CN108841076A - 一种低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法，涉及高分子材料技术领域。本发明低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料由以下原料制成：改性聚丙烯、无机填料、玻璃微珠、改性海泡石、改性电气石粉、润滑剂、硬脂酸锌、偶联交链剂、抗氧化剂。本发明聚丙烯复合材料是一种低散发有机物(苯类和醛类8种物质均很低)、阻燃性能好、低气味的材料，本发明材料能够广泛应用于汽车工业尤其是用于新能源汽车内外装饰材料，不会造成环境污染，绿色环保，保证使用者的人体健康。

Description

一种低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(PP)材料改性技术的快速发展，广泛应用于汽车工业尤其是用于汽车内外装饰材料。随着汽车行业的发展，人们对汽车提出了更高的要求：轻型、节能、美观、安全、环保等。但由于聚丙烯材料在不同程度上会释放出含某些难闻气味或对人体健康有害的挥发性物质，因此受到消费者越来越多的质疑。对此，国家越来越重视。
2012年3月1日，GB/T27630-2011《乘用车内空气质量评价指南》开始实施，提出了对整车车厢里空气里的苯类和醛类8种物质的限值要求。汽车内饰件是汽车车厢里面主要的空气污染源之一，而改性聚丙烯材料又是制造汽车内饰件的主要材料之一，因此制备低气味、低挥发性有机物(苯类和醛类8种物质)的改性聚丙烯材料成为改性塑料一个新热点。目前对于低散发聚丙烯的研究已有很多报道，
为此，开发一种低散发有机物(苯类和醛类8种物质均很低)、阻燃性能好、低气味甚至无气味的聚丙烯材料十分重要且具有现实意义。
发明内容
针对现有技术中技术问题，本发明提供一种低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料，所述低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料由以下重量份的原料制成：改性聚丙烯50-90份、无机填料10-20份、玻璃微珠8-12份、改性海泡石5-12份、改性电气石粉5-10份、润滑剂2-5份、硬脂酸锌1-4份、偶联交链剂2-6份、抗氧化剂2-5份。
优选的，所述低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料由以下重量份的原料制成：改性聚丙烯60-80份、无机填料13-18份、玻璃微珠9-11份、改性海泡石7-10份、改性电气石粉6-8份、润滑剂3-4份、硬脂酸锌2-3份、偶联交链剂3-5份、抗氧化剂3-4份。
优选的，所述低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料由以下重量份的原料制成：改性聚丙烯70份、无机填料15份、玻璃微珠10份、改性海泡石8份、改性电气石粉8份、润滑剂3.5份、硬脂酸锌2.5份、偶联交链剂4份、抗氧化剂3.5份。
优选的，所述改性聚丙烯是由滑石粉填充聚丙烯而成，由聚丙烯95-105份、相容剂POE12份、滑石粉22-25份混合而成。
优选的，所述改性海泡石的改性方法为：将十二烷基苯磺酸钠1-2份和18-22份聚乙烯二醇加入l-2mol/L硝酸锌溶液500ml混合溶解，形成微乳液；依次加入海泡石粉70-78份和2mol/L氢氧化钠溶液500ml，反应7-9h；将反应产物抽滤、洗涤、干燥，于550℃灼烧1.5h，冷却，即可。
优选的，所述改性电气石粉的改性方法为：按重量比1.1：0.2称取负离子粉与偶联剂，置于三颈烧瓶中，以无水乙醇为溶剂，搅拌，于75℃下加热回流2.5h，抽滤，分别用水、乙醇洗涤后，置于真空烘箱中烘干，制得改性电气石粉。
优选的，所述无机填料为碳酸钙、硅灰石、钛白粉、滑石粉中的至少一种。
优选的，所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂、芳胺类抗氧化剂、亚磷酸酯胺抗氧化剂、硬脂酸锌抗氧化剂、有机硅油中的一种。
优选的，所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、聚乙烯蜡和白油中的一种；所述偶联交链剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐、聚乙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐、三元乙丙橡胶、二乙烯基苯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的至少一种。
