專利名稱：一種具有低揮發(fā)性有機(jī)物含量的聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚丙烯復(fù)合材料，特別涉及一種具有低揮發(fā)性有機(jī)物含量的聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，是通過添加一種吸附于聚丙烯載體的水溶性聚合物型表面活性齊U，來制備低揮發(fā)性有機(jī)物含量的聚丙烯復(fù)合材料，屬于聚合物改性和加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚丙烯因具有良好的加工性能和物理、力學(xué)、化學(xué)性能，同時質(zhì)輕、價廉因而廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)外飾件，是目前增長速度最快的通用型熱塑性塑料。然而，由聚丙烯材料制成的汽車內(nèi)飾件，雖然在各方面的使用性能上符合相應(yīng)的要求，但是這些材料都會有不同程度的影響人們身體健康的揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)釋放出來。隨著人們環(huán)保健康意識地不斷增強(qiáng)，特別是2012年3月國家關(guān)于乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南標(biāo)準(zhǔn)的開始實(shí)施，車內(nèi)空氣污染問題越來越受到重視，聚丙烯材料在這方面受到的挑戰(zhàn)也越來越嚴(yán)重。通常認(rèn)為，導(dǎo)致聚丙烯材料產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)物主要有以下幾個原因(I) PP樹脂。某些品種的聚丙烯基料因為在樹脂聚合完成之后還有較多殘留的微量單體或催化劑，生成醇、醛等有機(jī)小分子揮發(fā)物；(2)由于在高溫熔融的加工條件下，熔融的聚丙烯樹脂在持續(xù)的熱氧化過程中，或多或少地會產(chǎn)生某些降解的低分子化合物，如酮類、醛類化合物；(3 )添加的某些助劑在高溫下也會不可避免地受熱分解產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)物。這些物質(zhì)如果都停留在改性加工后的材料當(dāng)中，在材料制件以后就會逐步地散發(fā)出揮發(fā)性有機(jī)物。圍繞以上幾個方面，人們做了不少工作。Fukui等在美國專利USP. 5，109,056中提到了在聚丙烯樹脂聚合過程中有關(guān)催化劑體系里存在的另一種媒介，烷烴類化合物，種類化合物的殘留物也會對聚丙烯材料的有機(jī)物散發(fā)產(chǎn)生影響。他提出的解決方案是采用高溫擠出造粒的方法，并且在 擠出的過程中采用抽真空的方式，最后再對造好的粒子進(jìn)行高溫烘燥，以此對這些殘留物進(jìn)行物理脫除。但這種方法工藝比較復(fù)雜，成本較高。中國專利200510024840. 2高性能低氣味汽車儀表板專用聚丙烯及其制備方法，其通過添加吸附劑如多孔分子篩來降低材料的氣味，但這種方式制的的產(chǎn)品存在吸附平衡的問題；中國專利20081002332. 5低散發(fā)型汽車內(nèi)飾件專用料及其制備方法，其采用添加有機(jī)物驅(qū)除劑如異丙醇/水來降低材料的低氣味，然而這種方式存在相容性、持久性問題。因此，必須找到一種充分考慮上述各方面，使材料具有全面持久的低揮發(fā)性有機(jī)物排放性以及滿足汽車專用料的高性能要求的方法，將具有主要的實(shí)際應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有低揮發(fā)性有機(jī)物含量的聚丙烯復(fù)合材料，以解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題。本發(fā)明的另一個目的是提供這種聚丙烯復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
一種具有低揮發(fā)性有機(jī)物含量的聚丙烯復(fù)合材料，按以下重量百分比的原料配制成聚丙烯50 98;無機(jī)填料O 30 ;增韌劑POEO 15 ;VOC 吸附劑0.5 2;抗氧劑O.1 I ;光穩(wěn)定劑O.1 I;其他助劑O 2。 更為優(yōu)選的，一種具有低揮發(fā)性有機(jī)物含量的聚丙烯復(fù)合材料，按以下重量百分比的原料配制成聚丙烯50 75 ;無機(jī)填料16 30;增韌劑POE6 15 ;VOC 吸附劑2;抗氧劑O.1 I ;光穩(wěn)定劑O.1 I ;其他助劑O 2。本發(fā)明所適用的聚丙烯復(fù)合材料體系中，所述的聚丙烯為熔體流動速率(測試條件230°C X2. 16kg)在5 60g/10min之間的均聚聚丙烯或嵌段共聚丙烯，其中嵌段共聚丙烯的共聚單體常見為乙烯，其含量在4 10mol%的范圍內(nèi)，均聚聚丙烯的結(jié)晶度在70%以上，等規(guī)度大于99%。所述的無機(jī)填料為滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇或它們的組合物，其粒徑范圍均為I 10微米。所述的增韌劑POE為線形乙烯-辛烯共聚物，密度為O. 88 O. 90g/cm3,熔融指數(shù)為 O. 5 15g/10min (測試條件190°C X 2. 16kg)。所述的抗氧劑包括主抗氧劑和輔抗氧劑，主抗氧劑選用受阻酚或硫酯類抗氧劑，如3114、1010和DSTP中的一種或幾種混合；輔抗氧劑選用亞磷酸鹽或酯類抗氧劑，如618、168 等。所述的光穩(wěn)定劑選用受阻胺類光穩(wěn)定劑，如944和770中的一種或兩種的組合物。本發(fā)明所述的VOC吸附劑，為以聚丙烯為載體的水溶性聚合物型表面活性劑，是一種環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷嵌段共聚物，具有優(yōu)越的界面濕潤性能，其添加量的重量百分比為O. 5 2%。本發(fā)明所述的其他添加劑為顏色色粉或色母粒。