CN106589613A - 一种低voc的pp复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车用材料技术领域，具体涉及一种低VOC的PP复合材料及其制备方法。一种低VOC的PP复合材料，由以下重量份数的组分制成：聚丙烯100份，滑石粉10份～30份，增韧剂5份～15份，成核剂0.1份～0.4份，主抗氧剂0.1份～0.5份,辅助抗氧剂0.1份～0.5份，润滑剂0.1份～0.5份，光稳定剂0.1份～0.5份，吸附剂1份～5份，热老化稳定剂1份～5份。本发明的复合材料制备方法，复配过程和加工过程简单，易于加工制备；使用普通设备可制备出既具有低VOC的特性，又具有很好的耐热氧化性能，即达到在150℃鼓风烘箱中700小时不出现粉化。

Description

一种低VOC的PP复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及车用材料技术领域，具体涉及一种低VOC的PP复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)具有密度小，硬度高，热变形温度高的优点。因容易加工和价格低廉使得其被广泛应用于汽车零部件制造等领域。随着汽车行业对材料性能要求的不断严格，环保型低VOC材料已成为汽车用零部件开发的热点和方向之一。汽车用改性PP复合材料，其产生VOC的原因主要有：(1)PP材料本身产生：一般的PP树脂是通过有机过氧化物降解法生产，树脂内残留的过氧化物会反应生成醇、醛等有机挥发物；(2)加工助剂产生：加工助剂与基体PP的相容性、耐热性差，此类加工助剂会通过析出、挥发产生VOC；(3)改性PP复合材料产生：改性PP复合材料的热稳定性差，导致PP树脂分子链在持续的热氧化过程中部分断链降解成小分子或低分子，由此产生VOC。

专利CN102049823A公开了一种低散发聚丙烯或其复合物粒子的制备方法，将PP复合材料粒子与水混合，将其加入密闭的旋转加热炉中，旋转加热到100-140℃，使得PP复合材料粒子软化，然后保持在100-140℃恒定10-15分钟，迅速开启阀门，释放压力，使PP复合材料粒子爆开，从而制备出低VOC PP复合材料。但该方法需要专用设备，且工序复杂，成本高。

专利CN1727389A和CN 102276921A公开了使用分子筛和植物纤维作为吸附剂来降低PP复合材料的VOC的技术方案，虽然能起到一定的作用，但依然存在吸附平衡问题和PP复合材料后期VOC释放的隐患。汽车对一些空调和风扇零部部件除了要求以上低VOC外，还要求材料具有很好的耐热氧化性能，即达到在150℃鼓风烘箱中700小时不出现粉化。

专利CN103740028A公开了一种抗蠕变，耐热氧老化的聚丙烯组合物及其制备方法，虽然该方案具有耐热氧老化的特点和效果，但材料不具有低VOC的特性。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种低VOC的PP复合材料，以解决上述现有技术的不足。

本发明的另一目的在于，提供一种低VOC的PP复合材料的制备方法，已解决上述现有技术的不足。

本发明实现上述目的的技术方案是：一种低VOC的PP复合材料，其由以下重量份数的组分制成：

优选的，所述的低VOC的PP复合材料由以下重量份数的组分制成：

所述聚丙烯为通过氢调法制得的均聚聚丙烯或者通过氢调法制得的共聚聚丙烯，其熔融指数为10g/10min～50g/10min，优选15g/10min～40g/10min。

所述滑石粉的粒径≤5微米，其中的二氧化硅重量百分比含量为≥60％，且所述滑石粉不采用任何表面处理剂，气味等级≤4级。

所述增韧剂选用乙烯-辛烯的共聚物，气味等级≤4级。

所述成核剂选用2,2’-亚甲基-双(4,6-二叔丁基)磷酸钠，其纯度≥99％，熔点≥400℃，挥发度≤0.5％。

所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，其中其纯度≥99％，挥发度≤0.3％。

优选的，所述主抗氧剂采用抗氧剂1010或抗氧剂1076。

所述辅助抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂，其中其纯度≥99％，挥发度≤0.2％。

优选的，所述辅助抗氧剂采用抗氧剂168。

所述润滑剂选用乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的任一种或几种的组合，纯度≥99％，挥发度≤0.1％，硬脂酸钙，硬脂酸锌的游离酸≤0.3％。