一种低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将改性聚丙烯、无机填料、玻璃微珠、改性海泡石加入到高速混合机中60-75℃高速混合5-8min，高速混合机的混合速度650-700r/min，冷却至室温，得到预混物；
S3、将润滑剂、硬脂酸锌、偶联交链剂、抗氧化剂加入步骤S2得到预混物中，40-50℃低速搅拌3-4min，搅拌速度300-350r/min，再速度650-700r/min搅拌至温度升至75-80℃停止，升温速度为4℃/min，得到混合物，冷却至室温，将混合物经过主喂料斗加入双螺杆挤出机中，将改性负离子粉经过第一段自然排气口侧边加入，经熔融、挤出、干燥，即可；其中，挤出机料筒温度为190-210℃、螺杆转速为400-450r/min、主机转速为18-20Hz，真空度为-0.08MPa。
本发明提供一种低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
本发明聚丙烯复合材料是一种低散发有机物(苯类和醛类8种物质均很低)、阻燃性能好、低气味的材料，本发明材料能够广泛应用于汽车工业尤其是用于新能源汽车内外装饰材料，不会造成环境污染，绿色环保，保证使用者的人体健康；
本发明聚丙烯复合材料采用改性聚丙烯、改性海泡石、改性电气石粉，配合无机填料、玻璃微珠、润滑剂、硬脂酸锌、偶联交链剂、抗氧化剂，通过科学配比，改性海泡石、改性电气石粉用量少，对聚丙烯材料力学性能影响很小，海泡石经过改性后具有多空结构，有效吸收基材聚丙烯中残留的单体、分解物、有机酸，达到明显的除味效果，利用多空结构的高比表面积和对散发的高吸附容量，改性过程中表面附着生成的纳米氧化锌，纳米氧化锌能够对有机物散发的光催化分解，实现对有机物散发污染物的原位分解，达到持久低散发净化的目的；电气石粉经过改性，能够改善粉末的表面性能，使得粉末与聚丙烯基体结合良好，对机械性能影响小，电气石粉经过改性后其周围存在永久性静电场，电离空气持续的产生负离子，对聚丙烯材料中小分子挥发物起到电性中和、氧化还原反应、物理吸附等作用，有效改善聚丙烯复合材料的气味，满足汽车内饰的使用标准。
本发明中使用的原材料易于采购，经济、环保、高效、吸附气味持续性好，后续应用十分广泛，降低生产成本。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料由以下重量份的原料制成：改性聚丙烯50份、无机填料10份、玻璃微珠8份、改性海泡石5份、改性电气石粉5份、润滑剂2份、硬脂酸锌1份、偶联交链剂2份、抗氧化剂2份；
其中，改性聚丙烯是由滑石粉填充聚丙烯而成，由聚丙烯95份、相容剂POE12份、滑石粉22份混合而成；改性海泡石的改性方法为：将十二烷基苯磺酸钠1和18份聚乙烯二醇加入lmol/L硝酸锌溶液500ml混合溶解，形成微乳液；依次加入海泡石粉70份和2mol/L氢氧化钠溶液500ml，反应7h；将反应产物抽滤、洗涤、干燥，于550℃灼烧1.5h，冷却，即可；改性电气石粉的改性方法为：按重量比1.1：0.2称取负离子粉与偶联剂，置于三颈烧瓶中，以无水乙醇为溶剂，搅拌，于75℃下加热回流2.5h，抽滤，分别用水、乙醇洗涤后，置于真空烘箱中烘干，制得改性电气石粉；
无机填料为碳酸钙；抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂；润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺；偶联交链剂为乙烯-辛烯共聚物；
本实施例低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将改性聚丙烯、无机填料、玻璃微珠、改性海泡石加入到高速混合机中60℃高速混合5min，高速混合机的混合速度650r/min，冷却至室温，得到预混物；
S3、将润滑剂、硬脂酸锌、偶联交链剂、抗氧化剂加入步骤S2得到预混物中，40℃低速搅拌3min，搅拌速度300r/min，再速度650r/min搅拌至温度升至75℃停止，升温速度为4℃/min，得到混合物，冷却至室温，将混合物经过主喂料斗加入双螺杆挤出机中，将改性负离子粉经过第一段自然排气口侧边加入，经熔融、挤出、干燥，即可；其中，挤出机料筒温度为190℃、螺杆转速为400r/min、主机转速为18Hz，真空度为-0.08MPa。
