一種環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于聚丙烯材料【技術領域】，公開了一種環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯及其制備方法和在學生校車內(nèi)飾中的應用。該環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯包含以下質(zhì)量百分數(shù)計的組分：聚丙烯40～90%；阻燃劑4～30%；消煙劑2～20%；氣味吸附劑2～5%；TVOC脫除劑1～5%；穩(wěn)定劑0.3～1.2%。本發(fā)明通過選用特定的低氣味氮磷系無鹵阻燃劑和金屬氫氧化物作為消煙劑，實現(xiàn)力學性能優(yōu)異、阻燃效果良好、煙密度低的效果；加入氣味吸附劑和TVOC脫除劑，有效脫除TVOC和其它小分子物質(zhì)，從而制備得到滿足力學性能優(yōu)異、阻燃效果良好、低煙密度、低氣味、低TVOC要求的改性聚丙烯，可適用于校車內(nèi)飾中。
【專利說明】一種環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于聚丙烯材料【技術領域】，特別涉及一種環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯及其制備方法和在學生校車內(nèi)飾中的應用。
【背景技術】
[0002]隨著人們安全意識的提高，對汽車室內(nèi)空氣質(zhì)量的要求越來越高，相應的，對汽車內(nèi)飾材料的要求也越來越高，除常規(guī)力學之外，對氣味、TVOC等指標也提出了要求，目前國內(nèi)外主要汽車廠家對內(nèi)飾材料的氣味要求是< 3.5級(檢測標準VDA270，檢測條件800C /2h)，TVOC ^ 50 μ gC/g。而對于關乎學生安全的校車來說，其要求更高，在2010年7月I日開始實施的《專用校車安全技術條件》(GB24407)，對內(nèi)飾材料增加了阻燃的要求:氧指數(shù)OI ^ 22%，煙密度等級(SDR) ( 75。
[0003]聚丙烯由于自身結(jié)構的原因，氧指數(shù)只有17~18，遇火容易燃燒，并伴有發(fā)煙現(xiàn)象，達不到校車內(nèi)飾材料的要求，因此校車用聚丙烯需要加入阻燃劑。目前聚丙烯常用的阻燃劑包括溴系阻燃劑、氮磷系阻燃劑、氫氧化物等。其中溴系阻燃劑阻燃效率高，成為目前最常用的阻燃劑。專利CN101475717B使用有機溴系作為阻燃劑，并配合使用阻燃協(xié)效劑三氧化二銻，阻燃方面可以達到校車的要求，但由于溴系阻燃劑氣味刺鼻、燃燒時煙密度大，滿足不了校車在氣味和煙密度方面的要求。專利102477184A使用三聚氰胺溴酸鹽作為阻燃劑，氫氧化鎂作為協(xié)效阻燃劑制備了高光澤阻燃聚丙烯復合材料，可有效降低煙密度，但依然無法解決含溴阻燃劑氣味大的問題。專利CN1465618公開了一種氫氧化鎂無鹵阻燃聚丙烯復合材料，其中使用氫氧化鎂作為阻燃劑。氫氧化物阻燃劑氣味和煙密度較小，但其阻燃效率較低，需要大量添加，導致改性車用聚丙烯材料力學性能變差，密度偏大，也滿足不了校車的要求。因此，研究力學性能良好、阻燃、低煙密度、低氣味、低TVOC的校車專用聚丙烯材料已成為當務之急。`

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術的缺點與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯。該改性聚丙烯力學性能良好、阻燃、低煙密度、低氣味、低TV0C。
[0005]本發(fā)明另一目的在于提供一種上述環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯的制備方法。
[0006]本發(fā)明再一目的在于提供上述環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯在汽車工業(yè)內(nèi)飾件中的應用。特別適用于學生用校車內(nèi)飾中。
[0007]本發(fā)明的目的通過下述方案實現(xiàn):
[0008]一種環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯，包含以下質(zhì)量百分數(shù)計的組分:
[0009]聚丙烯:40~90 %
