CN110317398A - 一种低气味聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种低气味聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低气味聚丙烯复合材料，制备该材料的原料包括：聚丙烯树脂、填料、活性炭纤维、阳离子瓜尔胶粉、耐热剂、抗氧化剂；其中活性炭纤维负载有环己醇。同时本发明还涉及一种制备该材料的方法。本发明采用了负载有环己醇的活性炭纤维；环己醇作为一种优秀的有机溶剂可以将有气味的、有毒性的有机物溶解，之后在熔融加工时环己醇气化，将有气味的、有毒性的有机物带出，减少聚丙烯复合材料的气味和VOC的量；活性炭纤维可以起到一个保护作用，防止环己醇还没溶解带气味有机物就过早地气化，从而减少了环己醇的浪费，提高了去味、去VOC的效果；同时活性炭纤维也可以起到辅助吸收有气味的、有毒性的有机物的作用。

Description

一种低气味聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯材料领域，尤其涉及一种低气味聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
近年来，由于聚丙烯材料工程化改性技术的快速发展，因此，其在汽车领域的应用越来越广泛。然而，作为工程化聚丙烯材料在汽车领域中的一个重要组成部分，由工程化聚丙烯材料制成的各种汽车内饰制件，虽然其在各方面的使用性能上均能符合相应要求，但是由于这些材料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地增强，聚丙烯材料在这一方面所受到的挑战将会越来越严重。为此，为了进一步拓展聚丙烯材料在相关领域的应用，必须寻找到一个有效途径以制备出低气味、甚至无气味的聚丙烯材料。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种低气味的聚丙烯复合材料及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：提供了一种低气味聚丙烯复合材料，其特征在于：制备该材料的原料包括：聚丙烯树脂、填料、活性炭纤维、阳离子瓜尔胶粉、耐热剂、抗氧化剂；所述活性炭纤维负载有环己醇。
作为一种优选方案，制备该材料的原料包括：聚丙烯树脂100质量份、填料25-40质量份、负载有环己醇的活性炭纤维5-10质量份、阳离子瓜尔胶粉2-10质量份、耐热剂1-2质量份、抗氧化剂1-3质量份。
作为一种更优选方案，所述填料为采用环氧树脂包覆的滑石粉。
作为一种更优选方案，所述阳离子基瓜尔胶的粒径为200-300目，其含水率小于10%。
作为一种更优选方案，所述耐热剂为酚类耐热剂；抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂。
本发明还提供了一种制备上述低气味聚丙烯复合材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将活性炭纤维置于环己醇中；在真空度为0.02-0.05Mpa的条件下放置不少于2h；之后取出晾干得到负载有环己醇的活性炭纤维；
（2）按配比称量聚丙烯树脂、填料、负载有环己醇的活性炭纤维、阳离子瓜尔胶粉、耐热剂、抗氧化剂，混合；
（3）之后将混合均匀的原料通入挤出机中熔融，挤出；
（4）挤出的坯料，采用循环水冷却；
（5）造粒，得到成品。
作为一种优选方案，所述步骤（1）中，放置时温度为30-40℃。
作为一种更优选方案，所述步骤（1）中，放置时间为2-5h。
作为一种优选方案，所述步骤（3）中，挤出机为双螺杆挤出机；挤出机各工区温度不低于180℃。
作为一种优选方案，所述步骤（4）中，循环水温度控制在15-30℃。
本发明的有益技术效果在于：提供了一种低气味的聚丙烯复合材料及其制备方法。本发明采用了负载有环己醇的活性炭纤维；环己醇作为一种优秀的有机溶剂可以将有气味的、有毒性的有机物溶解，之后在熔融加工时环己醇气化，将有气味的、有毒性的有机物带出，减少聚丙烯复合材料的气味和VOC的量；活性炭纤维可以起到一个保护作用，防止环己醇还没溶解带气味有机物就过早地气化，从而减少了环己醇的浪费，提高了去味、去VOC的效果；同时活性炭纤维也可以起到辅助吸收有气味的、有毒性的有机物的作用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供了一种低气味聚丙烯复合材料，制备该材料的原料组成为：聚丙烯树脂100质量份、填料40质量份、负载有环己醇的活性炭纤维10质量份、阳离子瓜尔胶粉10质量份、耐热剂2质量份、抗氧化剂3质量份。
