一种低气味、低VOC聚丙烯复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种低气味、低VOC聚丙烯复合材料及其制备方法和应用，复合材料由以下组分按重量份组成：聚丙烯50‑92份，短玻纤5‑25份，气味处理剂2‑12份，抗静电剂0.3~5份，相容剂0.2‑5份，润滑剂0.3‑2份，抗氧剂0.2‑1份，所述气味处理剂为偶联剂表面处理的电气石粉负载TiO

A kind of polypropylene composite with low odor and VOC and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种低气味、低VOC聚丙烯复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种低气味、低VOC聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
近些年，汽车在家庭中得到了快速普及，给人们带来了极大的便利，提高了大家的生活水平。但是，车用高分子材料做为汽车内饰件使用时，会不断地释放“五苯三醛”等挥发性有机物(VOC)，引起车内环境劣化，危害人体健康。随着人们对健康、环保意识的增强，车内空气质量问题越来越受到大家的关注。电气石粉是一种天然矿物材料，由于其独特的晶体结构，使其具有永久电极的性能，能够激发空气电离产生负离子。负离子被誉为“空气中维生素”，不仅能够提高人体神经系统、心血管系统、呼吸系统功能，而且还具有杀菌消毒、净化空气的功能。此外，当电气石粉负载TiO2光催化剂时，在电气石粉表面产生的永久性自发极化电场作用下，能够加强TiO2光催化剂产生的光生电子与空穴转移，大幅度降低光生电子-空穴对的复合几率，从而提高光催化剂的降解活性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种低气味、低VOC聚丙烯复合材料及其制备方法和应用。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种低气味、低VOC聚丙烯复合材料，由以下组分按重量份组成：所述气味处理剂为偶联剂表面处理的电气石粉负载TiO2光催化剂。进一步方案，所述气味处理剂中偶联剂的质量百分数为0.2-2％。进一步方案，所述聚丙烯为均聚聚丙烯，230℃、2.16kg条件下熔体流动速率为5～100g/10min；所述短玻纤为无碱短切玻璃纤维，长度为3～10mm，直径为10-20um。进一步方案，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、稀土偶联剂中的一种或者几种；所述抗静电剂为羟乙基脂肪胺、硬酯酸聚氧乙烯酯、十二烷基二甲基季乙内盐、三乙醇胺甘油酯中的一种或多种。进一步方案，所述相容剂为马来酸接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯或丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯中的一种或多种。进一步方案，所述润滑剂为亚乙基双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、硬酯酸锌、硬酯酸钙中的一种或多种；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂626、抗氧剂168、抗氧剂DSTP中的一种或多种。本专利技术的另一个目的是提供上述所述的低气味、低VOC聚丙烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)通过水解沉淀法制备电气石粉负载TiO2光催化剂：将钛酸丁酯、无水乙醇、冰醋酸混合均匀得到混合溶液A；将电气石粉加入蒸馏水中，搅拌均匀得到电气石粉混合溶液；将混合溶液A缓慢地滴加到电气石粉混合溶液中，滴加完后继续搅拌均匀，依次经过室温陈化、真空抽滤、干燥、煅烧得到电气石粉负载TiO2光催化剂；水解沉淀法制备电气石粉负载TiO2光催化剂的原理为：钛酸丁酯遇水极易水解产生Ti(OH)4，Ti(OH)4在300-500℃高温下煅烧能够得到高效的TiO2光催化剂。但是钛酸丁酯水解速率极快，如不降低水解反应速率，最终得到的负载催化剂表面TiO2易团聚，均匀性差。因此在反应中需要添加无水乙醇、冰醋酸做为水解抑制剂。(2)偶联剂表面处理电气石粉负载TiO2光催化剂：将电气石粉负载TiO2光催化剂加入高混机中，在100-120℃条件下混合均匀；然后加入偶联剂，继续混合，得到偶联剂表面处理的电气石粉负载TiO2光催化剂，即气味处理剂；偶联剂是一类具有两不同性质官能团的物质，其分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团，一个是亲无机物的基团，易与无机物表面起化学反应；另一个是亲有机物的基团，能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中。因此偶联剂被称作"分子桥"，本专利技术利用偶联剂对电气石粉负载TiO2光催化剂进行处理得到气味处理剂，通过偶联剂的作用，能够改善气味处理剂与复合材料中PP等有机物之间的界面作用，从而大大提高复合材料的性能，如物理性能、电性能、热性能、光性能等。(3)制备低气味、低VOC聚丙烯复合材料：将聚丙烯、气味处理剂、抗静电剂、相容剂、润滑剂和抗氧剂加入到高混机中混合均匀后，通过主喂料口加入双螺杆挤出机中，并将短玻纤从侧喂口加入，经过熔融挤出，制得低气味、低VOC车用聚丙烯复合材料。进一步方案，所述室温陈化的时间为12-24h；所述煅烧的温度为300-500℃，时间为3-5h。进一步方案，所述双螺杆挤出机的长径比为40～48:1，机筒温度为180～220℃，螺杆转速为300～500r/min，真空度为-0.1～-0.05Mpa。本专利技术的第三个目的是提供上述所述的低气味、低VOC聚丙烯复合材料在车用高分子材料中的应用。与现有技术相比，本专利技术有益效果体现在：本专利技术以偶联剂表面处理的电气石粉负载TiO2光催化剂为气味处理剂，其中电气石粉能够激发空气电离产生负离子，起到净化空气，杀菌消毒的效果；同时电气石粉表面产生的极化电场，能够加强TiO2光催化剂产生的光生电子与空穴转移，大幅度降低光生电子-空穴对的复合几率，从而提高TiO2光催化剂的降解有机物的活性，进一步加强净化空气的效果。从而实现负离子材料电气石粉与光催化剂的协同作用效果，可以有效地解决车用PP材料的气味与VOC问题。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本实施例中所用试剂的型号以及供应商如下：聚丙烯(镇海炼化公司M60T、武汉石化公司SZ30S、神华宁煤公司1100N)、短玻纤(泰山玻璃纤维有效公司TCR438G)、电气石粉(灵寿县矿产品有限公司)，上述试剂只是为了说明本专利技术实验时所采用的试剂来源和成分，以便充分公开，并不表示采用其他同类试剂或其他供应商提供的试剂就不能实现本专利技术。下列实施例中抗静电剂为羟乙基脂肪胺、硬酯酸聚氧乙烯酯、十二烷基二甲基季乙内盐、三乙醇胺甘油酯中的一种；所述相容剂为马来酸、马来酸酐、丙烯酸、丙烯酸缩水甘油酯与聚丙烯接枝物中的一种；所述润滑剂为亚乙基双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、硬酯酸锌、硬酯酸钙中的一种；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂626、抗氧剂168、抗氧剂DSTP中的一种。实施例1将200mL钛酸丁酯、500mL无水乙醇和50mL冰醋酸搅拌30min，得到混合溶液A；将电气石粉加入蒸馏水中，搅拌均匀得到8wt％的电气石粉混合溶液；将混合溶液A缓慢滴加到3312mL质量分数为8wt％的电气石粉溶液中，滴加完后继续搅拌2h，然后室温陈化12h，再经过真空抽滤，100℃干燥后，在马弗炉中500℃煅烧2h，得到TiO2负载量为15％的电气石粉负载TiO2光催化剂；取200g电气石粉负载TiO2光催化剂加入高混机中，在105℃条件下，高速混合5min；加入2g铝酸酯偶联剂，继续高混5mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低气味、低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下组分按重量份组成：/n聚丙烯 50-92份，/n短玻纤 5-25份，/n气味处理剂 2-12份，/n抗静电剂 0.3~5份，/n相容剂 0.2-5份，/n润滑剂 0.3-2份，/n抗氧剂 0.2-1份；/n所述气味处理剂为偶联剂表面处理的电气石粉负载TiO