所述光稳定剂选用受阻胺类和苯并***类紫外线吸收剂的混合物，受阻胺类和苯并***类紫外线吸收剂在混合物中的重量比为1:1～1:3，优选1:1～1:2，气味等级≤4级。

所述吸附剂的孔径为0.2纳米～1纳米。

所述吸附剂选用沸石分子筛，优选疏水性沸石分子筛。

所述热老化稳定剂为活性氧化镁和镁铝水滑石的混合物，其中，所述活性氧化镁和所述镁铝水滑石的重量比为5:1～10:1，气味等级≤4级。

所述镁铝水滑石为粒径为7500目的超细镁铝水合滑石粉。

一种低VOC的PP复合材料的制备方法，其步骤如下：

1)按重量份数称取所述组分中各个成分；

2)将所述组分中的聚丙烯、增韧剂、成核剂、主抗氧剂、辅助抗氧剂、光稳定剂、耐热老化剂、润滑剂、吸附剂在高速混合机中混合3分钟～5分钟，然后加入滑石粉混合5分钟～10分钟；

3)将混合好的物料置于长径比为36:1-42:1双螺杆挤出机的主喂料口，熔融挤出造粒，挤出物料经冷却、风干、切粒、干燥后，即得所述低VOC的PP复合材料。

所述双螺杆挤出机的温度设定范围为170℃～200℃，螺杆转速为200rpm～500rpm。

优选的，所述双螺杆挤出机采用具有七个工作温区的挤出机，其各区温度为：

一区温度：170℃～175℃，

二区温度：175℃～180℃，

三区温度：180℃～185℃，

四区温度：185℃～190℃，

五区温度：190℃～195℃，

六区温度：195℃～200℃，

七区温度：200℃～195℃。

所述双螺杆挤出机末端真空度为-0.06MPa～-0.09MPa。

本发明中双螺杆挤出机的真空度设置参数，为相对其实际工作环境中的大气压的相对真空度。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明的复合材料制备方法，复配过程和加工过程简单，易于加工制备；使用普通设备可制备出既具有低VOC的特性，又具有很好的耐热氧化性能，即达到在150℃鼓风烘箱中700小时不出现粉化的效果；成品既具有很高的附加值，又具绿色环保的特点，制备成本低廉，具有较强的市场竞争力，可以广泛应用于汽车空调，风扇等零部件的制备。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地阐述。显而易见的，下述实施例仅属于本发明的一部分实施例，并非本发明的全部实施例。基于下述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

本发明的一种低VOC的PP复合材料，其由以下重量份数的组分制成：

其中，聚丙烯通过氢调法制得，熔融指数为10-50g/10min，优选15-40g/10min。选型时可选用燕山石化的K7726H、独山子石化K9928H、茂名石化的K9930H、扬子石化YpJ-3100H、YpJ-630H。

滑石粉的粒径≤5微米，二氧化硅的重量百分比含量≥60％，本发明选用的滑石粉不采用任何表面处理剂，气味≤4。如上海聚千化工有限公司的低VOC气味滑石粉。

增韧剂为乙烯-辛烯的共聚物(POE)气味≤4级。如美国陶氏公司增韧剂POE8200,增韧效果好，气味小。

成核剂为2,2’-亚甲基-双(4,6-二叔丁基)磷酸钠，其纯度≥99％，熔点≥400℃，挥发度≤0.5％。如洛阳市中达化工有限公司的高效成核剂NP-508。

主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，优选抗氧剂1010或抗氧剂1076，其中其纯度≥99％，挥发度≤0.3％，如巴斯夫抗氧剂1010或抗氧剂1076。

