CN114031883A - 一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料及其制备方法，按质量份数由以下材料组成：PP：70‑80份；POE：0‑8份；耐刮擦剂：2‑3份；滑石粉：16‑25份；气味吸附剂：1‑2份；偶联剂：1‑2份；抗氧剂：0.1‑0.2份；分散剂：0.2‑0.4份；热稳定剂：0.3份；本方案以聚丙烯为基体，通过加入气味吸附剂，经过螺杆挤出造粒后，吸附剂分子存在于高分子之间的间隙，制件后可均匀分布于产品表面起到吸附效果；加入耐刮擦剂，降低塑料表面的摩擦系数，从而起到耐刮擦的效果；加入滑石粉降低材料收缩率，使得产品制件后形态更加稳定；并且在加工时对温度变化要求不高，经双螺杆造粒后即可起到相应效果，工艺难度较低。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶聚合物，密度约为0.9g/cm3，对水稳定，在水中的吸水率仅为0.01％，且聚丙烯结晶度高，结构规整，具有优良的力学性能，此外，聚丙烯具有优良的耐热性，再不受外力的作用下，150℃也不会变形，另外，聚丙烯的化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其他化学试剂都比较稳定；由于聚丙烯材料其良好的综合性能已经获得了广泛的应用，特别是在汽车领域的用量日益增大；车用聚丙烯复合材料为满足汽车标准要求，往往需要添加无机填料、弹性体、抗氧剂等助剂，这些助剂在加工过程中会产生挥发性物质，这些物质也是产生刺激性气味的主要来源；如果气味过大，将会严重污染车内空气，进而影响车内人员的健康，所以低气味、低挥发性有机化合物是车用聚丙烯复合材料重要研究课题之一；同时，因汽车仪表板长时间暴露在外界环境中，还需要赋予其耐刮擦的性能，以使其能够长时间使用。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提出了一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料及其制备方法。
本发明的技术方案是：
一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料，其特征在于，按质量份数由以下材料组成：
PP：70-80份；
POE：0-8份；
耐刮擦剂：2-3份；
滑石粉：16-25份；
气味吸附剂：1-2份；
偶联剂：1-2份；
抗氧剂：0.1-0.2份；
分散剂：0.2-0.4份；
热稳定剂：0.3份。
优选的，按质量份数由以下材料组成：
PP：75份；
POE：5份；
耐刮擦剂：3份；
滑石粉：20份；
气味吸附剂：2份；
偶联剂：1份；
抗氧剂：0.2份；
分散剂：0.4份；
热稳定剂：0.3份。
优选的，所述PP由PP548RQ和PP9820混合组成。
优选的，所述气味吸附剂为无机矿物类，其主要成分是硅基无机物，具体为硅藻土；所述分散剂选用EBS分散剂；所述耐刮擦剂为道康宁HMB-0221；所述偶联剂选用道康宁硅烷偶联剂FD-6011。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂1076中的一种或几种；所述热稳定剂为热稳定剂U3529、热稳定剂U2908和热稳定剂U3808中的一种或几种。
本发明还提供了一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将PP、POE以及耐刮擦剂加入到低速混合机中进混合，转速为400r/min，混合搅拌5分钟，随后向混合料中加入偶联剂，并使用低速混合机进行混合，采用转速为400r/min，混合时间为5分钟；
S2：向S1步骤所得到的混合料中加入滑石粉、抗氧剂、气味吸附剂、耐刮擦剂、偶联剂、分散剂和热稳定剂，使用低速混合机搅拌5分钟，低速混合机搅拌时的转速为400r/min；
S3：将S2步骤所得到的混合料加入到双螺杆挤出机中进行挤出，所述挤出机各区温度设定为：一段：170-185℃；二段：180-190℃；三段：190-215℃；机头：180-190℃；
S4：将S3步骤中的挤出料条经过水槽冷却至18-28℃后进行造粒。
优选的，所述双螺杆挤出机的主机转速为350r/min，所述双螺杆挤出机的喂料速度为13-15Kg/h。
本发明的有益效果：
