CN107022146A - 一种低voc的玻璃纤维增强pp材料及其制备方法 - Google Patents

一种低voc的玻璃纤维增强pp材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种低VOC的玻璃纤维增强PP材料及其制备方法。本发明以PP材料为基料，通过萃取剂母粒的加入，在不改变设备的前提下，将VOC从材料内部排除而不是通过多孔物的吸附或者除味剂的遮蔽残留在材料内，此方法降低VOC的效果好，且不用增加加工工艺的复杂程度，并且萃取剂母粒的用量少，添加1.5～3.5重量份的萃取剂母粒即可满足大众PV3900和PV3341的要求；接枝剂、抗氧剂、玻璃纤维的加入提高了PP材料的力学性能，拉伸强度在94MPa以上，断裂伸长率在3.1％以上，弯曲模量在7800MPa以上，熔融指数在3.4g/10min以上，冲击强度在10.5KJ/m2以上。

Description

一种低VOC的玻璃纤维增强PP材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种低VOC的玻璃纤维增强PP材料及其制备方法。
背景技术
VOC是常温下挥发性有机化合物(volatileorganiccompounds)的英文缩写，如三氯乙烯、四氯乙烯、甲醛、甲苯、苯、二甲苯等，其他还有乙醇类及酮类等各种物质。这些化学物质具有易挥发(易干燥)、亲油性(容易去油污)等特点，利用这些特点，在产业界被广泛用作涂料、粘合剂等的溶剂或清洗剂。但是，这些化学物质会对人的神经***、免疫***、内分泌***等造成侵害，严重的还可能致癌。
目前国内市场降低材料中的VOC普遍采用的方式有固着吸附、遮盖掩饰、化学除味等方式，但是这些方式VOC还是会残留在材料内，无法排除。还有的供应商为了降低材料中的VOC，采用高温烘烤的方法进行脱挥处理，但是这种方法会造成材料性能的降低。目前国内几家较大的改性厂采用通惰性气体脱挥的方法，但此方法对设备要求比较高，工艺复杂。
CN106117786A提供了一种低VOC低密度玻纤增强聚丙烯复合材料及应用，包括聚丙烯35-75份、空心玻璃微珠4.5-6份、玻璃纤维15-45份、滑石粉0-5份、抗氧化剂0.2-0.5份、抗紫外助剂0.3-0.5份、相容剂2-4份、VOC抑制剂3-4份，其中所述VOC抑制剂包括纳米光触媒、凹凸棒土、海泡石和硅藻土，通过VOC抑制剂的多孔结构吸附有机挥发气体，VOC还会残留于材料内部。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种低VOC的玻璃纤维增强PP材料，萃取剂母粒的用量少，使玻璃纤维增强PP材料中VOC含量有效降低。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种低VOC的玻璃纤维增强PP材料，按重量份计，包括以下制备原料：
PP58～80份，例如58份、59份、60份、61份、62份、63份、64份、65份、66份、67份、68份、69份、70份、71份、72份、73份、74份、75份、76份、77份、78份、79份、80份；
玻璃纤维10～40份，例如10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份；
接枝剂5～10份，例如5份、6份、7份、8份、9份、10份；
抗氧剂剂0.2～0.5份，例如0.2份、0.3份、0.4份、0.5份
萃取剂母粒1.5～3.5份，例如1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份、2份、2.1份、2.2份、2.3份、2.4份、2.5份、2.6份、2.7份、2.8份、2.9份、3份。
本发明所指的低VOC的玻璃纤维增强PP材料意指VOC含量低于50ugC/g，更进一步地是VOC含量低于30ugC/g。
本发明以PP材料为基料，采用玻璃纤维进行改性增强，通过萃取剂母粒的加入，在不改变设备的前提下，将VOC从材料内部排除而不是通过多孔物的吸附或者除味剂的遮蔽残留在材料内，此方法降低VOC的效果要比其他方法好，而且不用增加加工工艺的复杂程度，并且萃取剂母粒的用量少，添加1.5～3.5重量份的萃取剂母粒即可满足大众PV3900和PV3341的要求。
其中，萃取剂母粒的降低VOC的原理为，含有萃取剂母粒的基料受热软化在剪切作用下释放出低沸点的萃取剂，萃取剂与基料中的VOC在螺杆剪切作用下接触混合，互溶萃取，受热后气化成大量微泡，含有VOC的微泡在负压作用下被抽离去除。
本发明中，所述的PP可以为均聚聚丙烯(PP-H)、嵌段共聚聚丙烯(PP-B)和无规共聚聚丙烯(PP-R)，优选地，PP为氢调法生产的PP树脂，相对于有机过氧化降解法生产的PP材料，氢调法制备的PP-H树脂作为基料，其基料本身VOC的含量低。
本发明中，所述的接枝剂为BONDYRAM 1001、ADDIBOND 100PP或BONDYRAM 1001与ADDIBOND 100PP的混合物。AddiBond 100PP主要用于玻纤增强PP、矿物及木粉填充PP等复合材料改善界面的相容性和亲合性，作为高分子偶联剂和粘合剂，可以大幅度提高填充或增强聚丙烯的机械力学性能及耐热性能。
本发明中，所述萃取剂母粒为SOLV40-01和/或LDV1040，该类萃取剂母粒的熔点低，载体易挥发，不易残留在树脂内。
