本發(fā)明涉一種環(huán)保材料，具體涉及一種制備超臨界低氣味低散發(fā)材料的方法。
背景技術(shù)：
：隨著中國成為世界第一大汽車產(chǎn)銷市場，駕乘人員的環(huán)保意識逐漸增強，汽車車內(nèi)空氣污染越來越受到大家的關(guān)注。出于對駕乘人員安全的考慮，我國出臺了相應車內(nèi)空氣質(zhì)量管控標準(gb/t27630)。汽車內(nèi)飾材料作為汽車車內(nèi)空氣污染主要來源之一，它們散發(fā)出的苯、甲醛、二甲苯等有毒氣體，對人體肝、腎、呼吸系統(tǒng)、造血器官、免疫功能等會造成嚴重危害。在選材方面，汽車主機廠已經(jīng)注重選擇使用或替換成環(huán)保內(nèi)飾材料，如何開發(fā)低氣味、低voc汽車內(nèi)飾材料，已經(jīng)成為材料行業(yè)亟待解決的重大問題。目前制備低氣味、低voc汽車內(nèi)飾環(huán)保材料的傳統(tǒng)工藝方法有：1)添加無機多孔吸附劑方法，利用無機顆粒的多孔結(jié)構(gòu)吸附一些低分子揮發(fā)物，但其吸附/解吸平衡受外界條件影響大，很難長效地降低材料的氣味和voc含量；2)多階真空、烘料等強化脫揮方法，通過后處理工藝，在一定程度上也可改善氣味和降低voc含量，但存在穩(wěn)定性差、工藝路線復雜、能耗大、成本高、效率低等缺點。通過這些傳統(tǒng)工藝方法制備的汽車內(nèi)飾材料，無法滿足汽車新型環(huán)保材料的需求。專利200510026760.0提到氣味為樹脂原材料、穩(wěn)定劑、礦物填料以及加工裂解產(chǎn)生的，氣味解決方法是加入納米氧化鋅和納米二氧化鈦。專利cn101817953b添加了氣味吸附劑制備了一種低散發(fā)的改性聚丙烯復合材料，氣味吸附劑包括：粘土，膨潤土，多孔二氧化硅，活性氧化鋁或分子篩。但這些方法對聚丙烯材料的氣味問題雖有一定改善，但很難長效解決氣味問題。因此開發(fā)一種能夠徹底解決聚丙烯材料氣味及散發(fā)問題顯得尤為重要。超臨界流體(supercriticalfluid即scf)既具有液體對溶質(zhì)較高的溶解度，又具有氣體易于擴散和運動的特點。更重要的是，scf的密度接近液體，粘度僅是氣體的幾倍，遠小于液體；而擴散系數(shù)比液體大100倍左右，因而更有利于傳質(zhì)。此外，scf具有非常低的表面張力，較易透過介質(zhì)材料。目前研究較多的流體有co2、水、n2等，相對而言，co2的臨界條件更容易實現(xiàn)(臨界溫度為31.06℃、臨界壓力為7.39mpa)，并且co2的化學性質(zhì)不活潑，無毒、無味、價廉易得、可循環(huán)使用、綠色環(huán)保。在專利號為“200610156591”的專利中介紹了一種超臨界二氧化碳通入進雙螺桿擠出機中，可以降低高粘度聚合物的熔融粘度，充分進行塑化，可實現(xiàn)高粘度聚合物的連續(xù)擠出成型。因此，本發(fā)明中采用超臨界二氧化碳(scf-co2)作為萃取介質(zhì)，scf-co2的擴散系數(shù)比一般有機溶劑要大1～2個數(shù)量級，壓力達到一定數(shù)值時，scf-co2的粘度比一般的有機溶劑要低一個數(shù)量級，并且其表面張力極低，使得scf-co2具備優(yōu)異的滲透性。在共混擠出改性過程中以scf-co2流體作為一種全新的載體，運用其強大的滲透和溶解能力萃取樹脂熔體中揮發(fā)性的voc小分擠出末端抽真空，強力除去熔融材料中超臨界流體、水分子、以及兩者萃取的小分子揮發(fā)物。通過超臨界萃取技術(shù)，能徹底除去樹脂材料中的低分子揮發(fā)物，最后得到汽車內(nèi)飾用低氣味、低散發(fā)的新型環(huán)保材料。技術(shù)實現(xiàn)要素：為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的從配方設(shè)計和加工工藝設(shè)計兩個方面同時入手，提供一種制備超臨界低氣味、低散發(fā)材料的方法。