CN102120850B - 低散发聚丙烯组合物及其制备方法 - Google Patents

低散发聚丙烯组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明所述低散发聚丙烯组合物，组分由重量百分比为55-99.8%的聚丙烯复合材料和0.2-5%的聚有机硅氧烷硅油组成，所加入的聚有机硅氧烷硅油包括氢型聚硅氧烷、羟基聚硅氧烷、甲基聚硅氧烷、乙烯基聚硅氧烷、氨基聚硅氧烷、环氧基聚硅氧烷、甲氧基聚硅氧烷硅油中的一种或多种；制备方法，包括如下步骤：按重量百分比称取组分聚丙烯、滑石粉、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂和聚有机硅氧烷硅油；将聚丙烯、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂和聚有机硅氧烷硅油先在高速混合机中混合1-2分钟，然后加入滑石粉再混合3-5分钟；用双螺杆挤出机将混合好的物料熔融挤出、造粒，其工艺条件为：一区200～210℃，二区210～220℃，三区210～220℃，四区200～215℃；停留时间为1-2分钟，压力为10－20MPa。其优点在于，聚有机硅氧烷硅油，在滑石粉表面形成一层均匀的薄层，能够阻断聚丙烯材料的TVOC，从而降低污染。

Description

低散发聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚丙烯组合物，特别是一种低散发聚丙烯组合物。本发明还给出一种低散发聚丙烯组合物的制备方法。
背景技术
汽车车厢由于经常处于封闭状况，因而内部空气质量常受到皮椅套或布椅套等内饰产品所产生游离甲醛、烷烃、苯、甲苯等有机化合物（TVOC）的影响，从而对人体产生不良影响。为降低材料中的TVOC含量，需要从原材料来源、加工工艺、添加剂等方面进行控制，或添加能与这些小分子挥发性物质起反应的物质，生成分子量较大，不易挥发能稳定存在材料中而不易挥发出来的化合物，从而达到降低TVOC的目的。专利申请WO2007052074-A2公开了一种钯掺杂分子筛来吸附VOC气体，这种分子筛能长期有效地吸附挥发性气体，特别是在潮湿环境中，是一种经济有效的VOC去除剂；中国专利CN1727390A公开了一种低气味的聚丙烯复合材料及其制备方法，其方法为在体系中加入碱金属硅铝酸盐粉体气味去除剂（钠型分子筛），吸附体系中的难闻气味，制备出低气味的聚丙烯复合材料。
然而，通过化学反应来降低TVOC的方法往往只针对一个产生TVOC的因素，不能同时解决各种因素产生的TVOC问题；物理吸附不具备特定的选择性，可以对所有产生的小分子进行吸附，但加入分子筛来制备低TVOC聚丙烯材料存在一缺点：体系中不能加入油类物质。在实际生产过程中，一般要得到性能均匀的组合物，需要添加一定量的白油或矿物油让填料粘附在树脂料粒表面，然后再用真空将这部分添加油去除，因而用分子筛来制备产品存在先天不足。
无论化学吸附还是物理吸附，都是对体系或体系在加工过程中产生的低分子挥发物质的去除，并没有截断产生这些VOC的源头。因而，需要添加一种物质隔断加工过程中产生的VOC。EP2141196A1 公开了一种低VOC聚丙烯组合物的制备方法，其利用环氧树脂中环氧基团和聚酯中的酯基与滑石粉表面进行键合，从而阻碍滑石粉与抗氧剂之间发生的降解反应得到的VOC的聚丙烯改性材料；EP2141193A1公开了采用羧酸类物质与滑石粉表面通过共价键或离子键形成一薄层，这一薄层降低了滑石粉表面的催化活性，从而阻碍滑石粉与抗氧剂之间的降解反应；中国专利200910212885.0公开了一种耐刮擦的改性聚丙烯复合材料及其制备方法，其方法为在聚丙烯材料中加入增韧剂、矿物填料、耐磨剂等，并通过多种组分的相互配合达到改性的目的。这些添加剂的添加量往往较少，且一般为固体，不能在填料表面上形成一层均匀的薄膜。
发明内容
本发明的目的是提供一种低散发聚丙烯组合物，能够显著降低有机化合物的排放，从而降低其产生的污染。
本发明所述低散发聚丙烯组合物，组分由重量百分比为55-99.8%的聚丙烯复合材料和0.2-5%的聚有机硅氧烷硅油组成，所加入的聚有机硅氧烷硅油包括氢型聚硅氧烷、羟基聚硅氧烷、甲基聚硅氧烷、乙烯基聚硅氧烷、氨基聚硅氧烷、环氧基聚硅氧烷、甲氧基聚硅氧烷硅油中的一种或多种。
另外，所述的聚有机硅氧烷硅油的粘度在500-3500mPas，其优选粘度范围为1000-2000 mPas。
本发明所述低散发聚丙烯组合物，其优选组分按重量百分比为：
      聚丙烯                               55-95%
      滑石粉                               5-35%
      聚有机硅氧烷硅油           0.2-3%
      增韧剂                               0-20%
      抗氧剂                               0.2-0.5%
      光稳定剂                            0.1-0.5%。
在上述组分中，所述聚丙烯为共聚聚丙烯或均聚聚丙烯的一种或几种，共聚聚丙烯中乙烯含量在4-10mol%，熔体流动速率（2.16kg/230℃）为5-50g/10min；均聚聚丙烯的结晶度在70%以上，等规度大于99%。
所述滑石粉粒径为3.0-12.0mm。
所述增韧剂为弹性体，选择乙烯－己烯共聚物、乙烯－丁烯共聚物、乙烯－辛烯共聚物、乙烯－丙烯－辛烯三元共聚物、氢化乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物中的一种或几种混合。
所述抗氧剂为酚类抗氧剂1010，所述光稳定剂为受阻胺类与苯并***类1:1混合物。
上述低散发聚丙烯组合物的制备方法，包括如下步骤：
（1）称取组分聚丙烯、滑石粉、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂和聚有机硅氧烷硅油；
（2）将聚丙烯、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂和聚有机硅氧烷硅油先在高速混合机中混合1-2分钟，然后加入滑石粉再混合3-5分钟；