实施例2：
本实施例低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料由以下重量份的原料制成：改性聚丙烯90份、无机填料20份、玻璃微珠12份、改性海泡石12份、改性电气石粉10份、润滑剂5份、硬脂酸锌4份、偶联交链剂6份、抗氧化剂5份；
其中，改性聚丙烯是由滑石粉填充聚丙烯而成，由聚丙烯105份、相容剂POE12份、滑石粉25份混合而成；改性海泡石的改性方法为：将十二烷基苯磺酸钠2g和22g聚乙烯二醇加入2mol/L硝酸锌溶液500ml混合溶解，形成微乳液；依次加入海泡石粉78g和2mol/L氢氧化钠溶液500ml，反应9h；将反应产物抽滤、洗涤、干燥，于550℃灼烧1.5h，冷却，即可；改性电气石粉的改性方法为：按重量比1.1：0.2称取负离子粉与偶联剂，置于三颈烧瓶中，以无水乙醇为溶剂，搅拌，于75℃下加热回流2.5h，抽滤，分别用水、乙醇洗涤后，置于真空烘箱中烘干，制得改性电气石粉；
无机填料为硅灰石；抗氧化剂为芳胺类抗氧化剂；润滑剂为聚乙烯蜡；偶联交链剂为乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐；
本实施例低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将改性聚丙烯、无机填料、玻璃微珠、改性海泡石加入到高速混合机中75℃高速混合8min，高速混合机的混合速度700r/min，冷却至室温，得到预混物；
S3、将润滑剂、硬脂酸锌、偶联交链剂、抗氧化剂加入步骤S2得到预混物中，50℃低速搅拌4min，搅拌速度350r/min，再速度700r/min搅拌至温度升至80℃停止，升温速度为4℃/min，得到混合物，冷却至室温，将混合物经过主喂料斗加入双螺杆挤出机中，将改性负离子粉经过第一段自然排气口侧边加入，经熔融、挤出、干燥，即可；其中，挤出机料筒温度为210℃、螺杆转速为450r/min、主机转速为20Hz，真空度为-0.08MPa。
实施例3：
本实施例低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料由以下重量份的原料制成：改性聚丙烯70份、无机填料15份、玻璃微珠10份、改性海泡石8份、改性电气石粉8份、润滑剂3.5份、硬脂酸锌2.5份、偶联交链剂4份、抗氧化剂3.5份；
其中，改性聚丙烯是由滑石粉填充聚丙烯而成，由聚丙烯100份、相容剂POE12份、滑石粉24份混合而成；改性海泡石的改性方法为：将十二烷基苯磺酸钠1.5份和20份聚乙烯二醇加入l.5mol/L硝酸锌溶液500ml混合溶解，形成微乳液；依次加入海泡石粉74份和2mol/L氢氧化钠溶液500ml，反应8h；将反应产物抽滤、洗涤、干燥，于550℃灼烧1.5h，冷却，即可；改性电气石粉的改性方法为：按重量比1.1：0.2称取负离子粉与偶联剂，置于三颈烧瓶中，以无水乙醇为溶剂，搅拌，于75℃下加热回流2.5h，抽滤，分别用水、乙醇洗涤后，置于真空烘箱中烘干，制得改性电气石粉；
无机填料为碳酸钙、硅灰石、滑石粉按照质量比1:1:1复配而成；抗氧化剂为亚磷酸酯胺抗氧化剂；润滑剂为白油；偶联交链剂为聚乙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐、三元乙丙橡胶按照质量比1:1:1复配而成；
本实施例低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将改性聚丙烯、无机填料、玻璃微珠、改性海泡石加入到高速混合机中68℃高速混合6.5min，高速混合机的混合速度680r/min，冷却至室温，得到预混物；
S3、将润滑剂、硬脂酸锌、偶联交链剂、抗氧化剂加入步骤S2得到预混物中，45℃低速搅拌3.5min，搅拌速度330r/min，再速度680r/min搅拌至温度升至77℃停止，升温速度为4℃/min，得到混合物，冷却至室温，将混合物经过主喂料斗加入双螺杆挤出机中，将改性负离子粉经过第一段自然排气口侧边加入，经熔融、挤出、干燥，即可；其中，挤出机料筒温度为200℃、螺杆转速为425r/min、主机转速为19Hz，真空度为-0.08MPa。
实施例4：