阻燃劑:4~30%
消煙劑:2~20%
氣味吸附劑:2~5%
TVOC脫除劑:1~5 %
穩(wěn)定劑:0.3~1.2 %。
[0010]所述的聚丙烯為均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種，其熔體流動速率在2300C >2.16Kg 的條件下為 0.5 ~50g/10min。
[0011]所述的阻燃劑為氮磷系阻燃劑。
[0012]優(yōu)選地，所述的阻燃劑指聚磷酸銨、季戊四醇磷酸酯、蜜胺磷酸鹽或三聚氰胺氰尿酸酯中的至少一種。為降低TVOC和減少影響氣味的小分子物質(zhì)來源，阻燃劑無需進行表面處理，且氣味< 3.5級。
[0013]所述的消煙劑為金屬氫氧化物。金屬氫氧化物普遍呈現(xiàn)堿性，除了具有消煙、阻燃的作用外，同時還可與聚丙烯混合物在加工過程中產(chǎn)生的微量酸性物質(zhì)S02、N0x、C02反應，從而降低改性聚丙烯中的氣味。
[0014]優(yōu)選地，所述的消煙劑為氫氧化鎂和氫氧化鋁中的至少一種。
[0015]所述的氣味吸附劑為沸石和粘土以質(zhì)量比1:2混合的復合物。沸石和粘土具有不同的孔徑，可以吸收不同分子量的可以產(chǎn)生氣味的小分子物質(zhì)，兩者按1:2比例復合使用，同時配合堿性氫氧化物，可拓寬所吸收物質(zhì)的范圍和種類，基本涵蓋改性聚丙烯加工過程中產(chǎn)生的小分子物質(zhì)，從而明顯降低改性聚丙烯的氣味。
[0016]所述的沸石為親水性沸石，孔徑為0.2~lnm。本發(fā)明利用沸石作為氣味吸附劑，其能夠發(fā)揮氣味吸附作用的前提是其孔徑需要和改性聚丙烯加工過程中產(chǎn)生的小分子物質(zhì)的體積相匹配，在本發(fā)明限定條件下的沸石具有優(yōu)異的氣味吸附性能。
[0017]所述的粘土為疏水型粘土，SiO2Al2O3的摩爾比為(50~400):1。
[0018]所述的TVOC脫除劑為Cl~C8的醇類物質(zhì)。Cl~C8醇類物質(zhì)中醛類物質(zhì)(甲醛、乙醛、丙烯醛)的含量≤0.3PPM。
[0019]優(yōu)選地，所述的TVOC脫除劑為乙醇和異丙醇中的至少一種。
[0020]所述的穩(wěn)定劑包括受阻酚類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑和受阻胺類光穩(wěn)定劑。
[0021]一種上述環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯的制備方法，包括以下步驟:
[0022]將聚丙烯、阻燃劑和消煙劑加入低速混合機進行混合，然后加入TVOC脫除劑混勻，再加入氣味吸附劑和穩(wěn)定劑混勻，在雙螺桿擠出機的主喂料口加入，進行熔融共混，真空擠出造粒，得到環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯。
[0023]所述雙螺桿擠出機的長徑比為(36~56): 1，雙螺桿擠出機的加工溫度為180~230。。。
[0024]進一步地，為使所述TVOC脫除劑減少損耗和充分發(fā)揮作用，混合機需要使用低速混合機(轉(zhuǎn)速≤100r/min)，且擠出機的加工溫度需高于TVOC脫除劑的沸點。
[0025]上述環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯適合在汽車工業(yè)內(nèi)飾中的應用。特別適用于學生用校車內(nèi)飾中。
[0026]本發(fā)明的機理為:
[0027]本發(fā)明通過選用特定的低氣味氮磷系無鹵阻燃劑和金屬氫氧化物作為消煙劑對聚丙烯進行改性，實現(xiàn)力學性能優(yōu)異、阻燃效果良好、煙密度低的效果；同時通過加入沸石和粘土混合制備的氣味吸附劑和TVOC脫除劑，有效脫除原材料和加工過程中產(chǎn)生的TVOC和其它小分子物質(zhì)，達到低氣味和低TVOC的目標，從而制備得到滿足力學性能優(yōu)異、阻燃效果良好、低煙密度、低氣味、低TVOC要求的改性聚丙烯，可適用于校車內(nèi)飾中。
[0028]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術，具有如下的優(yōu)點及有益效果:
[0029](1)本發(fā)明的改性聚丙烯選用特定的低氣味氮磷系無鹵阻燃劑和金屬氫氧化物作為消煙劑，實現(xiàn)力學性能優(yōu)異、阻燃效果良好、煙密度低的效果。