本发明以聚丙烯为基体，加入气味吸附剂，经过螺杆挤出造粒后，吸附剂分子存在于高分子之间的间隙，制件后可均匀分布于产品表面起到物理吸附效果；本发明采用无机矿物类气味吸附剂，比表面积较大，吸附能力强，其矿物层间的离子可以对醛类、胺类、有机氯化物等极性有机挥发物产生静电吸附效果；加入耐刮擦剂，硅酮母粒以PP为载体，丙烯分子间发生加聚反应使硅酮能更加牢固均一的分布在材料中，当硅酮加入到材料中，可以起到成核效果，改善材料内部结晶状态，提高材料表面强度，而且硅酮的自润滑性很好，加入到材料中可以迁移到材料表层，形成一层油润滑效果的薄层，因而降低了材料表面的摩擦系数，从而起到抗划伤效果；加入滑石粉降低材料收缩率，因滑石粉本身是无机填充材料，不会因为受热而变形，所以加入滑石粉能够有效减低材料的收缩率，使得产品制件后形态更加稳定；并且在加工时对温度变化要求不高，经双螺杆造粒后即可起到低气味耐刮擦效果，工艺难度较低。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，下文中的英文缩写所指代的化学材料分别为：PP-聚丙烯；POE-聚乙烯辛烯共弹性体。
还需说明的是，在本发明中，抗氧剂1010为四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯，抗氧剂168为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯)，抗氧剂1076为3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯。
一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料，其特征在于，按质量份数由以下材料组成：
PP：70-80份；
POE：0-8份；
耐刮擦剂：2-3份；
滑石粉：16-25份；
气味吸附剂：1-2份；
偶联剂：1-2份；
抗氧剂：0.1-0.2份；
分散剂：0.2-0.4份；
热稳定剂：0.3份。
其中，PP材料由PP548RQ和PP9820混合组成，两种材料气味低，且均为嵌段共聚，PP548RQ弯曲模量高，PP9820抗冲击性能好；此外，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂1076中的一种或几种；热稳定剂为热稳定剂U3529、热稳定剂U2908和热稳定剂U3808中的一种或几种。
进一步的，气味吸附剂选用青岛世纪卓新新材料科技有限公司气味吸附剂XW-1200，气味吸附剂为无机矿物类，其主要成分是硅基无机物，具体为硅藻土，采用无机矿物类气味吸附剂，比表面积较大，吸附能力强，其矿物层间的离子可以对醛类、胺类、有机氯化物等极性有机挥发物产生静电吸附效果；此外，分散剂选用EBS分散剂；耐刮擦剂为道康宁HMB-0221；偶联剂选用道康宁硅烷偶联剂FD-6011；另外的，抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂1076中的一种或几种；热稳定剂为热稳定剂U3529、热稳定剂U2908和热稳定剂U3808中的一种或几种
本发明还提供了一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将PP、POE以及耐刮擦剂加入到低速混合机中进混合,低速混合机的转速为400r/min，混合时长为5分钟，混合完成后粉末均匀分布于材料颗粒上；随后向混合料中加入偶联剂，并使用低速混合机继续采用400r/min的转速搅拌混合5分钟，使材料充分混合，混合完成后油状偶联剂均匀分布在材料颗粒上；
S2：向S1步骤所得到的混合料中不分先后顺序的加入滑石粉、抗氧剂、气味吸附剂、耐刮擦剂、偶联剂、分散剂和热稳定剂，加入完成后使用低速混合机无温度限制的进行混合搅拌，低速混合机的搅拌转速为400r/min，搅拌混合5分钟，混合完成后混合机内无聚集的助剂粉末，材料均匀分布在颗粒上，使材料充分混合；
S3：将S2步骤所得到的混合料加入到双螺杆挤出机中进行挤出，所述挤出机各区温度设定为：一段：170-185℃；二段：180-190℃；三段：190-215℃；机头：180-190℃，挤出机各段采取此温度有助于PP料熔融后各项助剂的分散；
S4：将S3步骤中的挤出料条经过水槽冷却至18-28℃后进行造粒，若挤出料条不及时冷却，会导致挤出料条过软而无法切断。
更进一步的，双螺杆挤出机的主机转速为350r/min，双螺杆挤出机的喂料速度为13-15Kg/h，使料条稳定均一的流出。
下面结合具体实施例对本发明的内容进行具体说明：
实施例1
一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料，按质量份数由以下材料组成：
PP：75份，其中，PP548RQ：50份，PP9820：25份；
POE：5份；
耐刮擦剂：2份；