一種制備超臨界低氣味、低散發(fā)聚丙烯材料的方法將聚丙烯材料經(jīng)混合后加入設(shè)有抽真空的雙螺桿擠出機中，所述雙螺桿擠出機的中部導入超臨界二氧化碳，使超臨界二氧化碳與聚丙烯材料在密閉、高壓的螺筒中混熔、擠出，而制得超臨界低氣味、低散發(fā)聚丙烯材料。進一步方案，所述雙螺桿擠出機包括并排設(shè)在螺筒內(nèi)部的雙螺桿，螺筒內(nèi)部依次設(shè)有十個控溫區(qū)，位于第一控溫區(qū)和第三控溫區(qū)之間、第七控溫區(qū)和第十控溫區(qū)之間的雙螺桿的表面均設(shè)置有大導程單線螺紋；位于第三控溫區(qū)和第五控溫區(qū)之間、第六控溫區(qū)和第七控溫區(qū)之間的雙螺桿的表面均設(shè)置有小導程單線螺紋；位于第四控溫區(qū)和第五控溫區(qū)之間的雙螺桿的表面設(shè)置有反向小導程單線螺紋；位于第五控溫區(qū)和第六控溫區(qū)之間的雙螺桿的表面設(shè)置有密煉轉(zhuǎn)子。進一步方案，所述雙螺桿擠出機的喂料口設(shè)有料斗和驅(qū)動電機，所述第七控溫區(qū)的注氣口與貯存超臨界二氧化碳的存儲器連接，所述第九控溫區(qū)的出氣口與真空泵連接。進一步方案，所述存儲器依次通過計量輸送器、流量控制閥與第七控溫區(qū)的注氣口連接。進一步方案，所述大導程單線螺紋的導程為3-5mm，小導程單線螺紋的導程為1-2mm。進一步方案，所述雙螺桿擠出機的十個控溫區(qū)從第一控溫區(qū)至第十控溫區(qū)的溫度依次為180-190℃、185-195℃、200-210℃、200-210℃、220-230℃、220-230℃、210-220℃、210-220℃、210-220℃、210-220℃；所述雙螺桿轉(zhuǎn)速為400-600r/min。進一步方案，所述聚丙烯材料是以下組分按重量份組成：進一步方案，所述的pp樹脂為共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的至少一種；所述的增韌劑為乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡膠/丙烯-α烯烴共聚物、丙烯-α烯烴共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一種；所述的填充劑滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇、硅灰石、云母中的至少一種；所述的抗氧劑為受阻酚類、硫代酯類、亞磷酸酯類熱穩(wěn)定劑中的至少一種，具體的如：受阻酚類為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1010)，硫代酯類為硫代二丙酸二硬脂醇酯(抗氧劑dstp)，亞磷酸酯類為亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯(抗氧劑168)；所述光穩(wěn)定劑為受阻胺類光穩(wěn)定劑，如氰特公司cyasorbuv-3808pp5、cyasorbuv-v680中的一種。本發(fā)明采用螺紋組成不同的的雙螺桿擠出機，在螺桿上游位于第一控溫區(qū)和第三控溫區(qū)之間、第七控溫區(qū)和第十控溫區(qū)之間的雙螺桿的表面均設(shè)置有大導程單線螺紋；保證混合物料在螺桿上游段熔融、輸送正常。在位于第三控溫區(qū)和第五控溫區(qū)之間、第六控溫區(qū)和第七控溫區(qū)之間的雙螺桿的表面均設(shè)置有小導程單線螺紋；位于第四控溫區(qū)和第五控溫區(qū)之間的雙螺桿的表面設(shè)置有反向小導程單線螺紋；位于第五控溫區(qū)和第六控溫區(qū)之間的雙螺桿的表面設(shè)置有密煉轉(zhuǎn)子。