（3）用双螺杆挤出机将混合好的物料熔融挤出、造粒，其工艺条件为：一区200～210℃，二区210～220℃，三区210～220℃，四区200～215℃；停留时间为1-2分钟，压力为10－20MPa。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明使用一定粘度的聚有机硅氧烷硅油，在滑石粉表面形成一层均匀的薄层，阻隔滑石粉与树脂、抗氧剂等之间的反应，降低车用聚丙烯材料的TVOC，所制得的复合材料具有低散发的特性。
（2）本发明使用的一定粘度的聚有机硅氧烷硅油能在滑石粉表面形成一层均匀的薄膜。
（3）制备工艺简单，可靠，产品良品率高，可广泛应用于汽车内饰材料的生产。
具体实施方式
下面给出实施例以对本发明进行具体的描述，所述实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据本发明内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
实施例1
按表1所述产品组分含量百分比称取组分。
将上述聚丙烯、增韧剂乙烯-丁烯共聚物、酚类抗氧剂1010、光稳定剂和羟基聚硅氧烷先放入转速约为1000rpm的高速混合器中干混合1分钟，然后加入滑石粉填料再混合3分钟。将混合的原料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺条件为：一区200℃，二区210℃，三区220℃，四区215℃；停留时间为1分钟，压力为10Mpa。
实施例2
按表1所述产品组分含量百分比称取组分，其所述组分为聚丙烯、增韧剂乙烯-丙烯-辛烯共聚物、酚类抗氧剂1010、光稳定剂和甲基聚硅氧烷。
制备方法同权利要求1。
实施例3
按表1所述产品组分含量百分比称取组分。
将上述聚丙烯、增韧剂乙烯-己烯共聚物、酚类抗氧剂、光稳定剂和氨基聚硅氧烷先放入转速约为1000rpm的高速混合器中干混合2分钟，然后加入滑石粉填料再混合4分钟。将混合的原料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺条件为：一区215℃，二区210℃，三区210℃，四区215℃；停留时间为2分钟，压力为11Mpa。
实施例4
按表1所述产品组分含量百分比称取组分。所述组分为聚丙烯、增韧剂乙烯-己烯共聚物、酚类抗氧剂、光稳定剂和氨基聚硅氧烷。
制备方法同权利要求3。
实施例5
按表1所述产品组分含量百分比称取组分。
将上述聚丙烯、增韧剂乙烯-己烯共聚物、酚类抗氧剂、光稳定剂和氨基聚硅氧烷先放入转速约为1000rpm的高速混合器中干混合2分钟，然后加入滑石粉填料再混合4分钟。将混合的原料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺条件为：一区215℃，二区210℃，三区210℃，四区215℃；停留时间为2分钟，压力为11Mpa。
实施例6
按表1所述产品组分含量百分比称取组分。所述组分为聚丙烯、增韧剂乙烯-己烯共聚物、酚类抗氧剂、光稳定剂和环氧基聚硅氧烷。
制备方法同权利要求5。
实施例7
按表1所述产品组分含量百分比称取组分。所述组分为聚丙烯、增韧剂乙烯-己烯共聚物、酚类抗氧剂、光稳定剂和氢型聚硅氧烷。
制备方法同权利要求5。
实施例8
按表1所述产品组分含量百分比称取组分。所述组分为聚丙烯、增韧剂弹性体、酚类抗氧剂、光稳定剂和甲基聚硅氧烷。
制备方法同权利要求5。
实施例9
按表1所述产品组分含量百分比称取组分。所述组分为聚丙烯、增韧剂氢化乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、酚类抗氧剂、光稳定剂和乙烯基聚硅氧烷。
制备方法同权利要求5。
对比例
对比例所述产品按表1所述组分百分含量称取；其他组分中，对比例2中选用环氧树脂E-20(%)，对比例3为PEG4000。
表1产品组分百分比含量
  聚丙烯 增韧剂 滑石粉 抗氧剂 光稳定剂 聚硅氧烷 其他
实施例1 74.3 - 25.0 0.2 0.2 0.3 -
实施例2 69.3 5.0 25.0 0.2 0.2 0.3 -
实施例3 69.3 20.0 10.0 0.2 0.2 0.3 -
实施例4 84.3 10.0 5.0 0.2 0.2 0.3 -
实施例5 74.3 10.0 15.0 0.2 0.2 0.3 -
实施例6 59.3 10.0 30.0 0.2 0.2 0.3 -
实施例7 57.6 10.0 30.0 0.2 0.2 2.0 -
实施例8 57.6 10.0 30.0 0.2 0.2 0.2 2.0
实施例9 57.6 10.0 30.0 0.2 0.2 0.2 2.0
对比例1 63.0 12.0 25.0 0.2 0.2 0.2 -
对比例2 59.1 10.0 30.0 0.2 0.2 0.2 -
对比例3 59.1 10.0 30.0 0.2 0.2 0.2 -
对比例4 59.1 10.0 30.0 0.2 0.2 0.2 -
对比例5 59.1 10.0 30.0 0.2 0.2 0.2 -
性能评价方式及实行标准
有机化合物排放测定（TVOC）按照TS-INT-002进行测定。
实施例1－9，对比例1-5的TVOC测试结果如表2所述。
表2 实施例和对比例复合材料的TVOC测试结果
实施例 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
TVOC（μgC/g） 48.1 44.9 36.0 29.3 36.8
实施例 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9  
TVOC（μgC/g） 41.4 20.4 25.3 21.5  
对比例 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5
TVOC（μgC/g） 320.1 120.7 143.9 150.2 158.2
从实施例1－9可以看到，添加聚硅氧烷硅油能显著降低车用聚丙烯改性材料的TVOC含量，使材料的TVOC值小于测试标准要求值。这说明聚硅氧烷硅油的加入有效地阻隔了滑石粉与树脂、抗氧剂等之间的反应，从而降低了低分子量挥发物的产生。
从对比例1－5可以看到，环氧树脂及聚酯PEG对降低聚丙烯改性材料TVOC的效果不如聚硅氧烷硅油。一定粘度的聚硅氧烷硅油能更好地在混合过程中在树脂和滑石粉填料表面形成均匀的薄层，阻隔滑石粉与聚丙烯树脂、抗氧剂等之间的反应。