其中：聚丙烯树脂在230℃的温度下，2.16kg负载下的流动速率为45-60g/min。
填料为采用环氧树脂包覆的滑石粉，改性后的滑石粉更加容易与基体材料相容，滑石粉的粒径在10-15µm。
负载有环己醇的活性炭纤维中环己醇负载在活性炭纤维的孔洞结构中；环己醇作为一种优秀的有机溶剂可以将有气味的、有毒性的有机物溶解，之后在熔融加工时环己醇气化，将有气味的、有毒性的有机物带出，减少聚丙烯复合材料的气味和VOC的量；活性炭纤维可以起到一个保护作用，防止环己醇还没溶解带气味有机物就过早地气化，从而减少了环己醇的浪费，提高了去味、去VOC的效果；同时活性炭纤维也可以起到辅助吸收有气味的、有毒性的有机物的作用。
阳离子基瓜尔胶的粒径为200-300目，含水率小于10%；其具有很好的网络状分子结构。
耐热剂为酚类耐热剂。抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂。
本低气味聚丙烯复合材料采用以下步骤制备：
（1）将活性炭纤维置于环己醇中；在温度为40℃、真空度为0.05Mpa的条件下放置4h；之后取出晾干得到负载有环己醇的活性炭纤维；
（2）按配比称量聚丙烯树脂、填料、负载有环己醇的活性炭纤维、阳离子瓜尔胶粉、耐热剂、抗氧化剂，混合15min；
（3）之后将混合均匀的原料通入双螺杆挤出机中熔融，挤出；挤出机各工区温度为：一区195℃，二区215℃，三区215℃，四区225℃，五区225℃，六区225℃，七区230℃，八区235℃，九区235℃，十区235℃；原料在双螺杆挤出机中停留时间为2min；压力为18MPa；
（4）挤出的坯料，采用30℃的循环水冷却；
（5）造粒，得到低气味聚丙烯复合材料。
实施例2
本发明提供了一种低气味聚丙烯复合材料，制备该材料的原料组成为：聚丙烯树脂100质量份、填料32质量份、负载有环己醇的活性炭纤维10质量份、阳离子瓜尔胶粉5质量份、耐热剂1质量份、抗氧化剂2质量份。
所用原料的性质与实施例1相同。
本低气味聚丙烯复合材料采用以下步骤制备：
（1）将活性炭纤维置于环己醇中；在温度为40℃、真空度为0.05Mpa的条件下放置5h，之后取出晾干得到负载有环己醇的活性炭纤维；
（2）按配比称量聚丙烯树脂、填料、负载有环己醇的活性炭纤维、阳离子瓜尔胶粉、耐热剂、抗氧化剂，混合10min；
（3）之后将混合均匀的原料通入双螺杆挤出机中熔融，挤出；挤出机各工区温度为：一区180℃，二区200℃，三区200℃，四区210℃，五区210℃，六区210℃，七区215℃，八区220℃，九区220℃，十区220℃；原料在双螺杆挤出机中停留时间为2min；压力为15MPa；
（4）挤出的坯料，采用20℃的循环水冷却；
（5）造粒，得到低气味聚丙烯复合材料。
实施例3
本发明提供了一种低气味聚丙烯复合材料，制备该材料的原料组成为：聚丙烯树脂100质量份、填料25质量份、负载有环己醇的活性炭纤维5质量份、阳离子瓜尔胶粉2质量份、耐热剂1质量份、抗氧化剂1质量份。
所用原料的性质与实施例1相同。
本低气味聚丙烯复合材料采用以下步骤制备：
（1）将活性炭纤维置于环己醇中；在温度为30℃、真空度为0.02Mpa的条件下放置2h，之后取出晾干得到负载有环己醇的活性炭纤维；
（2）按配比称量聚丙烯树脂、填料、负载有环己醇的活性炭纤维、阳离子瓜尔胶粉、耐热剂、抗氧化剂，混合8min；
（3）之后将混合均匀的原料通入双螺杆挤出机中熔融，挤出；挤出机各工区温度为：一区185℃，二区205℃，三区205℃，四区215℃，五区215℃，六区215℃，七区220℃，八区225℃，九区225℃，十区225℃；原料在双螺杆挤出机中停留时间为1min；压力为18MPa；
（4）挤出的坯料，采用15℃的循环水冷却；
（5）造粒，得到低气味聚丙烯复合材料。
对比例1
本对比例与实施例1相比基本相同，不同之处在于：
1、制备低气味聚丙烯复合材料的原料组成中仅加入环己醇，没有使用负载有环己醇的活性炭纤维；
具体原料配比：聚丙烯树脂100质量份、填料40质量份、环己醇10质量份、阳离子瓜尔胶粉10质量份、耐热剂2质量份、抗氧化剂3质量份。
2、低气味聚丙烯复合材料制备的方法中不含步骤（1）；
具体步骤为：
（1）按配比称量聚丙烯树脂、填料、负载有环己醇的活性炭纤维、阳离子瓜尔胶粉、耐热剂、抗氧化剂，混合15min；
（2）之后将混合均匀的原料通入双螺杆挤出机中熔融，挤出；挤出机各工区温度为：一区195℃，二区215℃，三区215℃，四区225℃，五区225℃，六区225℃，七区230℃，八区235℃，九区235℃，十区235℃；原料在双螺杆挤出机中停留时间为2min；压力为18MPa；
