阅读说明：本技术 一种voc改进母粒及其制备方法和聚烯烃复合材料的制备方法 (VOC (volatile organic compound) improved master batch, preparation method thereof and preparation method of polyolefin composite material ) 是由 刘凯 包翰 胡隽隽 于 2019-11-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种VOC改进母粒及其制备方法和聚烯烃复合材料的制备方法。所述VOC改进母粒包括以下质量份数的原料：PET 80～90份、发泡剂20-30份、抗氧剂0.1-0.3份、水600～800份。由所述VOC改性母粒制得的聚烯烃复合材料,其VOC的挥发量被大大降低。(The invention discloses a VOC improved master batch, a preparation method thereof and a preparation method of a polyolefin composite material. The VOC improved master batch comprises the following raw materials in parts by mass: 80-90 parts of PET, 20-30 parts of foaming agent, 0.1-0.3 part of antioxidant and 600-800 parts of water. The VOC volatilization amount of the polyolefin composite material prepared from the VOC modified master batch is greatly reduced.)

一种VOC改进母粒及其制备方法和聚烯烃复合材料的制备 方法

技术领域

本发明涉及聚合物复合材料技术领域，特别涉及一种VOC改进母粒及其制备方法和聚烯烃复合材料的制备方法。

背景技术

随着环保理念的大力推广，人们对材料的环保要求越来越高。VOC物质是指易挥发的有机物质，在环保意义上的定义是指活泼的一类挥发性有机物，即会对人类身体健康产生危害的那一类挥发性有机物。

现有的汽车内饰以及各类电子元件包含了各种聚合物复合材料，它们也含有VOC。在汽车内部温度较高时，一些常温下有半挥发性的有机物SVOC，在较高温度下便会挥发出来，部分气化点在40℃以上的VOC，挥发量会迅速增大。当VOC达到一定浓度时，会引起头痛、恶心、呕吐、乏力等症状，严重时甚至引发抽搐、昏迷，伤害肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退等严重后果。因此，急需一种VOC挥发量小的聚烯烃复合材料。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种VOC改进母粒及其制备方法和聚烯烃复合材料的制备方法，旨在提供一种聚烯烃复合材料，该材料产生的VOC含量小。

为实现上述目的，本发明提出一种VOC改进母粒，所述VOC改进母粒包括以下质量份数的原料：

PET 80～90份、发泡剂20-30份、抗氧剂0.1-0.3份、水600～800份。

可选地，所述发泡剂包括二氯一氟甲烷。

可选地，所述抗氧剂包括四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

本发明还提出一种VOC改进母粒的制备方法，所述VOC改进母粒的制备方法包括以下步骤：

将PET、发泡剂、抗氧剂混合并搅拌均匀，得到混合料；

将所述混合料在双螺杆挤出机中挤出造粒，得到PET可发泡粒料；

将PET可发泡粒料和水在高速混合机中混合，制得VOC改进母粒。

可选地，将所述混合料在双螺杆挤出机中挤出造粒，得到PET可发泡粒料的步骤中，所述双螺杆挤出机包括按送料方向顺次排布六个温区，其中，一区温度为240～260℃，二区温度为280～300℃，三区温度为280～300℃，四区温度为280～300℃，五区温度为280～300℃，六区温度为280～300℃；

所述双螺杆挤出机的机头温度为280～300℃，螺杆转速为200～280r/min。

可选地，将PET可发泡粒料和水在高速混合机中混合，制得VOC改进母粒的步骤中，混合时间为6～10min。

本发明还提出一种聚烯烃复合材料的制备方法，所述聚烯烃复合材料的制备方法包括以下步骤：

将VOC改进母粒加入到聚烯烃材料中，投入高速混合机里搅拌，得到搅拌料；

将所述搅拌料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到聚烯烃复合材料；

其中，所述VOC改进母粒包括以下质量份数的原料：

PET 80～90份、发泡剂20-30份、抗氧剂0.1-0.3份、水600～800份。

可选地，将VOC改进母粒加入到聚烯烃材料中并混合均匀，在高速混合机里搅拌，得到搅拌料的步骤中：所述聚烯烃材料为聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯和聚酰胺6中的一种。

可选地，将VOC改进母粒加入到聚烯烃材料中并混合均匀，在高速混合机里搅拌，得到搅拌料的步骤中：所述VOC改进母粒和所述聚烯烃材料的质量比为1：(4～9)。

可选地，将所述搅拌料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到聚烯烃复合材料的步骤中：所述双螺杆挤出机包括按送料方向依次排布六个温度区，其中，一区温度为120～230℃，二区温度为180～260℃，三区温度为180～260℃，四区温度为180～260℃，五区温度为180～260℃，六区温度为180～260℃；