目的是使得物料被壓縮，充填滿整個料筒，封堵進入料筒中的scf-co2，避免其從喂料口逸出；當物料輸送到中游段螺桿處的密煉轉(zhuǎn)子，這樣物料被進一步的揉煉、攪拌，這種捏合塊之間的縫隙非常小，能促使物料熔體與scf-co2接觸非常充分，同時物料熔體中的揮發(fā)性小分子溶于scf-co2中，這樣揮發(fā)性小分子被二氧化碳流體從高粘度的熔體中帶出；當物料輸送到下游段時，第七控溫區(qū)和第十控溫區(qū)之間的雙螺桿的表面均設(shè)置有大導程單線螺紋，料筒的空隙增大，壓力迅速降低，超臨界二氧化碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳氣體，再通過下游段真空設(shè)備將含有揮發(fā)性小分子物質(zhì)的二氧化碳氣體強力抽出，最終得到低氣味、低散發(fā)的聚丙烯材料。本發(fā)明采用scf-co2萃取方法，在物料處于熔融狀態(tài)下，可以將小分子揮發(fā)物萃取，然后真空抽出，材料的氣味等級從4.5級降到3.5級(大眾氣味標準pv3900)，總碳可降低90％以上，同時這種方法對材料的性能(拉伸強度、沖擊強度、彎曲強度、斷裂伸長率等)基本沒有影響。該方法制備的低氣味、低散發(fā)的聚丙烯材料，可以用于儀表板、門板和立柱等汽車內(nèi)飾件，這種新型環(huán)保材料不僅能降低或消除材料產(chǎn)生的刺鼻氣味，而且減少或消除有害物質(zhì)對車內(nèi)人員的身體傷害。附圖說明：圖1是本發(fā)明雙螺桿擠出機的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式為更好理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例1一種制備超臨界低氣味、低散發(fā)聚丙烯材料的方法將聚丙烯材料經(jīng)混合后加入設(shè)有抽真空的雙螺桿擠出機中，所述雙螺桿擠出機的中部導入超臨界二氧化碳，使超臨界二氧化碳與聚丙烯材料在密閉、高壓的螺筒中混熔、擠出，而制得超臨界低氣味、低散發(fā)聚丙烯材料。如圖1所示，雙螺桿擠出機1包括并排設(shè)在螺筒內(nèi)部的雙螺桿1.11，螺筒內(nèi)部依次設(shè)有十個控溫區(qū)，位于第一控溫區(qū)1.1第二控溫區(qū)1.2、和第三控溫區(qū)1.3之間、第七控溫區(qū)1.7、第八控溫區(qū)1.8、第九控溫區(qū)1.9和第十控溫區(qū)1.10之間的雙螺桿1.11的表面均設(shè)置有大導程單線螺紋1.15；位于第三控溫區(qū)1.3和第五控溫區(qū)1.5之間、第六控溫區(qū)1.6和第七控溫區(qū)1.7之間的雙螺桿1.11的表面均設(shè)置有小導程單線螺紋1.14；位于第四控溫區(qū)1.4和第五控溫區(qū)1.5之間的雙螺桿1.11的表面設(shè)置有反向小導程單線螺紋1.13；位于第五控溫區(qū)1.5和第六控溫區(qū)1.6之間的雙螺桿1.11的表面設(shè)置有密煉轉(zhuǎn)子1.12。進一步方案，所述雙螺桿擠出機1的喂料口設(shè)有料斗2和驅(qū)動電機3，所述第七控溫區(qū)1.7的注氣口與貯存超臨界二氧化碳的存儲器6連接，所述第九控溫區(qū)1.9的出氣口與真空泵7連接。進一步方案，所述存儲器6依次通過計量輸送器5、流量控制閥4與第七控溫區(qū)1.7的注氣口連接。進一步方案，所述大導程單線螺紋的導程為3-5mm，小導程單線螺紋的導程為1-2mm。進一步方案，所述雙螺桿擠出機1的十個控溫區(qū)從第一控溫區(qū)至第十控溫區(qū)的溫度依次為180-190℃、185-195℃、200-210℃、200-210℃、220-230℃、220-230℃、210-220℃、210-220℃、210-220℃、210-220℃；所述雙螺桿1.11轉(zhuǎn)速為400-600r/min。