[0030](2)本發(fā)明的改性聚丙烯在制備過程中加入沸石和粘土混合制備的氣味吸附劑和TVOC脫除劑，有效脫除原材料中和加工過程中產(chǎn)生的TVOC和其它小分子物質(zhì)，達到低氣味和低TVOC的目標。
[0031](3)本發(fā)明的改性聚丙烯力學性能優(yōu)異、阻燃好、低煙密度、低氣味、低TV0C，可適用于學生校車內(nèi)飾中。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0033]實施例1:環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯的制備
[0034]將69Kg聚丙烯和20Kg阻燃劑、5Kg消煙劑加入低速混合機100r/min下進行混合，然后加入3Kg TVOC脫除劑進行混勻，再加入3Kg氣味吸附劑和0.6Kg穩(wěn)定劑進行混勻，在雙螺桿擠出機的主喂料口加入，熔融共混，經(jīng)擠出機真空擠出造粒，得到所述校車專用環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯材料；所述雙螺桿擠出機的長徑比為36:1，雙螺桿擠出機的加工溫度為180℃。[0035]其中，所用的聚丙烯為共聚聚丙烯，TVOC脫除劑為異丙醇，無鹵阻燃劑為氮磷系阻燃劑(鎮(zhèn)江星星阻燃劑APP)，消煙劑為氫氧化鎂，氣味吸附劑為沸石和粘土以1:2比例混合的復合物。所用穩(wěn)定劑是由受阻酚類抗氧劑(汽巴IRGAN0X1010)、亞磷酸酯類抗氧劑(汽巴IRGAFOS168)和受阻胺類光穩(wěn)定劑(汽巴CHIMASS0RB944)按1:1:1的質(zhì)量比組成。
[0036]實施例2:環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯的制備
[0037]將40Kg聚丙烯和30Kg阻燃劑、20Kg消煙劑加入低速混合機100r/min下進行混合，然后加入5Kg TVOC脫除劑進行混勻，再加入5Kg氣味吸附劑和1.2Kg穩(wěn)定劑進行混勻，在雙螺桿擠出機的主喂料口加入，熔融共混，經(jīng)擠出機真空擠出造粒，得到所述校車專用環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯材料；所述雙螺桿擠出機的長徑比為48:1，雙螺桿擠出機的加工溫度為200°C。
[0038]其中，所用的聚丙烯為均聚聚丙烯，TVOC脫除劑為乙醇，無鹵阻燃劑為氮磷系阻燃劑(鎮(zhèn)江星星阻燃劑MPP)，消煙劑為氫氧化鋁，氣味吸附劑為沸石和粘土以1:2比例混合的復合物。所用穩(wěn)定劑是由受阻酚類抗氧劑(汽巴IRGAN0X1076)、亞磷酸酯類抗氧劑(汽巴IRGAFOS168)和受阻胺類光穩(wěn)定劑(汽巴CHIMASS0RB944)按1:1:1的質(zhì)量比組成。
[0039]實施例3:環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯的制備[0040]將89Kg聚丙烯和5Kg阻燃劑、2Kg消煙劑加入低速混合機100r/min下進行混合，然后加入IKg TVOC脫除劑進行混勻，再加入2Kg氣味吸附劑和0.3Kg穩(wěn)定劑進行混勻，在雙螺桿擠出機的主喂料口加入，熔融共混，經(jīng)擠出機真空擠出造粒，得到所述校車專用環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯材料；所述雙螺桿擠出機的長徑比為52:1，雙螺桿擠出機的加工溫度為210。。。
[0041]其中，所用的聚丙烯為共聚聚丙烯，TVOC脫除劑為異丙醇，無鹵阻燃劑為氮磷系阻燃劑(開封華順HS-NPS-D)，消煙劑為氫氧化鋁，氣味吸附劑為沸石和粘土以1:2比例混合的復合物。所用穩(wěn)定劑是由受阻酚類抗氧劑(汽巴IRGAN0X1330)、亞磷酸酯類抗氧劑(汽巴IRGAFOS168)和受阻胺類光穩(wěn)定劑(汽巴CHIMASS0RB944)按1:1:1的質(zhì)量比組成。
[0042]實施例4:環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯的制備