所述双螺杆挤出机的机头温度为180～260℃，螺杆转速为220～320r/min。

本发明的技术方案中，通过对PET进行改性，得到一种VOC改进母粒，使用所述VOC改进母粒作为载体制得的聚烯烃复合材料，能有效降低其VOC的挥发量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明提供的VOC改进母粒的制备方法一实施例的流程示意图；

图2为本发明提供的聚烯烃复合材料的制备方法一实施例的流程示意图；

图3为本发明提供的实施例和对比例的VOC含量表。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

现有的汽车内饰以及各类电子元件使用了大量的聚烯烃材料，在汽车内部温度较高时，一些常温下有半挥发性的有机物SVOC，在较高温度下便会挥发出来，部分气化点在40℃以上的VOC，挥发量会迅速增大。当VOC达到一定浓度时，会对人体的健康造成危害。鉴于此，本发明提出一种VOC改进母粒，以所述VOC改进母粒作为载体制得的聚烯烃复合材料，可大大降低聚烯烃复合材料的VOC挥发量。在本发明提供的VOC改进母粒的一实施例中，所述VOC改进母粒包括以下质量份数的原料：PET 80～90份、发泡剂20-30份、抗氧剂0.1-0.3份、水600～800份。

本发明以PET、发泡剂、抗氧化剂和水为原料制得的VOC改性母粒，其中选用的PET是热塑性聚酯中最主要的品种，俗称涤纶树脂，其是对苯二甲酸与乙二醇的缩聚物，含有聚对苯二甲酸乙二醇酯。PET具有良好的力学性能，耐折性好，且无毒无味，由PET改性制得的母粒，安全性高。

发泡剂优选物理发泡剂，物理发泡剂大多为低沸点液体，最好选用在常温常压下呈气态的低沸点液体。在注入聚合物熔体时呈液态，这样有利于发泡剂与聚合物熔体均匀混合，然后通过减压，使熔体中的发泡剂汽化并形成气泡。其中本发明选用的二氯一氟甲烷，其沸点低，易汽化，有助于对PET进行发泡。

抗氧剂是一类化学物质，当其在聚合物体系中仅少量存在时，就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命，又被称为“防老剂”。本发明选用的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯是一种性能良好的抗氧化剂，又称Irganox1010，其广泛应用于聚乙烯，聚丙烯，聚甲醛，ABS树脂，PS树脂，PVC，工程塑料，橡胶及石油产品等，具有很好的抗氧化效果。除此之外，水起到对所述VOC改性母粒进一步发泡的作用，可选用蒸馏水，其含有较少的杂质。

本发明的技术方案中，通过对PET进行改性，得到一种VOC改进母粒，使用所述VOC改进母粒作为载体制得的聚烯烃复合材料，能有效降低其VOC的挥发量。

本发明还提出一种VOC改进母粒的制备方法，请参阅图1，所述VOC改进母粒的制备方法包括以下步骤：

步骤S10、将PET、发泡剂、抗氧剂混合并搅拌均匀，得到混合料。

在本实施例中，所述发泡剂为二氯一氟甲烷，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；PET、发泡剂、抗氧剂的质量比为(80～90)、(20-30)、(0.1-0.3)。

步骤S20、将所述混合料在双螺杆挤出机中挤出造粒，得到PET可发泡粒料。

在本实施例中，所述双螺杆挤出机包括按送料方向顺次排布六个温区，其中，一区温度为240～260℃，二区温度为280～300℃，三区温度为280～300℃，四区温度为280～300℃，五区温度为280～300℃，六区温度为280～300℃；

所述双螺杆挤出机的机头温度为280～300℃，螺杆转速为200～280r/min。

步骤30、将PET可发泡粒料和水在高速混合机中混合，制得VOC改进母粒。

在本实施例中，将PET可发泡粒料和水在高速混合机中混合的混合时间为6～10min，在这个时间内，PET可发泡粒料可将水完全吸收。优选地，所述水为蒸馏水，可减少杂质。

本发明还提出一种聚烯烃复合材料的制备方法，请参阅图2，所述聚烯烃复合材料的制备方法包括以下步骤：

S40、将VOC改进母粒加入到聚烯烃材料中，投入高速混合机里搅拌，得到搅拌料。

在本实施例中，VOC改进母粒和聚烯烃材料的质量比为1：(4～9)；所述聚烯烃材料为聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯和聚酰胺6中的一种。需要说明的是，搅拌时间控制在10min左右最为合适。

S50、将所述搅拌料加入到双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到聚烯烃复合材料。

在本实施例中，所述双螺杆挤出机包括按送料方向依次排布六个温度区，其中，一区温度为120～230℃，二区温度为180～260℃，三区温度为180～260℃，四区温度为180～260℃，五区温度为180～260℃，六区温度为180～260℃；