辅助抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂，优选抗氧剂168，其中其纯度≥99％，挥发度≤0.2％，如巴斯夫抗氧剂168。

润滑剂选自乙撑双硬脂酰胺、或硬脂酸钙，硬脂酸锌的一种或几种的组合，纯度≥99％，挥发度≤0.1％，硬脂酸钙，硬脂酸锌的游离酸≤0.3％。

光稳定剂为受阻胺类和苯并***类紫外线吸收剂的混合物，混合物中受阻胺类和苯并***类紫外线吸收剂在混合物中的重量比为1:1～1:3，优选1:1～1:2，气味≤4级，受阻胺类如汽巴公司UV770，苯并***类如汽巴公司UV326。

吸附剂为沸石分子筛，孔径0.2纳米～1纳米，优选疏水性沸石分子筛。如青岛卓新新材料有限公司的气味吸附剂XW-17。

热老化稳定剂为活性氧化镁和镁铝水滑石的混合物，混合物中活性氧化镁和镁铝水滑石的重量比为5:1～10:1，气味≤4级。镁铝水滑石为超细镁铝水合滑石粉，其粒径为7500目，如除酸剂hycite713。活性氧化镁如上海正上化工科技有限公司的高活性氧化镁M-150。

根据上述组分配比制作低VOC的PP复合材料的制备方法，步骤如下：

1)按重量份数称取各组分；

2)将组分中的聚丙烯、增韧剂、成核剂、主抗氧剂、辅助抗氧剂、光稳定剂、耐热老化剂、润滑剂、吸附剂在高速混合机中混合3分钟～5分钟，然后加入滑石粉混合5分钟～10分钟；

3)将混合好的物料置于长径比为36:1-42:1双螺杆挤出机的主喂料口，熔融挤出造粒，挤出物料经冷却、风干、切粒、干燥后，即得成品，其中，双螺杆挤出机采用具有七个工作温区的挤出机，其温度设定范围为170℃～200℃，螺杆转速为200rpm～500rpm，末端真空度为-0.06MPa～-0.09MPa。

上述组分还有如下优选方案：

下面根据上述组分优选方案对各个组分按下表1选型后生成实施例1和实施例2，以便对本发明的方案进行深入阐述。其中，实施例1对应一组与其进行比对的对比例1，实施例2对应一组与其进行参考比对的对比例2：

实施例1和2、对比例1和2的组分构成如下表1：

表1

上述实施例1和2、对比例1和2的制备步骤如下：

1)按表1中各组分的重量份数称取各组分原料；

2)将聚丙烯、增韧剂、成核剂、主抗氧剂、辅助抗氧剂、光稳定剂、耐热老化剂、润滑剂、吸附剂在高速混合机中混合3分钟，然后加入滑石粉再混合5分钟；

3)将上述混合好的物料置于长径比为36:1的双螺杆挤出机的主喂料口熔融挤出造粒，挤出物料经冷却、风干、切粒、干燥后即得产品。

其中，双螺杆挤出机的螺杆转速为300rpm，挤出机末端真空度为-0.08MPa。挤出机温度设定范围为170℃～200℃，各个温区范围为：

一区温度：170℃，

二区温度：175℃，

三区温度：180℃，

四区温度：185℃，

五区温度：190℃，

六区温度：195℃，

七区温度：195℃

对实施例1和2、对比例1和2的产品进行测试后得到下表2的结果：

性能参数	实施例1	实施例2	对比例1	对比例2
					拉伸强度(MPa)	22.4	23.1	22.0	23.0
弯曲强度(MPa)	37.0	42.5	35	42.1
					缺口冲击强度(KJ/m2)	13.6	14.8	12.5	13.4
150℃烘箱老化时出现粉化时间(h)	800	850	300	290
					VOC(微克/克)	0.021	0.025	0.323	0.364

表2

根据上述测试结果可知，本发明由于原材料选择的优化，以及吸附剂，耐热老化剂的加入，结合工艺步骤的优化，使得产品材料出现粉化的时间大大加长。耐热老化性能大大改善，同时材料的VOC的数值也大大降低，达到汽车零部件的要求。