Claims (7)

1.一种低散发聚丙烯组合物，其特征在于，所述的组合物按如下重量百分比组成：
聚丙烯               55-95%
滑石粉                0-35%
聚有机硅氧烷硅油     0.2-3%
增韧剂                0-20%
抗氧剂             0.2-0.5%
光稳定剂           0.1-0.5%
所加入的聚有机硅氧烷硅油包括氢型聚硅氧烷、羟基聚硅氧烷、甲基聚硅氧烷、乙烯基聚硅氧烷、氨基聚硅氧烷、环氧基聚硅氧烷、甲氧基聚硅氧烷硅油中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的低散发聚丙烯组合物，其特征在于，所述的聚有机硅氧烷硅油的粘度范围在500-3500 mPa.s。
3.根据权利要求1所述的低散发聚丙烯组合物，其特征在于，所述聚丙烯为共聚聚丙烯或均聚聚丙烯的一种或几种，共聚聚丙烯中乙烯含量在4-10mol%，熔体流动速率为5-50g/10min，测试条件为2.16kg/230℃；均聚聚丙烯的结晶度在70%以上，等规度大于99%。
4.根据权利要求1所述的低散发聚丙烯组合物，其特征在于，所述滑石粉粒径为3.0-12.0mm。
5.根据权利要求1所述的低散发聚丙烯组合物，其特征在于，所述增韧剂为弹性体，选择乙烯－己烯共聚物、乙烯－丁烯共聚物、乙烯－辛烯共聚物、乙烯－丙烯－辛烯三元共聚物、氢化乙烯－丁二烯－苯乙烯共聚物中的一种或几种混合。
6.根据权利要求1所述的低散发聚丙烯组合物，其特征在于，所述抗氧剂为酚类抗氧剂1010。
7.根据权利要求1所述的低散发聚丙烯组合物，其特征在于，所述光稳定剂为受阻胺类与苯并***类1:1混合物。
8 制备权利要求1-7中任一权利要求所述低散发聚丙烯组合物的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）称取组分聚丙烯、滑石粉、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂和聚有机硅氧烷硅油；
（2）将聚丙烯、增韧剂、抗氧剂、光稳定剂和聚有机硅氧烷硅油先在高速混合机中混合1-2分钟，然后加入滑石粉再混合3-5分钟；
（3）用双螺杆挤出机将混合好的物料熔融挤出、造粒，其工艺条件为：一区200～210℃、二区210～220℃、三区210～220℃、四区200～215℃，停留时间为1-2分钟，压力为10-20Mpa。
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