一种低VOC、低气味聚苯乙烯类复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低VOC、低气味聚苯乙烯类复合材料及其制备方法，按照重量份数，包括以下组分：聚苯乙烯类树脂：100份、改性分子筛：5~50份、润滑剂：1~3份、色粉：1~3份、紫外吸收剂：1~3份、复合抗氧剂：1~3份、防霉抗菌剂：1~3份，原料中加入使用二氧化碳改性的分子筛，在聚苯乙烯类塑料制备时，原料释放出的甲醛、苯、甲苯和苯乙烯等有毒物质与分子筛中的水、二氧化碳形成共沸物，通过控制双螺杆挤出机三个区域的温度，使共沸物在均化段达到共沸点并排出，复合材料的VOC脱除效率高，由该复合材料制得的产品VOC含量明显降低。

A Low VOC and Low Odor Polystyrene Composite and Its Preparation Method

The invention discloses a low VOC and low odor polystyrene composite material and its preparation method. According to the weight fraction, the following components are included: polystyrene resin: 100 phr, modified molecular sieve: 5-50 phr, lubricant: 1-3 phr, color powder: 1-3 phr, ultraviolet absorbent: 1-3 phr, composite antioxidant: 1-3 phr, antifungal agent: 1-3 phr, carbon dioxide is added to the raw material to modify it. In the preparation of polystyrene plastics, toxic substances such as formaldehyde, benzene, toluene and styrene released from raw materials form azeotropes with water and carbon dioxide in the molecular sieve. By controlling the temperature of three regions of the twin screw extruder, azeotropes can reach azeotropic point and be discharged in the homogenization section. The VOC removal efficiency of the composite material is high. The product V made of the composite material is V. OC content decreased significantly.