【技术特征摘要】
1.一种低气味、低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：由以下组分按重量份组成：
聚丙烯50-92份，
短玻纤5-25份，
气味处理剂2-12份，
抗静电剂0.3~5份，
相容剂0.2-5份，
润滑剂0.3-2份，
抗氧剂0.2-1份；
所述气味处理剂为偶联剂表面处理的电气石粉负载TiO2光催化剂。


2.根据权利要求1所述的低气味、低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：所述气味处理剂中偶联剂的质量百分数为0.2-2%。


3.根据权利要求1所述的低气味、低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：所述聚丙烯为均聚聚丙烯，230℃、2.16kg条件下熔体流动速率为5~100g/10min；所述短玻纤为无碱短切玻璃纤维，长度为3~10mm，直径为10-20um。


4.根据权利要求1所述的低气味、低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：所述偶联剂为铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、稀土偶联剂中的一种或者几种；所述抗静电剂为羟乙基脂肪胺、硬酯酸聚氧乙烯酯、十二烷基二甲基季乙内盐、三乙醇胺甘油酯中的一种或多种。


5.根据权利要求1所述的低气味、低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯或丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯中的一种或多种。


6.根据权利要求1所述的低气味、低VOC聚丙烯复合材料，其特征在于：所述润滑剂为亚乙基双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、硬酯酸锌、硬酯酸钙中的一种或多种；所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴仲涛，王雷，周海，王刚，李荣群，
申请(专利权)人：合肥圆融新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34