本实施例低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料由以下重量份的原料制成：改性聚丙烯60份、无机填料13份、玻璃微珠9份、改性海泡石7份、改性电气石粉6份、润滑剂3份、硬脂酸锌2份、偶联交链剂3份、抗氧化剂3份；
其中，改性聚丙烯是由滑石粉填充聚丙烯而成，由聚丙烯97份、相容剂POE12份、滑石粉23份混合而成；改性海泡石的改性方法为：将十二烷基苯磺酸钠1份和18份聚乙烯二醇加入lmol/L硝酸锌溶液500ml混合溶解，形成微乳液；依次加入海泡石粉70份和2mol/L氢氧化钠溶液500ml，反应7h；将反应产物抽滤、洗涤、干燥，于550℃灼烧1.5h，冷却，即可；改性电气石粉的改性方法为：按重量比1.1：0.2称取负离子粉与偶联剂，置于三颈烧瓶中，以无水乙醇为溶剂，搅拌，于75℃下加热回流2.5h，抽滤，分别用水、乙醇洗涤后，置于真空烘箱中烘干，制得改性电气石粉；
无机填料为碳酸钙、硅灰石、钛白粉按照质量比1:1:1复配而成；抗氧化剂为硬脂酸锌抗氧化剂；润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺；偶联交链剂为乙烯-辛烯共聚物、聚乙烯接枝马来酸酐N,N-亚甲基双丙烯酰胺按照质量比1:1:1复配而成；
本实施例低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将改性聚丙烯、无机填料、玻璃微珠、改性海泡石加入到高速混合机中68℃高速混合6.5min，高速混合机的混合速度680r/min，冷却至室温，得到预混物；
S3、将润滑剂、硬脂酸锌、偶联交链剂、抗氧化剂加入步骤S2得到预混物中，45℃低速搅拌3.5min，搅拌速度330r/min，再速度680r/min搅拌至温度升至77℃停止，升温速度为4℃/min，得到混合物，冷却至室温，将混合物经过主喂料斗加入双螺杆挤出机中，将改性负离子粉经过第一段自然排气口侧边加入，经熔融、挤出、干燥，即可；其中，挤出机料筒温度为200℃、螺杆转速为425r/min、主机转速为19Hz，真空度为-0.08MPa。
实施例5：
本实施例低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料由以下重量份的原料制成：改性聚丙烯80份、无机填料18份、玻璃微珠11份、改性海泡石10份、改性电气石粉8份、润滑剂4份、硬脂酸锌3份、偶联交链剂5份、抗氧化剂4份；
其中，改性聚丙烯是由滑石粉填充聚丙烯而成，由聚丙烯95-105份、相容剂POE12份、滑石粉24份混合而成；改性海泡石的改性方法为：将十二烷基苯磺酸钠2份和22份聚乙烯二醇加入2mol/L硝酸锌溶液500ml混合溶解，形成微乳液；依次加入海泡石粉78份和2mol/L氢氧化钠溶液500ml，反应9h；将反应产物抽滤、洗涤、干燥，于550℃灼烧1.5h，冷却，即可；改性电气石粉的改性方法为：按重量比1.1：0.2称取负离子粉与偶联剂，置于三颈烧瓶中，以无水乙醇为溶剂，搅拌，于75℃下加热回流2.5h，抽滤，分别用水、乙醇洗涤后，置于真空烘箱中烘干，制得改性电气石粉；
无机填料为硅灰石、钛白粉、滑石粉按照质量比1:1:1复配而成；抗氧化剂为有机硅油；润滑剂为聚乙烯蜡；偶联交链剂为乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐、聚乙烯接枝马来酸酐、二乙烯基苯按照质量比1:1:1复配而成；
本实施例低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将改性聚丙烯、无机填料、玻璃微珠、改性海泡石加入到高速混合机中68℃高速混合6.5min，高速混合机的混合速度680r/min，冷却至室温，得到预混物；
S3、将润滑剂、硬脂酸锌、偶联交链剂、抗氧化剂加入步骤S2得到预混物中，45℃低速搅拌3.5min，搅拌速度330r/min，再速度680r/min搅拌至温度升至77℃停止，升温速度为4℃/min，得到混合物，冷却至室温，将混合物经过主喂料斗加入双螺杆挤出机中，将改性负离子粉经过第一段自然排气口侧边加入，经熔融、挤出、干燥，即可；其中，挤出机料筒温度为200℃、螺杆转速为425r/min、主机转速为19Hz，真空度为-0.08MPa。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料由以下重量份的原料制成：改性聚丙烯50-90份、无机填料10-20份、玻璃微珠8-12份、改性海泡石5-12份、改性电气石粉5-10份、润滑剂2-5份、硬脂酸锌1-4份、偶联交链剂2-6份、抗氧化剂2-5份。
