一種低voc、低氣味木纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，尤其是一種低V0C、低氣味木纖維 增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚丙烯改性材料是汽車零部件中用量最大、種類最多的塑料。木纖維是一種比重 低、廉價(jià)易得的天然纖維材料，同時(shí)具有一定的強(qiáng)度。木纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料用于制備 汽車零部件不僅可以達(dá)到輕量化的目的，還可以降低生產(chǎn)成本。而且，木纖維作為天然可再 生材料，它的可生物降解性使得木纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料也具備一定的環(huán)境相容性，不 會破壞生態(tài)環(huán)境。另外，木纖維增強(qiáng)聚丙烯材料制備的汽車部件具有更好的吸音、緩沖等優(yōu) 勢。在發(fā)生事故時(shí)木纖維產(chǎn)品在被動(dòng)撞擊情況下具有最佳安全效果，無碎片和鋒利邊緣產(chǎn) 生，減少對乘客傷害。因此，可以預(yù)計(jì)，在輕量、節(jié)能環(huán)保、舒適、低價(jià)、可回收等已經(jīng)成汽車 發(fā)展大趨勢的情況下，將會有越來越多的木纖維增強(qiáng)材料應(yīng)用到汽車零部件中，替代金屬 材料和其他材料，實(shí)現(xiàn)汽車節(jié)能減排、安全舒適。
[0003] 近年來，車內(nèi)空氣質(zhì)量已經(jīng)成為消費(fèi)者選擇汽車的重要指標(biāo)，主要包括氣味和V0C 物質(zhì)含量。聚丙烯改性材料V0C和氣味主要來源于聚丙烯原料合成過程中使用過氧化物造 成的分子鏈降解產(chǎn)生的小分子醛、酮等；助劑分解產(chǎn)生的V0C物質(zhì)等。另外，對于木纖維增 強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料而言，V0C物質(zhì)及材料氣味還來源于木纖維表面改性劑殘留物等。為推 動(dòng)木纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料在汽車中的應(yīng)用，降低其在加工過程中和使用過程中V0C物 質(zhì)含量、減小氣味產(chǎn)生成為當(dāng)務(wù)之急。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明通過使用適量氣味吸收劑與聚丙烯降解產(chǎn)生的氣味小分子和V0C物質(zhì)發(fā) 生化學(xué)反應(yīng)將其消耗，同時(shí)有效吸附殘留的V0C物質(zhì)，有效降低木纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材 料加工過程中V0C物質(zhì)含量，降低氣味濃度；采用抗氧劑和光穩(wěn)定劑終止木纖維增強(qiáng)聚丙 烯復(fù)合材料在擠出、注塑、制件使用過程中發(fā)生熱和光作用下的降解，避免散發(fā)性小分子物 質(zhì)產(chǎn)生，最終實(shí)現(xiàn)大幅減少產(chǎn)品散發(fā)性物質(zhì)含量，制備出低V0C、低氣味具有輕量化環(huán)保節(jié) 能特征的木纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，滿足汽車內(nèi)飾件散發(fā)性物質(zhì)含量標(biāo)準(zhǔn)要求的同時(shí)保 證了材料各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)。
[0005] 技術(shù)方案 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決技術(shù)問題： 一種低V0C、低氣味木纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于，原料由以下重量份的組 分組成： 聚丙烯40-70份 相容劑1-5份 木纖維5_40份 填充劑5-20份 氣味吸收劑1-5份 潤滑劑〇. 3-2份 抗氧劑〇. 2-1份 光穩(wěn)定劑〇. 2-0. 5份。
[0006] 進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述聚丙烯的熔融指數(shù)為3-60g/10min，優(yōu)選氫調(diào)法獲得的聚 丙烯。
[0007] 進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述相容劑為馬來酸酐接枝、環(huán)氧型接枝聚烯烴類共聚物中 的一種，優(yōu)選馬來酸酐接枝聚丙烯類。
[0008] 進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述木纖維為木粉、竹粉、秸桿粉中的一種。
[0009] 進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述氣味吸收劑為多孔物質(zhì)和堿性金屬氧化物的組合物。其 中，所述氣味吸收劑中多孔物質(zhì)為硅藻土、活性炭、活性沸石分子篩、硅膠中的一種，優(yōu)選活 性炭；所述堿性金屬氧化物為氧化鈣、氧化鈉、氧化鎂、氧化錳中的一種，優(yōu)選氧化鈣。
[0010] 進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的填充劑為滑石粉、碳酸鈣、晶須、硫酸鋇、硅灰石、云母 中的一種。
[0011] 進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述潤滑劑為聚乙烯蠟、硬脂酸鹽、乙撐雙硬脂酰胺、接枝乙 撐雙硬脂酰胺中的至少一種。
[0012] 進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述抗氧劑包括主抗氧劑和輔抗氧劑，所述的主抗氧劑和輔 抗氧劑按照重量比為2 :3的比例添加； 所述主抗氧劑為受阻酚類、硫酯類中的一種； 所述的輔抗氧劑劑為亞磷酸鹽類、亞磷酸酯類中的一種。