本发明中，所述的抗氧剂为IRGANOX 1010和/或SONGNOX 11B，此类抗氧剂的抗氧化性能优，防止树脂受热裂解，与树脂相容性佳，不会额外增加VOC的来源
本发明的目的之二在于提供一种低VOC的玻璃纤维增强PP材料的制备方法，包括如下步骤：按重量份计，将58～80份的PP、1.5～3.5份的萃取剂母粒、5～10份的接枝剂、0.2～0.5份的抗氧剂依次加入混合机中混合，将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的侧喂料口加入10～40份的玻璃纤维，经挤出、切粒、过筛、干燥得到低VOC的玻璃纤维增强PP材料。
其中，所述混合机的搅拌速度为200～300r/min，例如200r/min、210r/min、220r/min、230r/min、240r/min、250r/min、260r/min、270r/min、280r/min、290r/min、300r/min。
其中，所述双螺杆挤出机的模孔为12～17个；优选地，所述双螺杆挤出机的挤出温度为100～230℃双螺杆挤出机的前区的挤出温度低，为100～120℃，低的挤出温度可以避免萃取剂母粒中的萃取剂成分过早气化而减弱其萃取功效。
优选地，所述螺杆挤出机的转速为400～500r/min，例如400r/min、410r/min、420r/min、430r/min、440r/min、450r/min、460r/min、470r/min、480r/min、490r/min、500r/min。
优选地，所述双螺杆挤出机的挤出温度为三段控温，第一段温度为100℃，第二段温度为120℃，第三段温度为230℃，这样避免了萃取剂母粒中萃取剂成分的过早气化，最大限度的发挥其萃取功效。
优选地，本发明的低VOC的玻璃纤维增强PP材料，包括如下步骤：按重量份计，将58～80份的PP、1.5～3.5份的萃取剂母粒、5～10份的接枝剂、0.2～0.5份的抗氧剂依次加入混合机中混合，将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，所述混合机的搅拌速度为200～300r/min，在双螺杆挤出机的侧喂料口加入10～40份的玻璃纤维，所述双螺杆挤出机的模孔为12～17个，所述螺杆挤出机的转速为400～500r/min，所述双螺杆挤出机的挤出温度为100～230℃，所述双螺杆挤出机的挤出温度为三段控温，第一段为第一区域，第一段温度为100℃，第二段为第二区域，第二段温度为120℃，第三段为第三～第十一区域，第三段温度为230℃，经挤出、切粒、过筛、干燥得到低VOC的玻璃纤维增强PP材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)萃取剂母粒的加入，有效降低了玻璃纤维增强PP材料中VOC的含量，其含量在30ugC/g以下。
(2)萃取剂母粒的用量少，只需添加1.5～3.5重量份的萃取剂母粒即可满足大众PV3900和PV3341的要求。
(3)接枝剂、抗氧剂、玻璃纤维的加入提高了PP材料的力学性能，拉伸强度在94MPa以上，断裂伸长率在3.1％以上，弯曲模量在7800MPa以上，熔融指数在3.4g/10min以上，冲击强度在10.5KJ/m2以上。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。
实施例1
按重量份计，将58.5份的PP、1.5份的萃取剂母粒、5份的接枝剂、0.3份的抗氧剂依次加入高速混合机中，以200r/min的速度混合0.25h，将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，将40份的玻璃纤维在三号侧喂料口加入，控制螺杆转速为450r/min，控制挤出温度为：第一区域100℃，第二区域120℃，第三～第十一区域温度为230℃，挤出机挤出时使用的真空泵的压力>0.08Mpa，将挤出的物料经切粒、过筛、干燥后制备得到低VOC的玻璃纤维增强PP材料。
实施例2
按重量份计，将60份的PP、2.5份的萃取剂母粒、6份的接枝剂、0.3份的抗氧剂依次加入高速混合机中，以250r/min的速度混合0.25h，将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，将30份的玻璃纤维在三号侧喂料口加入，控制螺杆转速为500r/min，控制挤出温度为：第一区域110℃，第二区域120℃，第三～第十一区域温度为230℃，挤出机挤出时使用的真空泵的压力>0.08Mpa，将挤出的物料经切粒、过筛、干燥后制备得到低VOC的玻璃纤维增强PP材料。
实施例3
按重量份计，将70份的PP、3.5份的萃取剂母粒、8份的接枝剂、0.4份的抗氧剂依次加入高速混合机中，以300r/min的速度混合0.25h，将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，将40份的玻璃纤维在三号侧喂料口加入，控制螺杆转速为460r/min，控制挤出温度为：第一区域100℃，第二区域120℃，第三～第十一区域温度为230℃，挤出机挤出时使用的真空泵的压力>0.08Mpa，将挤出的物料经切粒、过筛、干燥后制备得到低VOC的玻璃纤维增强PP材料。
实施例4