[0043]將72Kg聚丙烯和15Kg阻燃劑、7Kg消煙劑加入低速混合機100r/min下進行混合，然后加入2Kg TVOC脫除劑進行混勻，再加入4Kg氣味吸附劑和0.9Kg穩(wěn)定劑進行混勻，在雙螺桿擠出機的主喂料口加入，熔融共混，經(jīng)擠出機真空擠出造粒，得到所述校車專用環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯材料；所述雙螺桿擠出機的長徑比為56:1，雙螺桿擠出機的加工溫度為230°C。
[0044]其中，所用的聚丙烯為均聚聚丙烯，TVOC脫除劑為乙醇，無鹵阻燃劑為氮磷系阻燃劑(深圳天銳達MCA)，消煙劑為氫氧化鎂，氣味吸附劑為沸石和粘土以1:2比例混合的復合物。所用穩(wěn)定劑是由受阻酚類抗氧劑(汽巴IRGAN0X1076)、亞磷酸酯類抗氧劑(汽巴IRGAF0S38)和受阻胺類光穩(wěn)定劑(汽巴CHIMASS0RB770)按1:1:1的質(zhì)量比組成。
[0045]實施例5:對比例I
[0046]將69Kg聚丙烯和20`Kg阻燃劑、5Kg消煙劑加入高速混合機600r/min下進行混合，然后加入3Kg TVOC脫除劑進行混勻，再加入3Kg氣味吸附劑和0.6Kg穩(wěn)定劑進行混勻，在雙螺桿擠出機的主喂料口加入，熔融共混，經(jīng)擠出機真空擠出造粒，得到改性聚丙烯材料；所述雙螺桿擠出機的長徑比為36:1，雙螺桿擠出機的加工溫度為180°C。
[0047]其中，所用的聚丙烯為共聚聚丙烯，TVOC脫除劑為異丙醇，無鹵阻燃劑為氮磷系阻燃劑(鎮(zhèn)江星星阻燃劑APP)，消煙劑為氫氧化鎂，氣味吸附劑為沸石和粘土以1:2比例混合的復合物。所用穩(wěn)定劑是由受阻酚類抗氧劑(汽巴IRGAN0X1010)、亞磷酸酯類抗氧劑(汽巴IRGAFOS168)和受阻胺類光穩(wěn)定劑(汽巴CHIMASS0RB944)按1:1:1的質(zhì)量比組成。
[0048]實施例6:對比例2
[0049]將69Kg聚丙烯和20Kg阻燃劑、5Kg消煙劑加入低速混合機100r/min下進行混合，然后加入3Kg TVOC脫除劑和0.6Kg穩(wěn)定劑進行混勻，在雙螺桿擠出機的主喂料口加入，熔融共混，經(jīng)擠出機真空擠出造粒，得到改性聚丙烯材料；所述雙螺桿擠出機的長徑比為36:1，雙螺桿擠出機的加工溫度為180°C。
[0050]其中，所用的聚丙烯為共聚聚丙烯，TVOC脫除劑為異丙醇，無鹵阻燃劑為氮磷系阻燃劑(鎮(zhèn)江星星阻燃劑APP)，消煙劑為氫氧化鎂，所用穩(wěn)定劑是由受阻酚類抗氧劑(汽巴IRGAN0X1010)、亞磷酸酯類抗氧劑(汽巴IRGAF0S168)和受阻胺類光穩(wěn)定劑(汽巴CHIMASS0RB944)按1:1:1的質(zhì)量比組成。
[0051]實施例7:對比例3
[0052]將69Kg聚丙烯和20Kg阻燃劑、5Kg消煙劑加入低速混合機100r/min下進行混合，然后加入0.6Kg穩(wěn)定劑進行混勻，在雙螺桿擠出機的主喂料口加入，熔融共混，經(jīng)擠出機真空擠出造粒，得到改性聚丙烯材料；所述雙螺桿擠出機的長徑比為36:1，雙螺桿擠出機的加工溫度為180°C。
[0053]其中，所用的聚丙烯為共聚聚丙烯，無鹵阻燃劑為氮磷系阻燃劑(鎮(zhèn)江星星阻燃劑APP)，消煙劑為氫氧化鎂，所用穩(wěn)定劑是由受阻酚類抗氧劑(汽巴IRGAN0X1010)、亞磷酸酯類抗氧劑(汽巴IRGAF0S168)和受阻胺類光穩(wěn)定劑(汽巴CHIMASS0RB944)按1:1:1的質(zhì)量比組成。
[0054]實施例8:環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯的性能測試
[0055]將實施例1~7制備得到的改性聚丙烯材料進行注塑成型制備測試樣條，并按照以下測試標準進行性能測試，結(jié)果見表1:
[0056](I)拉伸強度:按GB/T1040測試，速度為50mm/min。
[0057](2)懸臂梁缺口沖擊強度:按GB/T1843測試。
[0058](3)彎曲模量:按GB/T9341測試，速度為2mm/min。
[0059](4)有機化合物排放測定(TVOC):按照VDA277測試。
[0060](5)氧指數(shù):按 GB/T5454 測試。
[0061](6)煙密度:按 GB/T8627 測試。
[0062](7)氣味:按 VDA270 測試。
