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CN109161082A - 一种聚丙烯voc抑制增强母粒及其制备方法 - Google Patents

一种聚丙烯voc抑制增强母粒及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种聚丙烯VOC抑制增强母粒，是将低密度聚乙烯、改性复合矿物和液体石蜡混合挤出造粒而成；改性复合矿物包括如下组分：复合矿物、复合分散剂和偶联剂，复合矿物是凹凸棒石、埃洛石、水滑石、硅藻土的混合物，复合分散剂是聚丙烯酸钠和六偏磷酸钠的混合物。本发明聚丙烯VOC抑制增强母粒通过采用添加改性复合矿物等，利用其从介孔到微孔的不同尺寸孔道，以及表面大量活性羟基的特点，经熔融共混使其母粒化，提高了复合矿物的分散效果，进而提高其抑制VOC的能力，显著降低聚丙烯材料中的总挥发性有机物含量，并且有效解决了纳米矿物在聚丙烯中的分散与相容问题。

Description

一种聚丙烯VOC抑制增强母粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯制备技术领域，具体涉及聚丙烯VOC抑制增强母粒及其制备方法。
背景技术
聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，是目前所有塑料中最轻的品种之一。聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能。具有良好的介电性能和高频绝缘性且不受湿度影响，但低温时变脆，不耐磨、易老化。适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱等有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。
聚丙烯树脂经过挤出造粒和成型加工过程，由于熔体剪切和热氧降解，会释放出胺、苯酚、硫醇、过氧化物、苯、醛、酮，还有一些增塑剂和阻燃剂等可挥发有机物(VOC)。可挥发性有机物含有不同浓度的苯系物和醛酮化合物，对人体健康造成伤害，而C6-C16的烷烃化合物是异味的主要来源。因此如何降低聚丙烯材料的VOC含量是亟待解决的问题。
降低可挥发有机物和气味主要可以从两个方面进行，其一是在挤出工艺过程中脱除挥发有机物，其二是减少和遏制来源。美国专利US5109056报道采用挤出过程中高真空度脱挥，同时采用高温烤工艺来进一步降低VOC。该方法可在一定程度上脱除挤出过程中产生的VOC，但是残存部分将遗留到成型加工乃至制件装配后，因此挤出工艺过程中的脱挥手段只能作为通用的补偿方法，不适用于大规模共混改性。
添加吸附剂可对挥发物产生物理吸附和/或化学吸附作用。中国专利CN 1727389A通过在聚丙烯材料的基础配方中加入一种气味去除剂，这种气味去除剂能够有效地降低聚丙烯材料的气味，减少材料中的挥发气体。该发明加入的气味去除剂为一种微孔孔径在20-30埃、细度在800-6000目的细孔硅胶材料。通过细孔硅胶孔径大小特定且分布均匀的微孔，可以有效降低聚丙烯材料的气味。但是，多孔类硅胶与聚丙烯塑料相容性不好，会影响塑料的其他性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚丙烯VOC抑制增强母粒，以及该聚丙烯VOC抑制增强母粒的制备方法，以解决背景技术存在的上述缺陷。
本发明是通过如下的技术方案实现的：
一种聚丙烯VOC抑制增强母粒，是将低密度聚乙烯、改性复合矿物和液体石蜡混合挤出造粒而成；所述改性复合矿物，包括如下组分：复合矿物、复合分散剂和偶联剂，所述复合矿物是凹凸棒石、埃洛石、水滑石、硅藻土的混合物，所述复合分散剂是聚丙烯酸钠和六偏磷酸钠的混合物。
优选的，低密度聚乙烯、改性复合矿物和液体石蜡的重量份数如下：低密度聚乙烯88份、改性复合矿物7-11份、液体石蜡1-5份，各组分之和为100份。
作为优选的技术方案，所述复合矿物中各组分的质量百分含量如下：
以上各组分百分含量之和为100％。
进一步优选的，所述复合矿物的粒径≤74微米；
所述硅藻土经高温煅烧处理，煅烧温度优选500-600℃。
作为优选的技术方案，所述复合分散剂中聚丙烯酸钠和六偏磷酸钠的重量比为1︰2～2︰1，最好是1:1。