【技术实现步骤摘要】
一种低VOC、低气味聚苯乙烯类复合材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料加工及应用领域，具体地说，涉及一种低VOC、低气味聚苯乙烯类复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚苯乙烯类材料主要包括透明聚苯乙烯（GPPS）、高抗冲聚苯乙烯（HIPS）、丙烯腈~丁二烯~苯乙烯共聚物（ABS）等。这些材料大量用于家电、汽车等领域。聚苯乙烯类材料合成和加工过程中，会残留和挥发苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯等有机挥发物（VOC）。VOC的含量高会对人们的视觉和听觉等感官神经造成损害，长期处于这类环境中甚至会引起神经质或忧郁症。VOC伤害人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统甚至会导致人体血液出问题，患上白血病等其他严重的疾病。随着人们对VOC危害持续关注，以及对人体健康提出更高要求，聚苯乙烯类材料的VOC释放问题使其应用越来越受到限制，特别是在家电和汽车的内饰中。例如，在汽车领域国家制定相关VOC限量标准《乘用车内空气质量评价指南》，其中对“五苯三醛”包括：苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛的限量做出规定。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种一种低VOC、低气味聚苯乙烯类复合材料及其制备方法，可用于家电、汽车等领域。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种低VOC、低气味聚苯乙烯类复合材料，按照重量份数，包括以下组分：聚苯乙烯类树脂：100份改性分子筛：5~50份润滑剂：1~3份色粉：1~3份紫外吸收剂：1~3份复合抗氧剂：1~3份防霉抗菌剂：1~3份其中，改性分子筛为吸附二氧化碳的4A分子筛，其他助剂均为市售。优选地，4A分子筛的粒径是0.5~3微米。优选地，4A分子筛结晶水的脱除率是5%~15%。优选地，改性分子筛的制备方法包括：将4A分子筛加到反应釜中，在50~200℃之间加热处理脱除部分结晶水，抽真空脱除挥发的水分；通入二氧化碳，让4A分子筛充分吸附二氧化碳之后。一种制备如上述的低VOC、低气味聚苯乙烯类复合材料的方法，包括以下步骤：1）将原料混合后加入双螺杆挤出机共混造粒；2）挤出机加料段的温度设定保持在80~120℃范围内，加料段温度不能过高，否则改性分子筛内的二氧化碳和水过早脱除，将降低其脱除VOC的效率；3）熔融段的温度设定保持在140~200℃范围内，熔融段不能有排气口；4）均化段的温度设定保持在200~220℃范围内，在均化段设立真空排气口，抽真空脱除VOC和二氧化碳的共沸物；5）脱除VOC和二氧化碳的共沸物的物料冷却，造粒；冷却步骤是通过水槽缓慢冷却，冷却水是经过反渗透模组过滤的软化水，避免冷却水内有机挥发物污染复合材料。优选地，所述双螺杆挤出机包括12段加热温区。优选地，所述加料段为第一区到第三区。优选地，所述熔融段为第四区到第八区。优选地，所述真空排气口设置在第十段。优选地，所述真空排气口的相对真空度设定为-0.06~-0.02MPa。“五苯三醛”中，甲醛的分子直径0.45nm，苯的分子直径0.58nm，甲苯的分子直径0.60nm，而“五苯三醛”中其他化合物的分子直径也都大于0.4nm，所以“五苯三醛”都不会被4A分子筛吸附。二氧化碳的沸点是-56.5℃，水的沸点是100℃。甲醛的沸点-19.5℃，苯的沸点80℃，甲苯的沸点110.6℃，苯乙烯的沸点是146℃。所以“五苯三醛”和二氧化碳以及水形成共沸物，能降低“五苯三醛”的沸点，并且溶解和抽出苯乙烯类材料中的“五苯三醛”，降低“五苯三醛”的含量。本专利技术的有益效果如下：原料中加入使用二氧化碳改性的分子筛，在聚苯乙烯类塑料制备时，原料释放出的甲醛、苯、甲苯和苯乙烯等有毒物质与分子筛中的水、二氧化碳形成共沸物，通过控制双螺杆挤出机三个区域的温度，使共沸物在均化段达到共沸点并排出，复合材料的VOC脱除效率高，由该复合材料制得的产品VOC含量明显降低。附图说明图1为本专利技术实施例1中没有加入改性分子筛的VOC测试结果图；图2为本专利技术实施例1中加入改性分子筛的VOC测试结果图。具体实施方式为了使本领域的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合本专利技术的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。实施例1将市售人工制备的4A分子筛（Na2O·Al2O3·2SiO2·4.5H2O）加到反应釜中，在150℃加热处理脱除部分结晶水，加热时间30min。抽真空脱除10%左右的结晶水。通入二氧化碳，反应釜加压到0.5MPa，充分搅拌20~60min。将充分吸附二氧化碳的4A分子筛出料冷却到常温备用，就成为改性分子筛。HIPS冰箱内胆板材脱除VOC配方（重量份数）：HIPS树脂：100份改性分子筛：10份润滑剂：1份色粉：1份紫外吸收剂：1份复合抗氧剂：1份防霉抗菌剂：1份。将上述原料混合后加入双螺杆挤出机（共计十二段加热温区）共混造粒，挤出工艺是本专利技术的关键技术：首先，挤出机加料段第一区到第三区的温度设定80℃、100℃、120℃。熔融段第四区到第八区的温度设定140℃、160℃、180℃、200℃、200℃，熔融段不能有排气口。均化段第九区到第十二区的温度设定保持200℃，在第十段设立真空排气口，相对真空度设定为-0.04MPa，抽真空脱除VOC和二氧化碳的共沸物。然后，经过水槽缓慢冷却，冷却水是经过反渗透模组过滤的软化水，避免冷却水内有机挥发物污染复合材料。造粒后的HIPS复合材料加入到单螺杆挤出机中，经过片材挤出模头和三辊压延成型。成型板材厚度4mm，然后经过真空吸附加工成冰箱内胆。通过气质联用（GC-MS）测试最终生产的冰箱内胆的VOC含量，VOC脱除效率如表1所示。没有加入改性分子筛的冰箱内胆的VOC含量如图1所示。实施例1加入改性分子筛的冰箱内胆的VOC含量如图2所示，图中，横坐标为采样时间（单位：min）,纵坐标为VOC含量。VOC脱除效率如表1所示,两组试验其他条件相同。实施例2将市售人工制备的4A分子筛（Na2O·Al2O3·2SiO2·4.5H2O）加到反应釜中，在100℃加热处理脱除部分结晶水，加热时间60min。抽真空脱除8%左右的结晶水。通入二氧化碳，反应釜加压到0.5~1MPa，充分搅拌30min。将充分吸附二氧化碳的4A分子筛出料冷却到常温备用，就成为改性分子筛。ABS冰箱内胆板材脱除VOC配方（重量份数）：ABS树脂：100份改性分子筛：20份润滑剂：1份色粉：1份紫外吸收剂：1份复合抗氧剂：1份防霉抗菌剂：1份。将上述原料混合后加入双螺杆挤出机（共计十二段加热温区）共混造粒，挤出工艺是本专利技术的关键技术：首先，挤出机加料段第一区到第三区的温度设定80℃、100℃、120℃。熔融段第四区到第八区的温度设定140℃、180℃、200℃、200℃、200℃，熔融段不能有排气口。均化段第九区到第十二区的温度设定保持220℃，在第十段设立真空排气口，相对真空度设定为-0.06MPa，抽真空脱除VOC和二氧化碳的共沸物。然后，经过水槽缓慢冷却，冷却水是经过反渗透模组过滤的软化水，避免冷却水内有机挥发物污染复合材料。造粒后的ABS复合材料加入到单螺杆挤出机中，经过片材挤出模头和三辊压延成型。成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低VOC、低气味聚苯乙烯类复合材料，其特征在于，按照重量份数，包括以下组分：聚苯乙烯类树脂：100份改性分子筛：5~50份润滑剂：1~3份色粉：1~3份紫外吸收剂：1~3份复合抗氧剂：1~3份防霉抗菌剂：1~3份其中，改性分子筛为吸附二氧化碳的4A分子筛。

【技术特征摘要】
1.一种低VOC、低气味聚苯乙烯类复合材料，其特征在于，按照重量份数，包括以下组分：聚苯乙烯类树脂：100份改性分子筛：5~50份润滑剂：1~3份色粉：1~3份紫外吸收剂：1~3份复合抗氧剂：1~3份防霉抗菌剂：1~3份其中，改性分子筛为吸附二氧化碳的4A分子筛。2.根据权利要求1所述的低VOC、低气味聚苯乙烯类复合材料，其特征在于，4A分子筛的粒径是0.5~3微米。3.根据权利要求1所述的低VOC、低气味聚苯乙烯类复合材料，其特征在于，4A分子筛结晶水的脱除率是5%~15%。4.根据权利要求1所述的低VOC、低气味聚苯乙烯类复合材料，其特征在于，所述改性分子筛的制备方法包括：将4A分子筛加到反应釜中，在50~200℃之间加热处理脱除部分结晶水，抽真空脱除挥发的水分；通入二氧化碳，让4A分子筛充分吸附二氧化碳之后。5.一种制备如权利要求1-4任一所述的低VOC、低气味聚苯乙烯类复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：将原料混合后加入双螺杆挤出机共混造粒；挤出机加...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨有财，梁坤，高雷，栗磊，李方方，
申请(专利权)人：青岛新材料科技工业园发展有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37