CN114410054A - 一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本方案公开了环保材料技术领域的一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品，采用含重量份数95.0～99.5份的基体树脂和0.5～5.0份以吸附剂为载体的暗触媒经熔融、混合、挤塑成型制得；其中以吸附剂为载体的暗触媒由无机氧化物、氧化剂和吸附剂组成。本方案中的以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品，由于载体吸附剂的存在，VOC易被吸附于暗触媒的周围，其降解VOC的效率会得到进一步的提升。
Description
技术领域
本发明属于环保材料技术领域，特别涉及一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品及其制备方法。
背景技术
塑料因密度小、质地轻、成型容易、耐腐蚀、性价比高等优点被广泛应用于汽车、家电、建筑、办公设备、机械等领域。但是塑料的大量使用也带来了诸多问题，主要体现在对环境的污染和对人健康的危害，如挥发性有机化合物污染(VOC污染)，对在室内、车内、巷道、喷涂车间等封闭、半封闭环境中，VOC严重危害着人们的身体健康。该问题已经引起政府、国内外各大生产企业和树脂生产厂家的关注。
在过去的几十年中，有相当多的研究者在除VOC方面做了很多的工作，目前，去除封闭、半封闭环境VOC主要有以下几种方式:(1)在使用过程中，在不影响安全的前提下，尽量开窗进行通风。(2)利用活性炭，分子筛等多孔碳吸附剂材料进行吸附，这些吸附材料具有多孔吸附性的特点，可进行物理吸附，也可进行化学吸附，使VOC吸附于多孔吸附材料表面，从而达到净化效果。(3)利用光触媒材料进行光催化降解处理污染物，其原理是在紫外光作用下产生氧化还原反应的自由基，从而将VOC进行分解，同时还有一定的杀菌能力；(4)利用暗触媒材料进行光催化降解处理污染物。
虽然以上三种方法有一定的效果，但也存在以下的问题：(1)采用通风的方式有一定的局限性，如在夏冬两季，室内采用开窗通风的方式除VOC就不现实，在高速行驶的汽车，车内采用开窗通风的方式除VOC也不现实；(2)采用活性炭等吸附的方式除VOC，存在一个吸附饱和的问题，如果不及时进行暴晒或空气对流等方式进行脱附处理，就会出现解吸附的问题，导致除VOC效果严重降低，甚至加重VOC污染；(3)采用光触媒材料进行光催化降解处理VOC，由于光触媒材料大都采用喷涂的方式形成光触媒涂层附着在产品的表面，在外力的作用下极易被摩擦磨损掉，从而严重削弱光催化降解处理VOC的能力，同时由于光触媒需要在光照，特别是紫外光的作用下才能起作用，因为大多数室内环境光线比较弱，因此光触媒在处理室内有害气体方面效果非常有限。(4)采用常规的改性方法即通过树脂与暗触媒复合，挤出制备暗触媒环保材料，然后通过注塑成型，制得暗触媒塑料产品，但效果有限。这是因为在材料的混料过程、挤出加工过程和注塑过程中，暗触媒较均匀的分散在树脂中，分散在表面且能够与外在的VOC直接接触的暗触媒含量相对较少。因此利用该种材料和方法所制得的暗触媒塑料制品的除产品表面周围VOC和气味的效果不理想。因此，急需一种新型的除VOC和气味塑料制品及其制备方法。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，意在提供一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品及其制备方法。
本方案中的一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品，采用含重量份数95.0～99.5份的基体树脂和0.5～5.0份以吸附剂为载体的暗触媒经熔融、混合、挤塑成型制得；
其中，所述以吸附剂为载体的暗触媒由无机氧化物、氧化剂和吸附剂组成，所述无机氧化物、氧化剂和吸附剂的重量比为份数分别为无机氧化物0.01～2份，氧化剂0.80～2份、吸附剂96～99份；所述无机氧化物为Co2O3、Co3O4、LaCoO3中的一种或两种以上的混合物，粒径为8～10nm；氧化剂为二氧化氯、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或两种以上的混合物；吸附剂为硅藻土、沸石、活性氧化铝、活性炭、硅胶中的一种，孔径为20nm-500nm。