[0013] 進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述光穩(wěn)定劑為氰特公司3808PP5、V680和V703中的至少一 種。
[0014] -種低V0C、低氣味木纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟： (1) 將一種多孔物質(zhì)和一種堿性金屬氧化物的組合物進(jìn)行均勻配混，得到氣味吸收 劑； (2) 將步驟（1)中的氣味吸收劑1-5份與聚丙烯40-70份，相容劑1-5份，填充劑5-20 份、潤滑劑〇. 3-2份，抗氧劑0. 2-1份，光穩(wěn)定劑0. 2-0. 5份放入高速混合機(jī)中混合3-6min (3) 將步驟（2)中的組分混合物通過主喂料口進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，將木纖維5-40份通 過側(cè)喂料口加入擠出機(jī)造粒，得到具有環(huán)保輕量化特征的木纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料； 進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述步驟（3)中雙螺桿擠出機(jī)料筒溫度為180-230°C，螺桿轉(zhuǎn)速 400r/min〇
[0015] 有益效果： 本發(fā)明通過使用適量氣味吸收劑除掉木纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料加工和使用過程中 產(chǎn)生的氣味小分子和V0C物質(zhì)，有效降低汽車產(chǎn)品制件中V0C物質(zhì)含量，減少氣味散發(fā)；采 用抗氧化劑和光穩(wěn)定劑終止木纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料在擠出、注塑、制件使用過程中發(fā) 生熱和光作用下的降解，避免散發(fā)性小分子物質(zhì)產(chǎn)生，最終獲得低V0C、低氣味且具有輕量 化環(huán)保節(jié)能特征的木纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，滿足汽車內(nèi)飾件散發(fā)性物質(zhì)含量標(biāo)準(zhǔn)要求 的同時(shí)保證了材料各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)，可應(yīng)用于汽車內(nèi)外飾零部件，取代金屬材料或其他 材料。另外，本發(fā)明使用的技術(shù)方案工藝簡單，效率高，加工周期短，顯著降低生產(chǎn)成本，且 適合現(xiàn)有設(shè)備，不需另行改進(jìn)生產(chǎn)線路，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。1采用氫調(diào)法聚丙烯可有效避免 加工過程中因過氧化物殘留造成的聚丙烯分子分解，減少VOC物質(zhì)產(chǎn)生。
[0016] 2本發(fā)明采用木纖維為木粉、竹粉、秸桿粉中的一種，這些材料環(huán)?？山到?，可以 循環(huán)再利用，避免了很多的工業(yè)污染。
[0017] 3本發(fā)明所述的氣味吸收劑為多孔物質(zhì)和堿性金屬氧化物的組合物。堿性金屬氧 化物能夠與產(chǎn)生氣味物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成不帶氣味的物質(zhì)，從源頭上遏制氣味物質(zhì)的產(chǎn)生； 多孔物質(zhì)能夠吸附殘留未反應(yīng)掉的V0C或者氣味物質(zhì)，不會對木纖維增強(qiáng)聚丙烯材料的性 能產(chǎn)生影響，兩種材料組合而成的氣味去除劑性能更加穩(wěn)定，起到持續(xù)吸收、吸附的作用， 且制備過程容易控制。
[0018] 4在制備方法步驟（1)中對氣味吸收劑先行配置，可使其在與其他組分混合時(shí)，保 證二者的協(xié)效除味作用。
[0019] 本發(fā)明的制備方法步驟2中組分混合物和木纖維通過不同的進(jìn)料口加入的優(yōu)點(diǎn) 是可以更好地保留木纖長度，提高材料力學(xué)性能。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 實(shí)施例一 將重量比例為40%活性炭和60%氧化鈣在混合機(jī)中進(jìn)行均勻配混，制成氣味吸收劑； 將5份氣味吸收劑與熔融指數(shù)為60g/10min的聚丙烯40份、馬來酸酐接枝聚丙烯共聚物5 份，滑石粉7份、硬脂酸鈣2份、主抗氧劑1010又名四[0 - (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基） 丙酸]季戊四醇酯〇. 2份、輔抗氧劑168又名三（2, 4-二叔丁基苯基）亞磷酸酯0. 3份、光 穩(wěn)定劑氰特公司3808PP50. 5份的混合物放入高速混合機(jī)，混合6分鐘，從雙螺桿擠出機(jī)主 喂料口加入，將40份木粉通過側(cè)喂料口加入雙螺桿擠出機(jī)；機(jī)筒溫度從1區(qū)到8區(qū)設(shè)置為 180-230°C，螺桿轉(zhuǎn)速400r/min，擠出并造粒，得到低V0C、低氣味木纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材 料。所得復(fù)合材料性能如表1所示。
[0022] 實(shí)施例二 將重量比例為70%硅藻土和30%氧化鈉在混合機(jī)中進(jìn)行均勻配混，制成氣味吸收劑； 將1份氣味吸收劑與熔融指數(shù)為30g/10min的聚丙烯70份、環(huán)氧型接枝聚丙烯共聚物1份， 碳酸鈣20份、聚乙烯蠟1. 8份、主抗氧劑1010又名四[0 - (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基） 丙酸]季戊