所述双螺杆挤出机的机头温度为180～260℃，螺杆转速为220～320r/min。

以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下述各实施例中，所用的原料来源信息如下：PBT(型号2002U)，日本宝理；PP(型号T30S),大庆石化；PE(型号5070)，盘锦乙烯；PA6(型号CM1017)，日本东丽；PS(型号350)，***乔；PET(型号008L)，加拿大Aclo；二氯一氟甲烷，湖北鑫鸣泰化学有限公司；蒸馏水，北京百奥莱博科技有限公司；抗氧剂(型号Irganox1010)，巴斯夫公司。

下述各实施例所用仪器的型号如下：ZSK30型双螺杆挤出机，德国W&P公司；JL-1000型拉力试验机，广州市广才实验仪器公司生产；HTL900-T-5B型注射成型机，海太塑料机械有限公司生产；XCJ-500型冲击测试机，承德试验机厂生产；QT-1196型拉伸测试仪，东莞市高泰检测仪器有限公司；QD-G JS-B12K型高速搅拌机，北京恒奥德仪器仪表有限公司。

我国《乘用车内空气质量评价指南》最新标准GB/T 27630，车内空气质量污染物限值如下：

控制物质	单位	限值
			苯	μg/m<sup>3</sup>	60
甲苯	μg/m<sup>3</sup>	1000
			乙苯	μg/m<sup>3</sup>	1000
二甲苯	μg/m<sup>3</sup>	1000
			苯乙烯	μg/m<sup>3</sup>	260
甲醛	μg/m<sup>3</sup>	100
			乙醛	μg/m<sup>3</sup>	200
丙烯醛	μg/m<sup>3</sup>	50

实施例1

称取800gPET、200g二氯一氟甲烷、1g四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，混合并搅拌均匀；接着加入双螺杆挤出机中挤出造粒，得到PET可发泡粒料；最后将PET可发泡粒料和6L蒸馏水在高速混合机中混合6min，制备成VOC改进母粒P1。

其中，双螺杆挤出机包括按送料方向顺次排布的六个温度区，一区温度为240℃，二区温度为280℃，三区温度为280℃，四区温度为280℃，五区温度为280℃，六区温度为280℃，且机头温度为280℃，螺杆转速为200r/min。

取100gVOC改进母粒P1加入到900g聚丙烯(PP)中，在高速混合机中搅拌5min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PP复合材料X1。

其中，双螺杆挤出机包括按送料方向顺次排布的六个温度区，一区温度为170℃，二区温度为230℃，三区温度为230℃，四区温度为230℃，五区温度为230℃，六区温度为230℃，且机头温度为230℃，螺杆转速为220r/min。

对比例1

取900g聚丙烯(PP)，在高速混合机中搅拌5min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PP复合材料D1。其中，双螺杆挤出机的参数设置与制备PP复合材料X1的相同。

将上述实施例1及对比例1制备的PP复合材料用注塑机制成样条，测试标准按GB/T27630进行，其产品性能数据见图3。测试标准按GB/T 27630进行，

由图3中数据可以得出，加入VOC改进母粒改性PP复合材料X1比未改性前PP复合材料D1的VOC挥发量更少。

实施例2

称取900gPET、300g二氯一氟甲烷、3g四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，混合并搅拌均匀；接着加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到PET可发泡粒料；最后将PET可发泡粒料和8L蒸馏水在高速混合机中混合10min，制备成VOC改进母粒P2。

其中，双螺杆挤出机包括按送料方向顺次排布的六个温度区，一区温度为260℃，二区温度为300℃，三区温度为300℃，四区温度为300℃，五区温度为300℃，六区温度为300℃，且机头温度为300℃，螺杆转速为280r/min。

取200gVOC改进母粒P2加入到800g聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)中，在高速混合机中搅拌15min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PBT复合材料X2。

其中，双螺杆挤出机包括按送料方向顺次排布的六个温度区，一区温度为200℃，二区温度为260℃，三区温度为260℃，四区温度为260℃，五区温度为260℃，六区温度为260℃，且机头温度为260℃，螺杆转速为300r/min。

对比例2

取800g聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，在高速混合机中搅拌15min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PBT复合材料D2。其中，双螺杆挤出机的参数设置与制备PBT复合材料X2的相同。

将上述实施例2及对比例2制备的PBT复合材料用注塑机制成样条，测试标准按GB/T 27630进行，其产品性能数据见图3。

由图3中数据可以得出，加入VOC改进母粒改性PBT复合材料X2比未改性前PBT复合材料D2的VOC挥发量更少。

实施例3

称取850gPET、250g二氯一氟甲烷、2g四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，混合并搅拌均匀；接着加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到PET可发泡粒料；最后将PET可发泡粒料和7L蒸馏水在高速混合机中混合8min，制备成VOC改进母粒P3。

其中，双螺杆挤出机包括按送料方向顺次排布的六个温度区，一区温度为250℃，二区温度为290℃，三区温度为290℃，四区温度为290℃，五区温度为290℃，六区温度为290℃，且机头温度为290℃，螺杆转速为240r/min。

取200gVOC改进母粒P3加入到800g聚乙烯(PE)中，在高速混合机中搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PE复合材料X3。

其中，双螺杆挤出机包括按送料方向顺次排布的六个温度区，一区温度为120℃，二区温度为180℃，三区温度为180℃，四区温度为180℃，五区温度为180℃，六区温度为180℃，且机头温度为180℃，螺杆转速为300r/min。

对比例3

取800g聚乙烯(PE)，在高速混合机中搅拌10min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PE复合材料D3。其中，双螺杆挤出机的参数设置与制备PE复合材料X3的相同。

将上述实施例3及对比例3制备的PE复合材料用注塑机制成样条，测试标准按GB/T27630进行，其产品性能数据见图3。

由图3中数据可以得出，加入VOC改进剂改性PE复合材料X3比未改性前PE复合材料D3的VOC挥发量更少。

实施例4

称取860gPET、270g二氯一氟甲烷、3g四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，混合并搅拌均匀；接着加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到PET可发泡粒料；最后将PET可发泡粒料和7.5L蒸馏水在高速混合机中混合7min，制备成VOC改进母粒P4。

其中，双螺杆挤出机包括按送料方向顺次排布的六个温度区，一区温度为255℃，二区温度为295℃，三区温度为295℃，四区温度为295℃，五区温度为295℃，六区温度为295℃，且机头温度为295℃，螺杆转速260r/min。

取200gVOC改进母粒P4加入到800g聚酰胺6(PA6)中，在高速混合机中搅拌12min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PA6复合材料X4。

其中，双螺杆挤出机包括按送料方向顺次排布的六个温度区，一区温度为230℃，二区温度为260℃，三区温度为260℃，四区温度为260℃，五区温度为260℃，六区温度为260℃，且机头温度为250℃，螺杆转速为320r/min。

对比例4

取800g聚酰胺6(PA6)，在高速混合机中搅拌12min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PA6复合材料D4。其中，双螺杆挤出机的参数设置与制备PA6复合材料X4的相同。

将上述实施例4及对比例4制备的PA6复合材料用注塑机制成样条，测试标准按GB/T 27630进行，其产品性能数据见图3。

由图3中数据可以得出，加入VOC改进母粒改性PS复合材料X4比未改性前PS复合材料D4的VOC挥发量更少

实施例5

称取820gPET、240g二氯一氟甲烷、2g四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，混合并搅拌均匀；接着加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，得到PET可发泡粒料；最后将PET可发泡粒料和6.5L蒸馏水在高速混合机中混合8min，制备成VOC改进母粒P5。

其中，双螺杆挤出机包括按送料方向顺次排布的六个温度区，一区温度为245℃，二区温度为285℃，三区温度为285℃，四区温度为285℃，五区温度为285℃，六区温度为285℃，且机头温度为285℃，螺杆转速为240r/min。

取200gVOC改进母粒P5加入到800g苯乙烯(PS)中，在高速混合机中搅拌8min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PS复合材料X5。

其中，双螺杆挤出机包括按送料方向顺次排布的六个温度区，一区温度为160℃，二区温度为200℃，三区温度为200℃，四区温度为200℃，五区温度为200℃，六区温度为200℃，且机头温度为200℃，螺杆转速为280r/min。

对比例5

取800g苯乙烯(PS)，在高速混合机中搅拌8min，接着加入双螺杆挤出机中进行共混挤出，得到PS复合材料D5。其中，双螺杆挤出机的参数设置与制备PS复合材料X5的相同。

将上述实施例5及对比例5制备的PS复合材料用注塑机制成样条，测试标准按GB/T27630进行，其产品性能数据见图3。

由图3中数据可以得出，加入VOC改进母粒改性的PS复合材料X5比未改性前的PS复合材料D5的VOC挥发量更少。

综上所述，本发明提供的的VOC改进母粒，用其改性制得的聚烯烃材料较未改性的聚烯烃复合材料大大降低了VOC的挥发量，并远低于国家标准，减少了对人类危害的同时，也扩展了聚烯烃复合材料的应用领域，具有十分重要的意义。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的专利保护范围内。