上述具有低揮發(fā)性有機(jī)物含量的聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下( I)按重量配比稱取原料；(2)將稱取的原料置于高速混合器中干混3 5分鐘；(3)將混合的原料置于雙螺桿機(jī)中，經(jīng)熔融擠出，造粒，其工藝為一區(qū)190 200°C，二區(qū)200 210°C，三區(qū)210 220°C，四區(qū)205 215°C ;整個擠出過程的停留時間為I 2分鐘，壓力為12 18MPa，排氣真空度達(dá)到5 20kPa，單一的排氣孔位于雙螺桿擠出機(jī)的末端。為了降低聚丙烯復(fù)合材料的揮發(fā)性有機(jī)物含量，本發(fā)明的技術(shù)方案是在聚丙烯材料的基礎(chǔ)配方中加入適量的水溶性聚合物型表面活性劑，這種水溶性聚合物型表面活性劑在雙螺桿高溫擠出共混過程中會產(chǎn)生大量的微氣泡，并且吸附聚丙烯熔體中的揮發(fā)性有機(jī)物，在抽真空的作用下這些揮發(fā)性有機(jī)物將隨著這些微氣泡從擠出機(jī)真空排氣孔排出，從而有效地降低聚丙烯材料的揮發(fā)性有機(jī)物。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、本發(fā)明使用適量降揮發(fā)表面活性劑在復(fù)合材料體系中，使得所制得的聚丙烯復(fù)合材料具有更低的揮發(fā)性有機(jī)物。2、本發(fā)明所制得的聚丙烯復(fù)合材料在降低揮發(fā)性有機(jī)物的同時，材料的各項物理力學(xué)性能基本不受影響。3、本發(fā)明提出的降低聚丙烯復(fù)合材料的揮發(fā)性有機(jī)物含量的方法制備工藝簡單、生產(chǎn)成本低。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明在實(shí)施例及對比例復(fù)合材料配方中，所用的聚丙烯為上海石化生產(chǎn)的共聚聚丙烯，商品牌號為M2600R。無機(jī)填料為5000目滑石粉，平均粒徑為2. 5微米。所用的增韌劑POE為美國Dupont公司產(chǎn)的線形乙烯-辛烯共聚物，商品牌號Engage 8180，密度為O. 863g/cm3，熔體流動速率為O. 5g/10min。所用的VOC吸附劑為BASF公司生產(chǎn)的水溶性表面活性劑，牌號Pluronic PE 6200，是低泡型的環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷嵌段共聚物，其添加量的重量百分比為0.5 2%。所用的主抗氧劑為英國ICE公司產(chǎn)的DSTP，商品牌號為Negonox DSTP，化學(xué)名稱為硫代二丙酸十八酯，以及BASF公司產(chǎn)的3114，商品牌號為Irganox 3114,化學(xué)名稱為3, 5-二叔丁基-4-輕基節(jié)基磷酸二乙酯。輔抗氧劑為BASF公司產(chǎn)的168，商品牌號為Irgafos 168，化學(xué)名稱為三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯。所用的光穩(wěn)定劑為BASF公司產(chǎn)的944，化學(xué)名稱為聚{ [6-[(1，I, 3，3-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-雙[(2，2，6，6，-四甲基-哌啶基)亞氨基]_1，6-己二撐[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亞氨基]}，以及BASF公司產(chǎn)的770，化學(xué)名稱為雙(2，2，6，6-四甲基哌啶基)癸二酸酯。樹脂和各種添加劑在高速混合器中干混3飛分鐘，再在雙螺桿擠出機(jī)中經(jīng)熔融擠出，造粒，其工藝為一區(qū)190 200°C，二區(qū)200 210°C，三區(qū)210 220°C，四區(qū)205 2150C ;整個擠出過程的停留時間為I 2分鐘，壓力為12 18MPa，排氣真空度達(dá)到5^20kPa,單一的排氣孔位于雙螺桿擠出機(jī)的末端。性能評價方式及實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)將按上述方法制備的粒子材料，在90 100°C的鼓風(fēng)烘箱中干燥2 3小時，然后再將干燥好的粒子材料在注射成型機(jī)上進(jìn)行注射成型制樣?？倱]發(fā)性有機(jī)物(TVOC)含量測試按PV 3341標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行；
氣味性能測試按PV 3900標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，采用50g樣板，IL氣味瓶。將試樣放在容器中，將容器放入(80±2) °C的烘箱存放2h± IOmin后，待容器冷卻到60±5°C后，再進(jìn)行評判；熔體流動速率(MFR)測定按ISOl 183標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，測試溫度為230°C，負(fù)荷2. 16kg ；拉伸性能測試按ISO 527-2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，試樣尺寸為170*10*4_，拉伸速度為50mm/min ；彎曲性能測試按ISO 178標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，試樣尺寸為80*10*4mm，彎曲速度為2mm/min,跨距為64mm,彎曲模量按切線方向進(jìn)行；簡支梁沖擊強(qiáng)度測試按ISO 179標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，試樣尺寸為80*6*4mm，缺口深度為試
樣厚度的三分之一；材料的綜合力學(xué)性能通過測試所得的缺口沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度以及彎曲模量的數(shù)值進(jìn)行評判。實(shí)施例配方及各項性能測試結(jié)果見下表表1:實(shí)施例1-6及對比例1-3的材料配方表(重量％)
權(quán)利要求