（3）挤出的坯料，采用30℃的循环水冷却；
（4）造粒，得到低气味聚丙烯复合材料。
性能测试：
将实施例1-3以及对比例1所提供的低气味聚丙烯复合材料在注射成型机上进行注射成型制样，并进行性能测试。
气味测试：材料的气味特性按德国大众汽车公司PV3900进行测试，试样质量为40-60g，容器容量大小为1升。
有机化合物挥发性测试：材料有机化合物挥发性按自定义标准进行测试，试样质量为10g，放置温度为100℃，放置时间为16小时。
拉伸强度测试：参考标准：ISO527-2；测试条件：跨距50mm，速度50mm/min。
弯曲强度测试：参考标准：ISO178；测试条件：跨距64mm，速度2mm/min。
缺口冲击强度测试：参考标准：ISO179-1；测试条件：跨距40mm，缺口深度1/3D。
检测结果：
实施例1：气味等级：3.0级，有机化合物挥发：20%，拉伸强度：20.5Mpa，弯曲强度：32Mpa，缺口冲击强度：15.2KJ·m-2。
实施例2：气味等级：3.0级，有机化合物挥发：25%，拉伸强度：21Mpa，弯曲强度：32.5Mpa，缺口冲击强度：15.5KJ·m-2。
实施例3：气味等级：3.5级，有机化合物挥发：30%，拉伸强度：21.5Mpa，弯曲强度：33Mpa，缺口冲击强度：16KJ·m-2。
对比例1：气味等级：4.5级，有机化合物挥发：45%，拉伸强度：21Mpa，弯曲强度：32Mpa，缺口冲击强度：15.7KJ·m-2。
根据检测结果可以发现：对比例1的注塑成品的气味等级以及有机化合物挥发量均差于其余实施例；这是因为在没有活性炭纤维保护的情况下，高温下的环己醇还没来得及充分吸收具有气味和毒性的有机物就已经开始大量挥发，从而环己醇没有充分发挥起作用；而实施例中的环己醇由于有活性炭纤维的保护，从而可以充分吸收具有气味和毒性的有机物，并将其带出；从而减少了注塑成品的气味性，也降低了其有机化合物的挥发量。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种低气味聚丙烯复合材料，其特征在于：制备该材料的原料包括：聚丙烯树脂、填料、活性炭纤维、阳离子瓜尔胶粉、耐热剂、抗氧化剂；所述活性炭纤维负载有环己醇。
2.根据权利要求1所述的低气味聚丙烯复合材料，其特征在于：制备该材料的原料包括：聚丙烯树脂100质量份、填料25-40质量份、负载有环己醇的活性炭纤维5-10质量份、阳离子瓜尔胶粉2-10质量份、耐热剂1-2质量份、抗氧化剂1-3质量份。
3.根据权利要求2所述的低气味聚丙烯复合材料，其特征在于：所述填料为采用环氧树脂包覆的滑石粉。
4.根据权利要求2所述的低气味聚丙烯复合材料，其特征在于：所述阳离子基瓜尔胶的粒径为200-300目，其含水率小于10%。
5.根据权利要求2所述的低气味聚丙烯复合材料，其特征在于：所述耐热剂为酚类耐热剂；抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂。
6.一种制备如权利要求1-5任一所述的低气味聚丙烯复合材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将活性炭纤维置于环己醇中；在真空度为0.02-0.05Mpa的条件下放置不少于2h；之后取出晾干得到负载有环己醇的活性炭纤维；
（2）按配比称量聚丙烯树脂、填料、负载有环己醇的活性炭纤维、阳离子瓜尔胶粉、耐热剂、抗氧化剂，混合；
（3）之后将混合均匀的原料通入挤出机中熔融，挤出；
（4）挤出的坯料，采用循环水冷却；
（5）造粒，得到成品。
7.根据权利要求6所述的制备低气味聚丙烯复合材料的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，放置时温度为30-40℃。
8.根据权利要求7所述的制备低气味聚丙烯复合材料的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，放置时间为2-5h。
9.根据权利要求6所述的制备低气味聚丙烯复合材料的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，挤出机为双螺杆挤出机；挤出机各工区温度不低于180℃。
10.根据权利要求6所述的制备低气味聚丙烯复合材料的方法，其特征在于：所述步骤（4）中，循环水温度控制在15-30℃。
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