进一步，所述基体树脂为热塑性树脂。
进一步，所述以吸附剂为载体的暗触媒为过硫酸钾、粒径为10nm的Co2O3和孔径为20nm-50nm的活性炭组成。
制备上述一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品的方法，包括以下步骤：
A、按重量份配制原料，即基体树脂：95.0～99.5份，以吸附剂为载体的暗触媒：0.5～5.0份；所述暗触媒的制备步骤：(1)按重量份数取无机氧化物和氧化剂并加入活性剂及1000mL去离子水溶液，搅拌均匀得到分散溶液；(2)按重量份数取所述吸附剂加入到所述分散溶液中，搅拌、静置至溶液上层澄清，然后过滤出沉淀部分并用去离子水冲洗、烘干既得所述暗触媒；
B、将基体树脂加入注塑机，注塑机内的螺杆将基体树脂从进料段传送到压缩段进行加热、剪切熔融，在压缩段的末端加入暗触媒；
C、基体树脂充分熔融后与暗触媒一起进入计量段充分混合以及增压，然后通过喷嘴和浇口进入模具，最后经过冷却保压成型，制得所述暗触媒环保塑料制品。
进一步，所述进料段的温度为190～210℃，压缩段温度为210～220℃，计量段温度为220～235℃，喷嘴端温度为215-230℃。
进一步，步骤A中制备所述暗触媒的烘干温度为100℃，时间为12h。
本发明提供的一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品及其制备方法，相对于光触媒塑料制品和传统加工方式制备暗触媒塑料制品，有以下优点：
(1)本发明制得的暗触媒塑料制品，采用无机氧化物催化氧化剂在无光线照射的情况达到氧化分解的目的，由于不需要光线，使暗触媒的使用环境完全摆脱了光照的限制，因此分布在塑料内部的暗触媒也可以达到分解的效果。同时，由于载体吸附剂的存在，VOC易被吸附于暗触媒的周围，其降解VOC的效率会得到进一步的提升。
(2)本发明在压缩段和计量段之间将暗触媒加入到熔融的塑料熔体中，主要是利用该段螺杆剪切能力较弱，能起到混合作用，而且相互作用时间较短，避免了螺杆对暗触媒造成较强的剪切损伤，同时也避免暗触媒与树脂熔体得到更均匀的分散。组成暗触媒的吸附剂的完整性和尺寸能得到较大的保留，尺寸保持率从传统挤出加工的35％左右提高到70％以上。由于相互作用时间较短，暗触媒来不及向树脂熔体的里层迁移，加之暗触媒的堆积密度(0.3-0.6g/cm3)比树脂溶体(0.9-1.4g/cm3)小，因此相当部分暗触媒分散在树脂溶体的表层，最终大都固化在塑料制品的表层，实现了选择性的分散，提高了塑料制品表层的暗触媒含量，根据暗触媒含量越高，降解能力越强的原理，所制备的塑料制品的催化降解VOC得到大幅度的提升。吸附剂将VOC吸附于塑料制品的周围，使得暗触媒降解VOC的效率会得到进一步的提升。
(3)通过本发明制备的暗触媒塑料制品，耐刮擦性大大优于喷涂形成的暗触媒涂层，能持久降解VOC。
(4)本方案还提供了暗触媒的制备方法，通过该制备方法得到了以吸附剂为载体的暗触媒，能持续不断的分解吸附剂吸附过来的VOC，由于持续不断的分解，吸附剂不存在吸附饱和的问题，从而吸附效率得到很大的提升，正是吸附剂和暗触媒其它组分的良好协同作用，材料中的VOC得到持续的、有效的分解和降低，催化降解效率高。而现有技术中将氧化剂、氧化物和吸附剂的共混物一起加入，由于在与材料的共混过程中，其分散难以实现两者共生的状态，导致其效果要差一些。
附图说明
图1为本发明制备以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品的注塑机的机构示意图；
图2为本发明光触媒进料装置的结构示意图；
图3为本发明光触媒进料装置的原理图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：马达1、油缸2、料斗3、加料抽屉4、加热圈5、进料装置6、螺杆7、喷嘴8、浇口9、定模10、动模11。