2.根据权利要求1所述的低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料由以下重量份的原料制成：改性聚丙烯60-80份、无机填料13-18份、玻璃微珠9-11份、改性海泡石7-10份、改性电气石粉6-8份、润滑剂3-4份、硬脂酸锌2-3份、偶联交链剂3-5份、抗氧化剂3-4份。
3.根据权利要求1所述的低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料由以下重量份的原料制成：改性聚丙烯70份、无机填料15份、玻璃微珠10份、改性海泡石8份、改性电气石粉8份、润滑剂3.5份、硬脂酸锌2.5份、偶联交链剂4份、抗氧化剂3.5份。
4.根据权利要求1所述的低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述改性聚丙烯是由滑石粉填充聚丙烯而成，由聚丙烯95-105份、相容剂POE12份、滑石粉22-25份混合而成。
5.根据权利要求1所述的低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述改性海泡石的改性方法为：将十二烷基苯磺酸钠1-2份和18-22份聚乙烯二醇加入l-2mol/L硝酸锌溶液500ml混合溶解，形成微乳液；依次加入海泡石粉70-78份和2mol/L氢氧化钠溶液500ml，反应7-9h；将反应产物抽滤、洗涤、干燥，于550℃灼烧1.5h，冷却，即可。
6.根据权利要求1所述的低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于，所述改性电气石粉的改性方法为：按重量比1.1：0.2称取负离子粉与偶联剂，置于三颈烧瓶中，以无水乙醇为溶剂，搅拌，于75℃下加热回流2.5h，抽滤，分别用水、乙醇洗涤后，置于真空烘箱中烘干，制得改性电气石粉。
7.根据权利要求1所述的低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述无机填料为碳酸钙、硅灰石、钛白粉、滑石粉中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂、芳胺类抗氧化剂、亚磷酸酯胺抗氧化剂、硬脂酸锌抗氧化剂、有机硅油中的一种。
9.根据权利要求1所述的低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料，其特征在于：所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、聚乙烯蜡和白油中的一种；所述偶联交链剂为乙烯-辛烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐、聚乙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝马来酸酐、三元乙丙橡胶、二乙烯基苯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的至少一种。
10.一种如权利要求1-9任一所述低气味、低散发、阻燃聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照重量份称取各个原料；
S2、将改性聚丙烯、无机填料、玻璃微珠、改性海泡石加入到高速混合机中60-75℃高速混合5-8min，高速混合机的混合速度650-700r/min，冷却至室温，得到预混物；
S3、将润滑剂、硬脂酸锌、偶联交链剂、抗氧化剂加入步骤S2得到预混物中，40-50℃低速搅拌3-4min，搅拌速度300-350r/min，再速度650-700r/min搅拌至温度升至75-80℃停止，升温速度为4℃/min，得到混合物，冷却至室温，将混合物经过主喂料斗加入双螺杆挤出机中，将改性负离子粉经过第一段自然排气口侧边加入，经熔融、挤出、干燥，即可；其中，挤出机料筒温度为190-210℃、螺杆转速为400-450r/min、主机转速为18-20Hz，真空度为-0.08MPa。
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