滑石粉：20份；
气味吸附剂：2份；
偶联剂：1份；
抗氧剂：0.2份；
分散剂：0.4份；
热稳定剂：0.3份。
本发明实施例提供该低味环保耐刮擦聚丙烯材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：将PP、POE以及耐刮擦剂加入到低速混合机中进混合，转速为400r/min，混合搅拌5分钟，随后向混合料中加入偶联剂，并使用低速混合机进行混合，采用转速为400r/min，混合时间为5分钟；
S2：向S1步骤所得到的混合料中加入滑石粉、抗氧剂、气味吸附剂、耐刮擦剂、偶联剂、分散剂和热稳定剂，使用低速混合机搅拌5分钟，低速混合机搅拌时的转速为400r/min；
S3：将S2步骤所得到的混合料加入到双螺杆挤出机中进行挤出，所述挤出机各区温度设定为：一段：170-185℃；二段：180-190℃；三段：190-215℃；机头：180-190℃；
S4：将S3步骤中的挤出料条经过水槽冷却至18-28℃后进行造粒。
实施例2
制备方法及步骤与实施例1一致，不同之处在于：
一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料，按质量份数由以下材料组成：
PP：75份，其中，PP548RQ：50份，PP9820：25份；
POE：5份；
耐刮擦剂：1份；
滑石粉：20份；
气味吸附剂：2份；
偶联剂：1份；
抗氧剂：0.2份；
分散剂：0.4份；
热稳定剂：0.3份。
实施例3
制备方法及步骤与实施例1一致，不同之处在于：
一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料，按质量份数由以下材料组成：PP：75份，其中，PP548RQ：50份，PP9820：25份；
POE：5份；
耐刮擦剂：0份；
滑石粉：20份；
气味吸附剂：0份；
偶联剂：1份；
抗氧剂：0.2份；
分散剂：0.4份；
热稳定剂：0.3份。
实施例4
制备方法及步骤与实施例1一致，不同之处在于：
一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料，按质量份数由以下材料组成：PP：70，其中，PP548RQ：45份，PP9820：25份；
POE：0份；
耐刮擦剂：3份；
滑石粉：16份；
气味吸附剂：2份；
偶联剂：1份；
抗氧剂：0.1份；
分散剂：0.2份；
热稳定剂：0.3份。
对比例1
制备方法及步骤与实施例1一致，不同之处在于：
一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料，按质量份数由以下材料组成：PP：75份，其中，PP548RQ：50份，PP9820：25份；
POE：5份；
耐刮擦剂：3份；
滑石粉：20份；
气味吸附剂：1份；
偶联剂：1份；
抗氧剂：0.2份；
分散剂：0.4份；
热稳定剂：0.3份。
对比例2
制备方法及步骤与实施例1一致，不同之处在于：
一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料，按质量份数由以下材料组成：PP：80份，其中，PP548RQ：55份，PP9820：25份；
POE：8份；
耐刮擦剂：3份；
滑石粉：20份；
气味吸附剂：2份；
偶联剂：2份；
抗氧剂：0.2份；
分散剂：0.4份；
热稳定剂：0.3份。
对比例3
制备方法及步骤与实施例1一致，不同之处在于：
一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料，按质量份数由以下材料组成：PP：75份，其中，PP548RQ：50份，PP9820：25份；
POE：5份；
耐刮擦剂：3份；
滑石粉：20份；
气味吸附剂：2份；
偶联剂：1份；
抗氧剂：0.2份；
分散剂：0.4份；
热稳定剂：0.3份。
对比例4
制备方法及步骤与实施例1一致，不同之处在于：
一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料，按质量份数由以下材料组成：
PP：80份，其中，PP548RQ：50份，PP9820：25份；
POE：5份；
耐刮擦剂：3份；
滑石粉：25份；
气味吸附剂：2份；
偶联剂：2份；
抗氧剂：0.2份；
分散剂：0.4份；
热稳定剂：0.3份。
以上8种实施方案中所测量的类型以及实验数据以表格的形式列出，如下表所示：
| 实施方案 | 气味等级 | 耐刮擦亮度变化值(ΔL) |
| 实施例1 | 等级1 | 1 |
| 实施例2 | 等级1 | 3.9 |