進一步方案，所述聚丙烯材料是以下組分按重量份組成：進一步方案，所述的pp樹脂為共聚聚丙烯、均聚聚丙烯中的至少一種；所述的增韌劑為乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡膠/丙烯-α烯烴共聚物、丙烯-α烯烴共聚物、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物中的至少一種；所述的填充劑滑石粉、碳酸鈣、硫酸鋇、硅灰石、云母中的至少一種；所述的抗氧劑為受阻酚類、硫代酯類、亞磷酸酯類熱穩(wěn)定劑中的至少一種，受阻酚類為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1010)，硫代酯類為硫代二丙酸二硬脂醇酯(抗氧劑dstp)，亞磷酸酯類為亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯(抗氧劑168)；所述光穩(wěn)定劑為受阻胺類光穩(wěn)定劑，如氰特公司cyasorbuv-3808pp5、cyasorbuv-v680中的一種。實施例2：同實施例1的制備工藝和雙螺桿擠出機制備實施例2，即將pp樹脂75份、填充劑25份、增韌劑5份、抗氧劑0.5份、光穩(wěn)定劑0.4份混合后加入設(shè)有抽真空的雙螺桿擠出機中，在雙螺桿擠出機的中部導入超臨界二氧化碳，同時抽真空，使超臨界二氧化碳與聚丙烯材料在密閉、高壓的螺筒中混熔、擠出，而制得超臨界低氣味、低散發(fā)聚丙烯材料。其中，所用的聚丙烯為均聚和共聚的混合物重量比例在1:4，彈性體為乙烯-丁烯共聚物，光穩(wěn)定劑為受阻胺類，填充劑為滑石粉類，在制備過程中，通入超臨界二氧化碳流體，設(shè)置流量為10m3/h。實施例3：制備方法和材料同實施例2，不同的是在制備過程中，通入超臨界二氧化碳流體流量為20m3/h。實施例4：制備方法和材料同實施例2，不同的是在制備過程中，通入超臨界二氧化碳流體流量為30m3/h。對比例1：制備方法和材料同實施例2，不同的是在制備過程中不通入超臨界二氧化碳流體。將上述實施例2-4和對比例1制備的材料進行注塑成型，制備測試樣條，測試結(jié)果如表1所示，其中：1)拉伸強度：按照iso527測試，實驗速度50mm/min；2)彎曲強度和模量：按照iso178測試，實驗速度2mm/min；3)懸臂梁缺口沖擊強度：按照iso180測試；4)氣味測試：按照pv3900測試；5)總碳測試：按照gmw15634測試。表1測試結(jié)果物理性能實施例2實施例3實施例4對比例1拉伸強度(mpa)18181718彎曲強度(mpa)22232221彎曲模量(mpa)1975195018001803懸臂梁缺口沖擊強度(kj/m2)20211919氣味等級3.83.53.54.5總碳(μgc/g)451514230由表1中實施例2-4以及對比例1的測試結(jié)果可以看出：(1)與對比例1測試性能比較，實施例2-4中通入超臨界二氧化碳，材料的氣味有明顯改善，總碳下降也很明顯；(2)研究發(fā)現(xiàn)通入20m3/h、30m3/h流量的超臨界二氧化碳對材料的氣味及散發(fā)性改善最明顯，從制造成本角度考慮，最優(yōu)流量應采用20m3/h；(3)通入超臨界二氧化碳基本不會影響材料的力學性能，可滿足汽車內(nèi)飾件中儀表板、門板和立柱對聚丙烯復合材料的物性要求。上述的對實施例的描述是為便于該
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員能理解和應用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁12