[发明专利]一种低气味聚丙烯组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及改性材料技术领域，具体涉及一种低气味聚丙烯组合物及其制备方法。

背景技术

聚丙烯（PP）材料由于其良好的综合性能，在汽车各大总成系统中获得了广泛应用。汽车外饰件与内饰件大多使用聚丙烯复合材料注塑成型。汽车内饰件如仪表板、立柱、杂物箱、门板等，外饰件如保险杠、防擦条、扰流板等。汽车内饰材料除了具有良好的力学性能、加工性能、耐候性能与耐划伤性能外，还要有良好的低挥发性，其中气味要求是挥发性物质评价之一。

为了限定内饰件材料气味，世界各大汽车制造商着手进行了这方面的研究工作，都并分别形成了对这些挥发性有害物质加以规范和控制的标准，如德国大众汽车公司VW′s PV3900E标准、福特汽车的BO131－03标准以及通用汽车的GMW3205等。这些标准的评价测试方法基本相同，只是评价级别有所不同。PV3900与BO131－03采用1~6级评价，级别越高，气味越大，小于等于3.5级才能满足要求。而GMW3205采用1－10级评价，级别越高，气味越低，气味等级大于等于6级才能判定为合格。本专利采用PV3900对气味进行评级。

复合聚丙烯内饰件材料气味产生的原因是多方面的。首先，在聚丙烯树脂合成过程中使用的引发剂和催化剂体系本身含有带刺激气味的化合物，例如酚类化合物、苯甲酸乙酯类化合物或者烷烃类化合物，这类化合物及未反应完全的丙烯单体在聚合完成后不可能完全除去，他们残留在聚丙烯树脂中，即使很少，也会使聚丙烯带有强烈气味。其次，聚丙烯基体在进行改性的过程中，熔融状态的聚丙烯会发生自氧化降解，产生某些低分子化合物，这些物质包含在改性后的材料中，在成型制件及制件的使用过程中散发出来。再者，车用聚丙烯复合材料为了满足汽车标准要求，往往添加多种助剂，如无机填料、弹性体、着色剂、抗氧剂、耐划伤剂等物质，这些物质它们本身或残留的杂质挥发出来，产生刺激气味，或者是其中的杂质在加工过程中催化加速聚丙烯的自氧化降解，例如滑石粉中含有的铁铜金属离子，能加速聚丙烯分解，产生更大的气味。如果气味大，将会严重污染车内空气，影响驾乘人员的身体健康。消减气味是车用聚丙烯复合材料重要研究课题之一。

减少气味可以采取下面几种措施：1、用低气味替代品来替代那些难闻的添加剂；2、采用更为纯净的树脂；3、加入吸附剂，包括化学反应及物理吸附方法。

化学反应方法是指一些能与有气味小分子物质反应的添加剂，这些添加剂和小分子反应，产生分子链大、在一般环境中不能挥发出来的另一种化合物，从而消除气味，例如蓖麻油酸锌是通过螯合醛酮分子来降低气味的。而对于物理吸附来说，理论上讲，大量的空洞可以对任何产生气味或其他挥发份的小分子进行吸附，因此可能对产生气味问题的各个方面都有效果。而且，随着物理吸附剂工业的发展，目前物理吸附体系种类非常多。包括活性炭、硅胶、凹凸棒、粘土矿物体系、分子筛、沸石、硅灰石、膨润土等，当它们均匀分散于树脂体系时，能吸附孔径小于自身微孔的小分子物质，从而降低气味。

活性碳公认能用作有机分子的吸收剂材料以及用于空气净化的材料，具有很大的比表面积（200-1000m²/gr）,是将木炭、果壳、煤等含碳原料经炭化后制成的。

沸石是如钠、钾、锰、钙类IA族元素和IIA族元素组成的晶状硅铝酸盐，它是由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成。在分子筛晶格中存在金属阳离子（如Na，K，Ca等），以平衡四面体中多余的负电荷。在结构中有很多孔径均匀的孔道和排列整齐、内表面积很大的空穴。高温活化失去水后，晶体内部就形成了许多孔径大小均一的微孔，具有很强的吸附能力，能把有效直径小于其孔径的分子吸进孔内，而不能吸附大于其孔径的分子。沸石可以为天然或人工获得，包括A型、Y型、X型、ZSM-5等，分为疏水及亲水的组合物。

硅灰石是各种晶型和非晶形式存在的二氧化硅。然而，活性炭、凹凸棒、粘土矿物体系、微孔孔径分布不均匀差异极大，甚至最大的能达到100纳米；同时这些物质均为吸水的，在吸附气味小分子的同时会吸水，因此必须综合考虑上述因素。

围绕上述因素，人们做了不少工作。

专利USP.4,851,499中指出，在等规聚丙烯树脂聚合过程中会有催化剂体系中酯类化合物：苯甲酸乙酯的残留物，带有刺激气味。去处该气味提出：采用酯化甘油酯了化合物、环氧类化合物、一元醇化合物、脂肪酸类化合物中的一种或几种，通过将上述化合物与聚丙烯树脂熔融挤出，在挤出过程中这些化合物和带有异味的酯类残留物进行酯交换反应形成大分子化合物，不易挥发，从而达到去除该类气味的作用。