| 实施例3 | 等级5 | 8.6 |
| 实施例4 | 等级1 | 0.5 |
| 对比例1 | 等级3 | 0.5 |
| 对比例2 | 等级3 | 4 |
| 对比例3 | 等级1 | 0.5 |
| 对比例4 | 等级1 | 0.5 |
气味指标测试：
有机挥发物按照上海大众PV3341《有机化合物排放》标准进行测试总碳含量(TVOC)，单位为μgC/g，等级划分如下表所示：
耐刮擦性能测试：
用五指刮擦磨耗仪，以15N的力进行划格刮擦实验，然后用色差仪测试刮痕处的亮度变化，亮度变化值越小，说明材料的刮痕越轻，耐刮擦性能越好。
根据以上8种实施方案的实验数据进行对比能够得出，在加入气味吸附剂后，吸附剂分子存在于高分子之间的间隙，制件后可均匀分布于产品表面起到物理吸附效果；采用无机矿物类气味吸附剂，比表面积较大，吸附能力强，其矿物层间的离子可以对醛类、胺类、有机氯化物等极性有机挥发物产生静电吸附效果，通过吸附剂分子存在于高分子之间的间隙，制件后可均匀分布于产品表面起到物理吸附效果，降低气味挥发；通过加入硅酮类的耐刮擦剂，可以起到成核效果，改善材料内部结晶状态，提高材料表面强度；而且硅酮的自润滑性很好，加入到材料中可以迁移到材料表层，形成一层油润滑效果的薄层，因而降低了材料表面的摩擦系数，起到抗划伤效果。
以上参考了优选实施例对本发明进行了描述，但本发明的保护范围并不限制于此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本发明的保护范围内。在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。
Claims (7)
1.一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料，其特征在于，按质量份数由以下材料组成：
PP：70-80份；
POE：0-8份；
耐刮擦剂：2-3份；
滑石粉：16-25份；
气味吸附剂：1-2份；
偶联剂：1-2份；
抗氧剂：0.1-0.2份；
分散剂：0.2-0.4份；
热稳定剂：0.3份。
2.根据权利要求1所述的一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料，其特征在于，按质量份数由以下材料组成：
PP：75份；
POE：5份；
耐刮擦剂：3份；
滑石粉：20份；
气味吸附剂：2份；
偶联剂：1份；
抗氧剂：0.2份；
分散剂：0.4份；
热稳定剂：0.3份。
3.根据权利要求1所述的一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料，其特征在于，所述PP由PP548RQ和PP9820混合组成。
4.根据权利要求1所述的一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料，其特征在于，所述气味吸附剂为无机矿物类，其主要成分是硅基无机物，具体为硅藻土；所述分散剂选用EBS分散剂；所述耐刮擦剂为道康宁HMB-0221；所述偶联剂选用道康宁硅烷偶联剂FD-6011。
5.根据权利要求1所述的一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂1076中的一种或几种；所述热稳定剂为热稳定剂U3529、热稳定剂U2908和热稳定剂U3808中的一种或几种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将PP、POE以及耐刮擦剂加入到低速混合机中进混合，转速为400r/min，混合搅拌5分钟，随后向混合料中加入偶联剂，并使用低速混合机进行混合，采用转速为400r/min，混合时间为5分钟；
S2：向S1步骤所得到的混合料中加入滑石粉、抗氧剂、气味吸附剂、耐刮擦剂、偶联剂、分散剂和热稳定剂，使用低速混合机搅拌5分钟，低速混合机搅拌时的转速为400r/min；
S3：将S2步骤所得到的混合料加入到双螺杆挤出机中进行挤出，所述挤出机各区温度设定为：一段：170-185℃；二段：180-190℃；三段：190-215℃；机头：180-190℃；
S4：将S3步骤中的挤出料条经过水槽冷却至18-28℃后进行造粒。
7.根据权利要求6所述的一种低味环保耐刮擦聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的主机转速为350r/min，所述双螺杆挤出机的喂料速度为13-15Kg/h。
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