本发明的低VOC的PP复合材料复配过程和加工过程简单，易于加工制备，提出了的低VOC的PP复合材料的制备方法只需使用普通设备即可制备出既具有低VOC的特性，又具有优良耐热氧化性能的产品。产品在150℃鼓风烘箱中700小时不出现粉化，使材料既具有很高的附加值和绿色环保的特性，还具有低成本的优势，增强了产品的市场竞争力，可以广泛应用于汽车空调，风扇等零部件的制备。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于使本领域技术人员了解本发明的内容并据此得以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低VOC的PP复合材料，其特征在于：由以下重量份数的组分制成：

2.如权利要求1所述的一种低VOC的PP复合材料，其特征在于：所述聚丙烯为通过氢调法制得的均聚聚丙烯或者通过氢调法制得的共聚聚丙烯，其熔融指数为10g/10min～50g/10min。

3.如权利要求1所述的一种低VOC的PP复合材料，其特征在于：所述滑石粉的粒径≤5微米，其中的二氧化硅的重量百分比含量≥60％，且所述滑石粉不采用任何表面处理剂，气味等级≤4级；

所述增韧剂选用乙烯-辛烯的共聚物，气味等级≤4级；

所述成核剂选用2,2’-亚甲基-双(4,6-二叔丁基)磷酸钠，其纯度≥99％，熔点≥400℃，挥发度≤0.5％；

所述主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，其中其纯度≥99％，挥发度≤0.3％；

所述辅助抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂，其中其纯度≥99％，挥发度≤0.2％。

4.如权利要求1所述的一种低VOC的PP复合材料，其特征在于：所述润滑剂选用乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的任一种或几种的组合，纯度≥99％，挥发度≤0.1％，硬脂酸钙，硬脂酸锌的游离酸≤0.3％。

5.如权利要求1所述的一种低VOC的PP复合材料，其特征在于：所述光稳定剂选用受阻胺类和苯并***类紫外线吸收剂的混合物，受阻胺类和苯并***类紫外线吸收剂在混合物中的重量比为1:1～1:3，气味等级≤4级。

6.如权利要求1所述的一种低VOC的PP复合材料，其特征在于：所述吸附剂选用沸石分子筛，孔径为0.2纳米～1纳米。

7.如权利要求1所述的一种低VOC的PP复合材料，其特征在于：所述热老化稳定剂为活性氧化镁和镁铝水滑石的混合物，其中，所述活性氧化镁和所述镁铝水滑石的重量比为5:1～10:1，气味等级≤4级。

8.如权利要求1至7任一项所述的一种低VOC的PP复合材料的制备方法，其特征在于：制备步骤如下：

1)按重量份数称取所述组分中各个成分；

2)将所述组分中的聚丙烯、增韧剂、成核剂、主抗氧剂、辅助抗氧剂、光稳定剂、耐热老化剂、润滑剂、吸附剂在高速混合机中混合3分钟～5分钟，然后加入滑石粉混合5分钟～10分钟；

3)将混合好的物料置于双螺杆挤出机的主喂料口，熔融挤出造粒，挤出物料经冷却、风干、切粒、干燥后，即得成品。

9.如权利要求8所述的一种低VOC的PP复合材料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机的长径比为36:1～42:1，温度设定范围为170℃～200℃，螺杆转速为200rpm～500rpm，挤出机末端真空度为-0.06MPa～-0.09MPa。

10.如权利要求9所述的一种低VOC的PP复合材料的制备方法，其特征在于：所述双螺杆挤出机采用具有七个工作温区的挤出机，其各区温度为：

一区温度：170℃～175℃，

二区温度：175℃～180℃，

三区温度：180℃～185℃，

四区温度：185℃～190℃，

五区温度：190℃～195℃，

六区温度：195℃～200℃，

七区温度：200℃～195℃。