进一步优选的，所述复合分散剂的用量相当于所述复合矿物重量的1-2wt％。聚丙烯酸钠优选的分子量为4000-5000。
作为优选的技术方案，所述偶联剂优选KH550，其用量相当于所述复合矿物重量的1-3wt％。
本发明还提供上述聚丙烯VOC抑制增强母粒的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，将凹凸棒石、埃洛石、水滑石、硅藻土混合后烘干至恒重，粉碎得复合矿物；
步骤二，将所述复合矿物和水搅拌混合，用酸调节pH至4-5，然后加入复合分散剂，过325目筛，经超声乳化，旋流分级后，脱水、烘干至恒重，磨粉至200目全通，得粉料；
步骤三，向上述粉料中添加偶联剂，然后通过气流磨粉机，控制堆积密度0.1±0.02g/ml，得到改性复合矿物；
步骤四，将所述改性复合矿物与低密度聚乙烯、液体石蜡高速混合均匀，挤出造粒，得所述聚丙烯VOC抑制增强母粒。
优选的，步骤二中，所述旋流分级是将超声乳化后的乳浊液依次通过25型和10型小口径旋流器；所述脱水是采用蝶式离心机对旋流分级后的乳浊液进行离心脱水，所述蝶式离心机的转速优选为8000-10000r/min。
本发明聚丙烯VOC抑制增强母粒，主要利用具有不同孔道与晶体结构的天然矿物，通过改性与复配，解决其在聚合物中的分散与相容问题。产品在聚烯烃加工过程中便捷使用，不仅可以有效降低其VOC的释放，一维纳米棒晶还可以有效的起到增强增韧的作用。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行阐述，但并不限制本发明。
实施例1：
(1)将凹凸棒石、埃洛石、水滑石、煅烧(500℃，2h)硅藻土105℃烘干至恒重，粗碎至粒径≦74微米(200目全通)，按照质量比4:3:2:1混合；
(2)将上述混合物放入打浆池，按土水比1︰10高速打浆5分钟，用15％盐酸调节pH至4～5，搅拌25分钟；然后再加相当于混合物质量的1.5％的分散剂组合物，高速搅拌30分钟，得悬浮液；其中，分散剂组合物为六偏磷酸钠与小分子量(4000～5000)聚丙烯酸钠1︰1的混合物；
(3)经步骤(2)处理后的悬浮液边搅拌，边通过325目的高频震动筛；
(4)经步骤(3)处理后的乳浊液转入带有超声的乳化设备，分散30分钟；
(5)将步骤(4)所得高分散乳浊液按顺序通过25型和10型小口径旋流器；
(6)将步骤(5)所得小口径旋流器溢流用8000r/min蝶式离心机脱水；
(7)将步骤(6)所得饼料200℃烘干至恒重，涡旋磨磨粉至200目全通；
(8)将步骤(7)所得粉体添加2％偶联剂KH550后，通过MQP型气流磨粉机，控制堆积密度0.1±0.02g/ml；
(9)将步骤(8)所得超细粉体改性复合矿物与低密度聚乙烯、液体石蜡按质量比9︰88︰3高速混合均匀，通过双螺杆造粒机挤出造粒，得聚丙烯VOC抑制母粒。
实施例2
(1)将凹凸棒石、埃洛石、水滑石、煅烧(500℃，2h)硅藻土105℃烘干至恒重，粗碎至粒径≦74微米(200目全通)，按照质量比4.5:2.5:1.5:1.5混合；
(2)将上述混合物放入打浆池，按土水比1︰10高速打浆5分钟，用15％盐酸调节pH至4～5，搅拌25分钟；然后再加相当于混合物质量的1％的分散剂组合物，高速搅拌30分钟，得悬浮液；其中，分散剂组合物为六偏磷酸钠与小分子量(4000～5000)聚丙烯酸钠2︰1的混合物；
(3)经步骤(2)处理后的悬浮液边搅拌，边通过325目的高频震动筛；
(4)经步骤(3)处理后的乳浊液转入带有超声的乳化设备，分散30分钟；
(5)将步骤(4)所得高分散乳浊液按顺序通过25型和10型小口径旋流器；
(6)将步骤(5)所得小口径旋流器溢流用9000r/min蝶式离心机脱水；
(7)将步骤(6)所得饼料200℃烘干至恒重，涡旋磨磨粉至200目全通；
(8)将步骤(7)所得粉体添加1％偶联剂KH550后，通过MQP型气流磨粉机，控制堆积密度0.1±0.02g/ml；
(9)将步骤(8)所得超细粉体改性复合矿物与低密度聚乙烯、液体石蜡按质量比7︰88︰5高速混合均匀，通过双螺杆造粒机挤出造粒，得聚丙烯VOC抑制母粒。
实施例3
(1)将凹凸棒石、埃洛石、水滑石、煅烧(500℃，2h)硅藻土105℃烘干至恒重，粗碎至粒径≦74微米(200目全通)，按照质量比3.5:3.5:2.5:0.5混合；
