低气味聚丙烯改性料的研制

2011-03-23

    随着汽车及家电在家庭中的迅速普及,消费者对其质量要求越来越高,以前的一些中低档塑料已经不能满足其生产的要求。绿色、环保、健康、安全成为人们对家用产品更高追求,尤其是处于相对封闭空间中的汽车内饰塑料件(如仪表板,门内板)以及在家庭房间内使用的家电塑料件(如洗衣机内筒,底座)等,相当一部分是用聚丙烯(PP)改性料制备而成,而PP改性料在制备过程中,为达到制品所要求的性能,往往需要加入一些矿物填料、玻璃纤维、接枝物、偶联剂、润滑剂、稳定剂等其它辅助材料,这些材料都有可能带来一些明显异常的气味,在合成过程中未完全聚合的小分子排除不完全,也会有一些明显气味,特别是一些粉状PP气味更为明显。为此,部分汽车制造公司已制订了一些标准来限制内部饰件的气味挥发性,如上汽汽车制造有限公司制订的企业标准SMC30156-2007《轿车内饰材料气味性试验》标准,部分家电公司也开始对其使用的塑料件材料的气味挥发性提出更高要求。

    目前,国内解决这一问题的方法基本上是在挤出造粒过程中通过抽真空来排除气味小分子,但效果不佳,不能满足更高要求。有些公司则通过加入少量遮味剂来解决,实际并未真正解决气味问题,反而又会带来其它气味。笔者采用具有对小分子气味分子有螯合分解反应活性的化学除味剂,配合真空抽出工艺,制备了力学性能较好,气味较低的PP汽车仪表板料和PP洗衣机改性料。

    1 实验部分

    1.1 主要原材料

    PP均聚树脂:140,粉状,扬子石化公司;

    PP共聚树脂:K7726,粒状,北京燕山石化公司;

    PP共聚树脂:M560,粒状,韩国LG化学公司;

    聚烯烃热塑性弹性体(POE)8150,美国杜邦公司;

    化学除味剂:XC01型,马鞍山科立化工公司;

    玻璃纤维(GF)纱:988A,浙江巨石集团;

    润滑剂:苏州兴泰国光化学助剂有限公司;

    滑石粉、改性PP、偶联剂、抗氧剂(1681010):市售。

    1.2 主要仪器及设备

    同向双螺杆挤出机:HT-30型,南京橡塑机械厂有限公司;

    注塑机:HJ-800型,宁波海晶塑机制造公司;

    高速混合机:SHR-50型,张家港市亿利机械公司;

    电子万能实验机:WSM型,长春智能仪器设备有限公司;

    冲击实验机:JJ-20型,长春智能仪器设备有限公司;

    熔体流动速率(-MFR)仪:SRZ-400C型,长春智能仪器设备有限公司。

    1.3 试样制备

    将一定量的PPPOE、改性PP:滑石粉、润滑荆及其它助剂按表1所示的配方且分别加入质量分数为1%2%3%XC01化学除味剂充分高速混合后,经同向双螺杆挤出机挤出、造粒,制备PP汽车改性料。在制备PP洗衣机改性料时,GF纱从侧喂料口加入,注射成型标准试样,气味实验用塑料粒子测试。

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    1.4 性能检测

    气味性试验:按SMC30156-2007标准方法检测,试样按C类,取50g,容器取1L;时效处理条件为温度(80±2)℃,时间(120±10)min。气味评判标准分为1-6级,具体评定标准见表2

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    拉伸性能按GB/T1040-1992测试;

    弯曲性能按GB/T9341-2000测试;

    悬臂梁缺口冲击强度按GB/T1843-1996测试;

    MFRGB/T3682-2000测试。

    2 结果与讨论

    2.1 不同含量XC01PP改性料气味及力学性能影响

    XC01含量对PP汽车改性料气味及力学性能的影响(未抽真空)如表3所示。

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    XC01含量对PP洗衣机改性料气味及力学性能的影响(未抽真空)如表4所示。

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    由表3、表4可知,XC01化学除味剂能够明显降低PP改性料的气味,这是由于XC01针对PP改性料在加工中可能产生的气味小分子,经过活化化学处理后,使其含有能够分解或者螯合氮氢化物、硫化物、碳氧化物以及其它气味小分子的活性反应基团来达到除味目的。同时,由于XC01是一种无味的表面经过特殊化学处理的固体白色微细粉末,大部分融合在塑料中,加之含量较少,所以对于PP改性料的力学性能和加工流动性影响很小,鸾曲强度、弯曲弹性模量还略有提高,并且没有引入重金属、卤素和其它气味。

    2.2 抽真空对PP改性料气味的影响

    为了检验抽真空对于PP改性料气味的影响程度,分别对比了未抽真空、抽一阶真空、抽二阶真空后,对未加XC01PP汽车改性料和加入质量分数为1010XC01PP汽车改性料的气味影响情况,其结果见表5、表6

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    由表5、表6可知,抽真空对于减少PP改性料气味有一定的作用,但效果不明显。PP改性料中加入质量分数为1%XC01后再抽真空,只需抽一阶真空即可使材料气味等级达到一级。对PP洗衣机改性料做了同样的试验,结果相同。

    2.3 低气味PP改性料的应用

    笔者将制备的低气味PP改性料分别用于上汽汽车制造有限公司的轿车的仪表板和门内板以及某合资公司洗衣机的内筒上,均取得了较好的使用效果。其中PP汽车改性料的气味等级达到一级标准。

    3 结论

    (1)通过加入合适的化学除味剂,在基本不改变PP改性料的力学性能和加工流动性的前提下,能够明显减少PP改性料的气味,并且没有带来其它气味。

    (2)采用抽真空的生产工艺,可以适当减少PP改性料的气味,但单纯抽真空的除味效果不理想,难以达到对材料更低的气味要求。

    (3)采用加入适量的化学除味剂与抽真空的生产工艺相结合的方法,可最大程度地减少PP改性料的气味,在同等气味等级要求的条件下,还可减少化学除味剂的用量,从而降低材料生产成本。

    (4)将该低气味PP改性料分别用于上汽汽车制造有限公司的轿车仪表板和门内板以及某合资公司洗衣机内筒上,均取得较好的使用效果。其中PP汽车改性料的气味达到一级标准。

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