按重量份计，将80份的PP、2.6份的萃取剂母粒、10份的接枝剂、0.5份的抗氧剂依次加入高速混合机中，以220r/min的速度混合0.25h，将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，将10份的玻璃纤维在三号侧喂料口加入，控制螺杆转速为450r/min，控制挤出温度为：第一区域100℃，第二区域120℃，第三～第十一区域温度为230℃，挤出机挤出时使用的真空泵的压力>0.08Mpa，将挤出的物料经切粒、过筛、干燥后制备得到低VOC的玻璃纤维增强PP材料。
对比例1
按重量份计，将58.5份的PP、5份的接枝剂、0.3份的抗氧剂依次加入高速混合机中，以200r/min的速度混合0.25h，将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，将40份的玻璃纤维在三号侧喂料口加入，控制螺杆转速为450r/min，控制挤出温度为：第一区域100℃，第二区域120℃，第三～第十一区域温度为230℃，挤出机挤出时使用的真空泵的压力>0.08Mpa，将挤出的物料经切粒、过筛、干燥后制备得到玻璃纤维增强PP材料。
将实施例1-4制得的低VOC的玻璃纤维增强PP材料以及对比例1制得的PP材料进行性能测试及VOC测试，测试结果如表1所示。
表1
由表1数据可以看出，相对于对比例中不加萃取剂母粒和不加玻璃纤维制得的PP材料，本发明制备的低VOC的玻璃纤维增强PP材料萃取剂母粒的加入，有效降低了玻璃纤维增强PP材料中VOC的含量，其含量在30ugC/g以下；萃取剂母粒的用量少，只需添加1.5～3.5重量份的萃取剂母粒即可满足大众PV3900和PV3341的要求；接枝剂、热稳定剂、玻璃纤维的加入提高了PP材料的力学性能，拉伸强度在94MPa以上，断裂伸长率在3.1％以上，弯曲模量在7800MPa以上，熔融指数在3.4g/10min以上，冲击强度在10.5KJ/m2以上。
本发明的玻璃纤维增强PP材料降低VOC的方法是在不改变设备的前提下，将VOC从材料内部排除而不是通过多孔物的吸附或者除味剂的遮蔽残留在材料内，此方法降低VOC的效果好，而且不用增加加工工艺的复杂程度。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种低VOC的玻璃纤维增强PP材料，其特征在于，按重量份计，包括以下制备原料：
2.根据权利要求1所述的低VOC的玻璃纤维增强PP材料，其特征在于，所述PP为氢调法生产的PP树脂。
3.根据权利要求1或2所述的低VOC的玻璃纤维增强PP材料，其特征在于，所述接枝剂为BONDYRAM 1001、ADDIBOND 100PP或BONDYRAM 1001与ADDIBOND 100PP的混合物。
4.根据权利要求1-3之一所述的低VOC的玻璃纤维增强PP材料，其特征在于，所述萃取剂母粒为SOLV40-01和/或LDV1040。
5.根据权利要求1-4之一所述的低VOC的玻璃纤维增强PP材料，其特征在于，所述抗氧剂为IRGANOX 1010和/或SONGNOX 11B。
6.一种如权利要求1-5之一所述的低VOC的玻璃纤维增强PP材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按重量份计，将58～80份的PP、1.5～3.5份的萃取剂母粒、5～10份的接枝剂、0.2～0.5份的抗氧剂依次加入混合机中混合，将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的侧喂料口加入10～40份的玻璃纤维，经挤出、切粒、过筛、干燥得到低VOC的玻璃纤维增强PP材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述混合机的搅拌速度为200～300r/min。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的模孔为12～17个；
优选地，所述双螺杆挤出机的挤出温度为100～230℃；
优选地，所述螺杆挤出机的转速为400～500r/min。
9.根据权利要求6-8之一所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的挤出温度为三段控温，第一段温度为100℃，第二段温度为120℃，第三段温度为230℃。
10.根据权利要求6-9之一所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按重量份计，将58～80份的PP、1.5～3.5份的萃取剂母粒、5～10份的接枝剂、0.2～0.5份的抗氧剂依次加入混合机中混合，将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，所述混合机的搅拌速度为200～300r/min，在双螺杆挤出机的侧喂料口加入10～40份的玻璃纤维，所述双螺杆挤出机的模孔为12～17个，所述螺杆挤出机的转速为400～500r/min，所述双螺杆挤出机的挤出温度为100～230℃，所述双螺杆挤出机的挤出温度为三段控温，第一段温度为100℃，第二段温度为120℃，第三段温度为230℃，经挤出、切粒、过筛、干燥得到低VOC的玻璃纤维增强PP材料。
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