的有机挥发物进行脱挥，从而得到低有机挥发物含量的制品，并不局限于聚丙烯复合材料的制备，所有高分子材料加工过程中均可应用本发明提出的思想，在不脱离本发明的范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围。
上述仅对发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所作出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、一组基本聚丙烯配料包括：聚丙烯70-90份，滑石粉10-30份，热稳定剂DSTP 0.5-1份,抗氧剂1010 0.15-0.5份，抗氧剂168 0.15-0.5份，沸石吸附的甘油和水的混合物2-5份或沸石吸附的甘油、水、酒精的混合物2-5份，其中甘油和水的比例为3：7-4：6，甘油、水、酒精混合物的比例为3：3：4-3：6：1；
B、将所述A步骤中的各组份放入400-600r/min的混合器中干混3-5分钟，进料段温度控制在一区；将混合后的物料置于双螺杆挤出机中，经熔融塑化，挤出造粒，其中塑化段需要经过五个温度区间，温度分别控制在二区、三区、四区、五区和六区，在挤出造粒过程中，对加工过程中产生的小分子进行萃取，用真空泵将水或酒精蒸汽以及有机挥发物抽出，真空段温度控制在四个区间，分别是七区、八区、九区和十区，由此得到低气味甚至无气味的聚丙烯复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法，其特征在于：所述稳定剂DSTP为硫代二丙酸十八酯。
3.根据权利要求1所述的一种降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法，其特征在于：所述抗氧剂1010为四{β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸}基戊四醇酯。
4.根据权利要求1所述的一种降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法，其特征在于：所述抗氧剂168为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
5.根据权利要求1所述的一种降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法，其特征在于：所述滑石粉粒径范围为1-10μm。
6.根据权利要求1所述的一种降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法，其特征在于：所述聚丙烯为聚聚丙烯或/和嵌段共聚丙烯。
7.一种降低聚丙烯加工过程中有机挥发物含量的方法，加工过程中，工艺控制条件为：一区设为175-180℃，二区设为185-190℃，三区设为205-210℃，四区设为215-220℃，五区设为220-225℃，六区设为225-230℃，七区、八区、九区、十区都设为230℃。
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