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。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1，制备以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品的注塑机，如图1、图2和图3所示，包括相互连接的马达1、油缸2、机筒和模具，机筒内安装有与机筒配合工作的螺杆7，机筒外缠绕有便于机筒内物料加热熔融的加热圈5，机筒由进料段、压缩段和计量段组成；进料段前端设置便于基体树脂进料的料斗3，料斗3下部可拆卸，安装有便于物料加料步骤开启关闭的加料抽屉4，压缩段末端设置便于暗触媒进料的进料装置6，计量段末端安装有喷嘴8相连，喷嘴8与模具上的浇口9相通，模具包括配合使用的定模10和动模11，喷嘴8通过浇口9依次与定模10和动模11连接。
进料装置6包括失重称和底部安装有闸阀的储料仓，闸阀与失重称信号连接，储料仓的底部连接有称料仓，称料仓两侧安装有与失重称信号连接的传感器，称料仓的底部连接有振动喂料机构，失重称与振动喂料机构之间安装有电磁激振器和驱动槽体，电磁激振器与驱动槽体相连接。振动喂料机构包括与称料仓连通的振动料仓、安装在振动料仓底部的振动滑道以及安装在振动料仓上与电磁激振器信号连接的振动器。振动喂料机构利用电磁振动的原理，把物料水平向前输送。电磁激振器通过驱动槽体驱动振动喂料机构上的振动料仓振动下料。
当称料仓两侧的传感器检测到料低于预设的下限，将打开闸阀从储料仓进行补料；当称料仓两侧的传感器检测到料高于预设的上限，将关闭闸阀停止补料。当物料流量大于设定值时，称料仓的传感器发出信号，降低电磁激振器的震动频率，从而带动振动喂料机构上降低喂料量，当物料流量小于设定值时，称料仓的传感器发出信号，提高电磁激振器的震动频率，从而带动振动喂料机构上提高喂料量，直至平衡位置。采用本方案中的注塑机解决了传统低含量(0.1％-2.0％)材料或助剂只能通过与高含量材料混合后加料的方式，实现了在线高精度单独进料，大大提高了在材料中含量精度和进料的稳定性。电磁激振器根据物料的流量调节振动料仓上振动器的振动速度，减轻了传统螺杆7转动喂料过程中对暗触媒载体吸附剂完整性的破坏，实现了暗触媒在塑料中能得到稳定的分布，吸附剂尺寸的完整性能得到大幅度提高，从而光催化效率能得到大的提升。
本发明实施例2-5和对比例1-4中使用的无机氧化物为粒径10nm的Co2O3、氧化剂为过硫酸钾、吸附剂为孔径20nm-50nm的活性炭。
实施例2-5中以活性炭为载体的暗触媒的制备包括以下步骤：(1)取0.01g的Co2O3、0.99g的过硫酸钾，并加入活性剂及1000mL去离子水溶液，搅拌均匀得到分散溶液；(2)取99.0g活性炭加入到分散溶液中，搅拌、静置至溶液上层澄清，然后过滤出沉淀部分并用去离子水冲洗，再于100℃的烘箱中烘12h既得以活性炭为载体的暗触媒。
实施例2、一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品的制备方法，包括如下步骤：
A、按重量份配制原料，即ABS基体树脂：99.5份，活性炭为载体的暗触媒：0.5份。
B、将ABS基体树脂通过料斗加入注塑机，通过螺杆使基体树脂首先经过机筒的进料段，机筒进料段的温度为190℃；然后进入机筒的压缩段(融化段)段进行加热、剪切熔融，压缩段温度为210℃，在压缩段的末端，活性炭为载体的暗触媒通过如图2所示的暗触媒进料装置进入；暗触媒加入的速度通过如图3所示的控制系统设定。
C、ABS基体树脂充分熔融后与暗触媒一起进入计量段促进熔融物料的混合以及增压，计量段温度为230℃，再通过喷嘴和浇口进入模具，最后经过冷却保压成型，制得采用暗触媒除VOC和气味的ABS制品，喷嘴端温度为230℃。
实施例3、一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品的制备方法，包括如下步骤：
A、按重量份配制原料，即ABS基体树脂：99.0份，活性炭为载体的暗触媒：1.0份。
B、将ABS基体树脂通过料斗加入注塑机，通过螺杆使基体树脂首先经过机筒的进料段，机筒进料段的温度为200℃；然后进入机筒的压缩段(融化段)段进行加热、剪切熔融，压缩段温度为215℃，在压缩段的末端，活性炭为载体的暗触媒通过如图2所示的暗触媒进料装置进入；暗触媒加入的速度通过如图3所示的控制系统设定。
C、ABS基体树脂充分熔融后与暗触媒一起进入计量段促进熔融物料的混合以及增压，计量段温度为230℃，再通过喷嘴和浇口进入模具，最后经过冷却保压成型，制得采用暗触媒除VOC和气味的ABS制品，喷嘴端温度为220℃。
实施例4、一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品的制备方法，包括如下步骤：
A、按重量份配制原料，即ABS基体树脂：97.0份，活性炭为载体的暗触媒：3.0份。
B、将ABS基体树脂通过料斗加入注塑机，通过螺杆使基体树脂首先经过机筒的进料段，机筒进料段的温度为210℃；然后进入机筒的压缩段(融化段)段进行加热、剪切熔融，压缩段温度为220℃，在压缩段的末端，活性炭为载体的暗触媒通过如图2所示的暗触媒进料装置进入；暗触媒加入的速度通过如图3所示的控制系统设定。
C、ABS基体树脂充分熔融后与暗触媒一起进入计量段促进熔融物料的混合以及增压，计量段温度为235℃，再通过喷嘴和浇口进入模具，最后经过冷却保压成型，制得采用暗触媒除VOC和气味的ABS制品，喷嘴端温度为225℃。
实施例5、一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品的制备方法，包括如下步骤：
A、按重量份配制原料，即ABS基体树脂：95.0份，活性炭为载体的暗触媒：5.0份。
B、将ABS基体树脂通过料斗加入注塑机，通过螺杆使基体树脂首先经过机筒的进料段，机筒进料段的温度为210℃；然后进入机筒的压缩段(融化段)段进行加热、剪切熔融，压缩段温度为225℃，在压缩段的末端，活性炭为载体的暗触媒通过如图2所示的暗触媒进料装置进入；暗触媒加入的速度通过如图3所示的控制系统设定。
C、ABS基体树脂充分熔融后与暗触媒一起进入计量段促进熔融物料的混合以及增压，计量段温度为220℃，再通过喷嘴和浇口进入模具，最后经过冷却保压成型，制得采用暗触媒除VOC和气味的ABS制品，喷嘴端温度为215℃。
本发明实施例6-9和对比例5-8中使用的无机氧化物为粒径8nm的Co3O4、氧化剂为二氧化氯、吸附剂为孔径20nm-50nm的活性炭。
实施例6-9中以活性炭为载体的暗触媒的制备包括以下步骤：(1)取1g的Co3O4、2g的二氧化氯，并加入活性剂及1000mL去离子水溶液，搅拌均匀得到分散溶液；(2)取97.0g活性炭加入到分散溶液中，搅拌、静置至溶液上层澄清，然后过滤出沉淀部分并用去离子水冲洗，再于100℃的烘箱中烘12h既得以活性炭为载体的暗触媒。
实施例6、一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品的制备方法，包括如下步骤：
A、按重量份配制原料，即ABS基体树脂：99.5份，活性炭为载体的暗触媒：0.5份。
B、将ABS基体树脂通过料斗加入注塑机，通过螺杆使基体树脂首先经过机筒的进料段，机筒进料段的温度为200℃；然后进入机筒的压缩段(融化段)段进行加热、剪切熔融，压缩段温度为220℃，在压缩段的末端，暗触媒通过暗触媒进料装置进入；暗触媒加入的速度通过控制系统设定。
C、ABS基体树脂充分熔融后与暗触媒一起进入计量段促进熔融物料的混合以及增压，计量段温度为230℃，再通过喷嘴和浇口进入模具，最后经过冷却保压成型，制得采用暗触媒除VOC和气味的ABS制品，喷嘴端温度为220℃。
实施例7、一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品的制备方法，包括如下步骤：
A、按重量份配制原料，即ABS基体树脂：99份，活性炭为载体的暗触媒：1.0份。
B、将ABS基体树脂通过料斗加入注塑机，通过螺杆使基体树脂首先经过机筒的进料段，机筒进料段的温度为210℃；然后进入机筒的压缩段(融化段)段进行加热、剪切熔融，压缩段温度为215℃，在压缩段的末端，暗触媒通过暗触媒进料装置进入；暗触媒加入的速度通过控制系统设定。
C、ABS基体树脂充分熔融后与暗触媒一起进入计量段促进熔融物料的混合以及增压，计量段温度为230℃，再通过喷嘴和浇口进入模具，最后经过冷却保压成型，制得采用暗触媒除VOC和气味的ABS制品，喷嘴端温度为215℃。
实施例8、一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品的制备方法，包括如下步骤：
A、按重量份配制原料，即ABS基体树脂：97份，活性炭为载体的暗触媒：3.0份。
B、将ABS基体树脂通过料斗加入注塑机，通过螺杆使基体树脂首先经过机筒的进料段，机筒进料段的温度为190℃；然后进入机筒的压缩段(融化段)段进行加热、剪切熔融，压缩段温度为210℃，在压缩段的末端，暗触媒通过暗触媒进料装置进入；暗触媒加入的速度通过控制系统设定。
C、ABS基体树脂充分熔融后与暗触媒一起进入计量段促进熔融物料的混合以及增压，计量段温度为225℃，再通过喷嘴和浇口进入模具，最后经过冷却保压成型，制得采用暗触媒除VOC和气味的ABS制品，喷嘴端温度为210℃。
实施例9、一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品的制备方法，包括如下步骤：
A、按重量份配制原料，即ABS基体树脂：95份，活性炭为载体的暗触媒：5.0份。
B、将ABS基体树脂通过料斗加入注塑机，通过螺杆使基体树脂首先经过机筒的进料段，机筒进料段的温度为210℃；然后进入机筒的压缩段(融化段)段进行加热、剪切熔融，压缩段温度为220℃，在压缩段的末端，暗触媒通过暗触媒进料装置进入；暗触媒加入的速度通过控制系统设定。
C、ABS基体树脂充分熔融后与暗触媒一起进入计量段促进熔融物料的混合以及增压，计量段温度为235℃，再通过喷嘴和浇口进入模具，最后经过冷却保压成型，制得采用暗触媒除VOC和气味的ABS制品，喷嘴端温度为225℃。
本发明实施例10-13和对比例9-12中使用的无机氧化物是粒径为8nm的LaCoO3、氧化剂为过硫酸钠、吸附剂为孔径为20nm-50nm的活性炭。
实施例10-13中以活性炭为载体的暗触媒的制备包括以下步骤：(1)取1g的LaCoO3(粒径为8nm)、2g的过硫酸钠，并加入活性剂及1000mL去离子水溶液，搅拌均匀得到分散溶液；(2)取97.0g活性炭(孔径为20nm-50nm)加入到分散溶液中，搅拌、静置至溶液上层澄清，然后过滤出沉淀部分并用去离子水冲洗，再于100℃的烘箱中烘12h既得以活性炭为载体的暗触媒。
实施例10、一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品的制备方法，包括如下步骤：
A、按重量份配制原料，即ABS基体树脂：99.5份，活性炭为载体的暗触媒：0.5份。
B、将ABS基体树脂通过料斗加入注塑机，通过螺杆使基体树脂首先经过机筒的进料段，机筒进料段的温度为200℃；然后进入机筒的压缩段(融化段)段进行加热、剪切熔融，压缩段温度为220℃，在压缩段的末端，暗触媒通过暗触媒进料装置进入；暗触媒加入的速度通过控制系统设定。
C、ABS基体树脂充分熔融后与暗触媒一起进入计量段促进熔融物料的混合以及增压，计量段温度为235℃，再通过喷嘴和浇口进入模具，最后经过冷却保压成型，制得采用暗触媒除VOC和气味的ABS制品，喷嘴端温度为230℃。
实施例11、一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品的制备方法，包括如下步骤：
A、按重量份配制原料，即ABS基体树脂：99份，活性炭为载体的暗触媒：1.0份。
B、将ABS基体树脂通过料斗加入注塑机，通过螺杆使基体树脂首先经过机筒的进料段，机筒进料段的温度为210℃；然后进入机筒的压缩段(融化段)段进行加热、剪切熔融，压缩段温度为220℃，在压缩段的末端，暗触媒通过暗触媒进料装置进入；暗触媒加入的速度通过控制系统设定。
C、ABS基体树脂充分熔融后与暗触媒一起进入计量段促进熔融物料的混合以及增压，计量段温度为225℃，再通过喷嘴和浇口进入模具，最后经过冷却保压成型，制得采用暗触媒除VOC和气味的ABS制品，喷嘴端温度为215℃。
实施例12、一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品的制备方法，包括如下步骤：