[0063]由表1中各個實施例和對比例的產(chǎn)品測試結(jié)果可以看出，與實施例1相比，采用相同的原材料和擠出機，對比例I由于采用高速混合機進行預混合，使得TVOC脫除劑損耗過多，無法將原材料帶入和加工過程產(chǎn)生的TVOC脫除到校車標準的要求。
[0064]對比例2中加入了 TVOC脫除劑，使TVOC明顯降低，但由于沒有加入氣味吸附劑，從而達不到氣味3.5級的要求。對比例3中沒有使用TVOC脫除劑和氣味吸附劑，氣味和TVOC均達不到要求。
[0065]本發(fā)明的環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯材料，通過對阻燃劑和消煙劑的選擇，達到阻燃和降低煙密度的效果，同時配合使用氣味吸附劑和TVOC脫除劑，可以將原材料帶入和加工過程產(chǎn)生的TVOC脫除的更加干凈，氣味更小，達到校車內(nèi)飾專用料的各項技術指標。
[0066]表1環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯的性能指標
[0067]
【權利要求】
1.一種環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯，其特征在于包含以下質(zhì)量百分數(shù)計的組分:
2.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯，其特征在于:所述的聚丙烯為均聚聚丙烯和共聚聚丙烯中的至少一種，其熔體流動速率在230°C、2.16Kg的條件下為0.5 ~50g/10min。
3.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯，其特征在于:所述的阻燃劑為氮磷系阻燃劑；所述的消煙劑為金屬氫氧化物。
4.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯，其特征在于:所述的氣味吸附劑為沸石和粘土以質(zhì)量比1 :2混合的復合物。
5.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯，其特征在于:所述的TVOC脫除劑為Cl~CS的醇類物質(zhì)；所述的穩(wěn)定劑指受阻酚類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑和受阻胺類光穩(wěn)定劑。
6.根據(jù)權利要求1所述的環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯，其特征在于:所述的阻燃劑指聚磷酸銨、季戊四醇磷酸酯、蜜胺磷酸鹽和三聚氰胺氰尿酸酯中的至少一種；所述的消煙劑為氫氧化鎂和氫氧化鋁中的至少一種；所述的TVOC脫除劑為乙醇和異丙醇中的至少一種。
7.根據(jù)權利要求4所述的環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯，其特征在于:所述的沸石為親水性沸石，孔徑為0.2~Inm ;所述的粘土為疏水型粘土，SiO2Al2O3的摩爾比為(50~400):1。
8.一種根據(jù)權利要求1~7任一項所述的環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 將聚丙烯、阻燃劑和消煙劑加入低速混合機進行混合，然后加入TVOC脫除劑混勻，再加入氣味吸附劑和穩(wěn)定劑混勻，在雙螺桿擠出機的主喂料口加入，進行熔融共混，真空擠出造粒，得到環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯。
9.根據(jù)權利要求8所述的環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯的制備方法，其特征在于:所述雙螺桿擠出機的長徑比為(36~56):1 ;所述雙螺桿擠出機的加工溫度為180~230°C。
10.根據(jù)權利要求1~7任一項所述的環(huán)保阻燃低氣味改性聚丙烯在汽車工業(yè)內(nèi)飾中的應用。
【文檔編號】C08L23/12GK103756135SQ201310744473
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權日:2013年12月30日
【發(fā)明者】張春懷, 李晟, 李欣, 陶四平, 肖華明, 劉樂文, 錢永紅 申請人:天津金發(fā)新材料有限公司, 金發(fā)科技股份有限公司