(2)将上述混合物放入打浆池，按土水比1︰10高速打浆5分钟，用15％盐酸调节pH至4～5，搅拌25分钟；然后再加相当于混合物质量的2％的分散剂组合物，高速搅拌30分钟，得悬浮液；其中，分散剂组合物为六偏磷酸钠与小分子量(4000～5000)聚丙烯酸钠1︰2的混合物；
(3)经步骤(2)处理后的悬浮液边搅拌，边通过325目的高频震动筛；
(4)经步骤(3)处理后的乳浊液转入带有超声的乳化设备，分散30分钟；
(5)将步骤(4)所得高分散乳浊液按顺序通过25型和10型小口径旋流器；
(6)将步骤(5)所得小口径旋流器溢流用10000r/min蝶式离心机脱水；
(7)将步骤(6)所得饼料200℃烘干至恒重，涡旋磨磨粉至200目全通；
(8)将步骤(7)所得粉体添加3％偶联剂KH550后，通过MQP型气流磨粉机，控制堆积密度0.1±0.02g/ml；
(9)将步骤(8)所得超细粉体改性复合矿物与低密度聚乙烯、液体石蜡按质量比11︰88︰1高速混合均匀，通过双螺杆造粒机挤出造粒，得聚丙烯VOC抑制母粒。
应用实施例
将聚丙烯分别和实施例1-3制备的聚丙烯VOC抑制增强母粒按照质量比95：5的比例混合均匀后加入到双螺杆挤出机中，采用常规方法得到聚丙烯增强材料A1、A2和A3。
经检测，与对比例(未添加本发明聚丙烯VOC抑制增强母粒的普通聚丙烯材料)相比，聚丙烯增强材料A1、A2和A3的VOC含量分别降低25％、28％和27％；聚丙烯增强材料A1、A2和A3的拉伸强度分别提高7.4％、9.2％和8.6％(按照GB/T1040.1-2006测定材料拉伸强度)。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种聚丙烯VOC抑制增强母粒，其特征在于，是将低密度聚乙烯、改性复合矿物和液体石蜡混合挤出造粒而成；所述改性复合矿物，包括如下组分：复合矿物、复合分散剂和偶联剂，所述复合矿物是凹凸棒石、埃洛石、水滑石、硅藻土的混合物，所述复合分散剂是聚丙烯酸钠和六偏磷酸钠的混合物。
2.如权利要求1所述的聚丙烯VOC抑制增强母粒，其特征在于，低密度聚乙烯、改性复合矿物和液体石蜡的重量份数如下：低密度聚乙烯88份、改性复合矿物7-11份、液体石蜡1-5份，各组分之和为100份。
3.如权利要求1所述的聚丙烯VOC抑制增强母粒，其特征在于，所述复合矿物中各组分的质量百分含量如下：
以上各组分百分含量之和为100％。
4.如权利要求1所述的聚丙烯VOC抑制增强母粒，其特征在于，所述复合矿物的粒径≤74微米。
5.如权利要求1所述的聚丙烯VOC抑制增强母粒，其特征在于，所述硅藻土经高温煅烧处理。
6.如权利要求1所述的聚丙烯VOC抑制增强母粒，其特征在于，所述复合分散剂的用量相当于所述复合矿物重量的1-2wt％，所述复合分散剂中聚丙烯酸钠和六偏磷酸钠的重量比为1︰2～2︰1，所述聚丙烯酸钠分子量为4000-5000。
7.如权利要求1所述的聚丙烯VOC抑制增强母粒，其特征在于，所述偶联剂的用量相当于所述复合矿物重量的1-3wt％。
8.制备如权利要求1-7任一项所述聚丙烯VOC抑制增强母粒的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将凹凸棒石、埃洛石、水滑石、硅藻土混合后烘干至恒重，粉碎得复合矿物；
步骤二，将所述复合矿物和水搅拌混合，用酸调节pH至4-5，然后加入复合分散剂，过325目筛，经超声乳化，旋流分级后，脱水、烘干至恒重，磨粉至200目全通，得粉料；
步骤三，向上述粉料中添加偶联剂，然后通过气流磨粉机，控制堆积密度0.1±0.02g/ml，得到改性复合矿物；
步骤四，将所述改性复合矿物与低密度聚乙烯、液体石蜡高速混合均匀，挤出造粒，得所述聚丙烯VOC抑制增强母粒。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤二中，所述旋流分级是将超声乳化后的乳浊液依次通过25型和10型小口径旋流器。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤二中，所述脱水是采用蝶式离心机对旋流分级后的乳浊液进行离心脱水，所述蝶式离心机的转速为8000-10000r/min。
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