A、按重量份配制原料，即ABS基体树脂：97份，活性炭为载体的暗触媒：3.0份。
B、将ABS基体树脂通过料斗加入注塑机，通过螺杆使基体树脂首先经过机筒的进料段，机筒进料段的温度为190℃；然后进入机筒的压缩段(融化段)段进行加热、剪切熔融，压缩段温度为220℃，在压缩段的末端，暗触媒通过暗触媒进料装置进入；暗触媒加入的速度通过控制系统设定。
C、ABS基体树脂充分熔融后与暗触媒一起进入计量段促进熔融物料的混合以及增压，计量段温度为230℃，再通过喷嘴和浇口进入模具，最后经过冷却保压成型，制得采用暗触媒除VOC和气味的ABS制品，喷嘴端温度为220℃。
实施例13、一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品的制备方法，包括如下步骤：
A、按重量份配制原料，即ABS基体树脂：95份，活性炭为载体的暗触媒：5.0份。
B、将ABS基体树脂通过料斗加入注塑机，通过螺杆使基体树脂首先经过机筒的进料段，机筒进料段的温度为210℃；然后进入机筒的压缩段(融化段)段进行加热、剪切熔融，压缩段温度为220℃，在压缩段的末端，暗触媒通过暗触媒进料装置进入；暗触媒加入的速度通过控制系统设定。
C、ABS基体树脂充分熔融后与暗触媒一起进入计量段促进熔融物料的混合以及增压，计量段温度为235℃，再通过喷嘴和浇口进入模具，最后经过冷却保压成型，制得采用暗触媒除VOC和气味的ABS制品，喷嘴端温度为230℃。
为了考察本发明制备的暗触媒ABS制品的性能，每一类暗触媒都设计了4组对比例与实施例进行对比，如表1、表3和表5所示，将标准测试样条模具置于注塑机中，按常规的注塑工艺条件注塑成为标准测试样条进行下列性能测试。
降解试验是在暗室中用暗触媒ABS制品来分解甲基橙悬浮液中的甲基橙。具体过程：将一定量(实施例、对比例)暗触媒ABS制品加入到装有浓度为10mg/L的50m甲基橙水溶液的石英试管中，用气泵往溶液中通入空气，其流量为220mL/min。降解反应一定时间后，反应过程中的溶液浓度变化采用紫外可见分光光度计测定490cm-1处的吸光度值，采用线性回归分析，可求得各种条件下使用不同催化剂时甲基橙溶液脱色的表观反应速率常数，计算出甲基橙浓度变化率，用以判断和比较催化剂的活性，结果如表2、表4、表6所示。
表1：实施例2-5和对比例1-4中产品配方和触媒进料方式设计
表2：实施例2-5和对比例1-4中产品性能表
表3：实施例6-9和对比例5-8中产品配方和触媒进料方式设计
表4：实施例6-9和对比例5-8中产品性能表
表5：实施例10-13和对比例9-12中产品配方和触媒进料方式设计
表6：实施例10-13和对比例9-12中产品性能表
从表1和表2可以发现，单独的添加暗触媒(不含载体吸附剂)，在除低分子挥发物(VOC)和气味方面虽有一定的效果，但非常的有限，如表2中的对比例1所示，类似的规律在表4和6也有体现。
在吸附剂与暗触媒共混作用下，作用效率有一定的提升，但与添加吸附剂为载体的暗触媒相比，还存在一定的差距，如表2中的对比例2所示；这是因为以吸附剂为载体的暗触媒，能持续不断的分解吸附剂吸附过来的VOC，由于持续不断的分解，吸附剂不存在吸附饱和的问题，从而吸附效率得到很大的提升，正是吸附剂和暗触媒的良好协同作用，材料中的VOC得到持续的、有效的分解和降低。单独的暗触媒添加材料中，只能对暗触媒周围的VOC有作用效果，作用范围较小，因而对材料整体而言，作用效果非常有限；氧化剂、氧化物与吸附剂的共混物一起加入，由于在与材料的共混过程中，其分散难以实现两者共生的状态，导致其效果要差一些。
在暗触媒与吸附剂的共混物的添加量提高的情况下，虽然除VOC效果有明显的改善，但在材料成本上不仅有大幅的提升，更为严重的是大幅的削弱了材料的延展性，如表2中的对比例3所示；暗触媒采用吸附剂为载体，由于载体吸附剂的存在，VOC易被持续不断的吸附于暗触媒的周围，其分解VOC的效率会得到大幅提升，吸附剂也不存在吸附饱和的问题，能良好的发挥二者的协同作用。
暗触媒从靠近塑化段末端的暗触媒进料装置加入，暗触媒的尺寸完整性得到良好的保留，从而其分解VOC的效率会得到进一步的提升，如表2中的四组实施例所示；相反，以吸附剂为载体的暗触媒从主喂料口加入，由于易受螺杆和粒料的挤压，吸附剂的完整性易被破坏，导致其吸附能力下降，从而大幅影响整体的催化降解效率，如表2中的对比例4所示，类似的规律在表4和6也有体现。