1.一種具有低揮發(fā)性有機(jī)物含量的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于按以下重量百分比的原料配制成聚丙烯50 98無機(jī)填料O 30 ;增韌劑POEO 15 ;VOC吸附劑O. 5 2抗氧劑O.1 I光穩(wěn)定劑O.1 I其他助劑O 2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有低揮發(fā)性有機(jī)物含量的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于按以下重量百分比的原料配制成聚丙烯50 75無機(jī)填料16 30增韌劑POE6 15VOC吸附劑2 ；抗氧劑O.1 I光穩(wěn)定劑O.1 I其他助劑O 2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有低揮發(fā)性有機(jī)物含量的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的聚丙烯為230°C X 2. 16kg的測試條件下熔體流動速率在5 60g/10min之間的均聚聚丙烯或嵌段共聚丙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有低揮發(fā)性有機(jī)物含量的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的嵌段共聚丙烯的共聚單體為乙烯，其含量在4 10mol%的范圍內(nèi)；均聚聚丙烯的結(jié)晶度在70%以上，等規(guī)度大于99%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有低揮發(fā)性有機(jī)物含量的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的無機(jī)填料為滑石粉、碳酸鈣和硫酸鋇中的一種或幾種的組合物，其粒徑范圍均為I 10微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有低揮發(fā)性有機(jī)物含量的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的增韌劑POE為線形乙烯-辛烯共聚物，密度為O. 88 O. 90g/cm3,在190 0C X 2. 16kg的測試條件下，熔融指數(shù)為O. 5 15g/10min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有低揮發(fā)性有機(jī)物含量的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的抗氧劑包括主抗氧劑和輔抗氧劑，其中，主抗氧劑選用受阻酚或硫酯類抗氧劑；輔抗氧劑選用亞磷酸鹽或酯類抗氧劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種具有低揮發(fā)性有機(jī)物含量的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的主抗氧劑為3114、1010和DSTP中的一種或幾種混合；所述的輔抗氧劑為618和168中的一種或兩種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有低揮發(fā)性有機(jī)物含量的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的光穩(wěn)定劑選用受阻胺類光穩(wěn)定劑，具體為944和770中的一種或兩種的組合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有低揮發(fā)性有機(jī)物含量的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的VOC吸附劑，為以聚丙烯為載體的水溶性聚合物型表面活性劑，是一種環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷嵌段共聚物，其添加量的重量百分比為O. 5 2%。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有低揮發(fā)性有機(jī)物含量的聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的其他添加劑為顏色色粉或色母粒。
12.—種制備權(quán)利要求1或2所述具有低揮發(fā)性有機(jī)物含量的聚丙烯復(fù)合材料的方法，其特征在于具體步驟如下(1)按重量配比稱取原料；(2)將稱取的原料置于高速混合器中干混3 5分鐘；(3)將混合的原料置于雙螺桿機(jī)中，經(jīng)熔融擠出，造粒，其工藝為一區(qū)190 200°C，二區(qū)200 210°C，三區(qū)210 220°C，四區(qū)205 215°C ;整個擠出過程的停留時間為I 2分鐘，壓力為12 18MPa，排氣真空度達(dá)到5 20kPa，單一的排氣孔位于雙螺桿擠出機(jī)的末端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有低揮發(fā)性有機(jī)物含量的聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，按以下重量百分比的原料配制成聚丙烯50～98；無機(jī)填料0～30；增韌劑POE 0～15；VOC吸附劑0.5～2；抗氧劑0.1～1；光穩(wěn)定劑0.1～1；其他助劑0～2。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、本發(fā)明使用適量降揮發(fā)表面活性劑在復(fù)合材料體系中，使得所制得的聚丙烯復(fù)合材料具有更低的揮發(fā)性有機(jī)物。2、本發(fā)明所制得的聚丙烯復(fù)合材料在降低揮發(fā)性有機(jī)物的同時，材料的各項物理力學(xué)性能基本不受影響。3、本發(fā)明提出的降低聚丙烯復(fù)合材料的揮發(fā)性有機(jī)物含量的方法制備工藝簡單、生產(chǎn)成本低。
文檔編號B29B9/06GK103044771SQ20121055032
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者康興賓, 張鷹, 張祥福, 周文 申請人:上海普利特復(fù)合材料股份有限公司