Claims (6)
1.一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品，其特征在于：采用含重量份数95.0～99.5份的基体树脂和0.5～5.0份以吸附剂为载体的暗触媒经熔融、混合、挤塑成型制得；
其中，所述以吸附剂为载体的暗触媒由无机氧化物、氧化剂和吸附剂组成，所述无机氧化物、氧化剂和吸附剂的重量份数分别为无机氧化物0.01～2份，氧化剂0.80～2份、吸附剂96～99份；所述无机氧化物为Co2O3、Co3O4、LaCoO3中的一种或两种以上的混合物，粒径为8～10nm；氧化剂为二氧化氯、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种或两种以上的混合物；吸附剂为硅藻土、沸石、活性氧化铝、活性炭、硅胶中的一种，孔径为20nm-500nm。
2.根据权利要求1所述的一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品，其特征在于：所述基体树脂为热塑性树脂。
3.根据权利要求2所述的一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品，其特征在于：所述以吸附剂为载体的暗触媒为过硫酸钾、粒径为10nm的Co2O3和孔径为20nm-50nm的活性炭组成。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、按重量份配制原料，即基体树脂：95.0～99.5份，以吸附剂为载体的暗触媒：0.5～5.0份；所述暗触媒的制备步骤：(1)按重量份数取无机氧化物和氧化剂并加入活性剂及1000mL的去离子水溶液，搅拌均匀得到分散溶液；(2)按重量份数取所述吸附剂加入到所述分散溶液中，搅拌、静置至溶液上层澄清，然后过滤出沉淀部分并用去离子水冲洗、烘干既得所述暗触媒；
B、将基体树脂加入注塑机，注塑机内的螺杆将基体树脂从进料段传送到压缩段进行加热、剪切熔融，在压缩段的末端加入暗触媒；
C、基体树脂充分熔融后与暗触媒一起进入计量段充分混合以及增压，然后通过喷嘴和浇口进入模具，最后经过冷却保压成型，制得所述暗触媒环保塑料制品。
5.根据权利要求4所述的一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品的制备方法，其特征在于：所述进料段的温度为190～210℃，压缩段温度为210～220℃，计量段温度为220～235℃，喷嘴端温度为215-230℃。
6.根据权利要求5所述的一种以吸附剂为载体的暗触媒环保塑料制品的制备方法，其特征在于：步骤A中制备所述暗触媒的烘干温度为100℃，时间为12h。
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| CN (1) | CN114410054A (zh) |
Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN104119615A (zh) * | 2014-07-23 | 2014-10-29 | 广东聚石化学股份有限公司 | 一种可用于汽车内饰件的低tvoc哑光聚丙烯复合材料及其制备方法 |
| CN105037941A (zh) * | 2015-08-07 | 2015-11-11 | 南京聚隆科技股份有限公司 | 一种低voc、低气味木纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法 |
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-
2021
- 2021-11-17 CN CN202111361689.7A patent/CN114410054A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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