一种低气味环保聚丙烯材料及其制备方法与流程

本发明涉及聚丙烯材料领域，尤其是涉及一种低气味环保聚丙烯材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚丙烯是一种性能优良的热塑性合成树脂，为无色半透明的热塑性轻质通用塑料。具有耐化学性、耐热性、电绝缘性、高强度机械性能和良好的高耐磨加工性能等，这使得聚丙烯自问世以来，便迅速在机械、汽车、电子电器、建筑、纺织、包装、农林渔业和食品工业等众多领域得到广泛的开发应用。聚丙烯的全球用量巨大，2021年全球聚丙烯总产能达到10280.9万吨，其中中国占比约37％，达到3846万吨/年，预计到2023年还将扩增到4656万吨/年。大量聚丙烯的使用必然导致回收聚丙烯的资源处理问题，并且日常生活中被丢弃的聚丙烯制品也造成了环境污染，越来越多的企业开始研究回收聚丙烯的再利用，然而回收聚丙烯的热氧、光氧降解程度更严重，且使用场景复杂，这就造成其气味性问题更严重，影响了其在汽车、家居等日用品上的应用。

2、聚丙烯的气味来源主要为加工过程中热降解产生的以及光氧条件下产生的有机小分子，其低分子voc主要为低沸点的烷烃类化合物以及气味阈值较低的羰基化合物如醛酮类，利用多孔介质的吸附性与聚丙烯共混是一种有效的降低气味方法。专利cn109721832 a以硫酸镁晶须和竹炭粉配合作为气体吸附剂，以硫酸镁溶液和氨水为原料制得碱式硫酸镁晶须，加入硬脂酸钠进行改性，同时加入偶氮二甲酰胺与聚丙烯发泡后具有小而密的内部孔结构，提高吸附效果从而降低聚丙烯材料的气味和散发性。该方法比较复杂，且通过酸蚀改性往往会降低竹炭粉的比表面积，影响气味吸附性，此外，引入的发泡剂偶氮二甲酰胺并不环保，也会有一定的气味残留。专利cn 114058125 a利用粉煤灰的多孔吸附特性与聚丙烯共混制备低气味聚丙烯材料，然而粉煤灰成份复杂，含诸多重金属元素不利于环保，且表面官能团相对单一，不利于对有机小分子的广泛吸附。专利cn 112961430a利用多孔结构的蛋白石页岩和滑石粉复配共混聚丙烯得到增强型的低气味聚丙烯材料，然而该方法选用的蛋白石页岩属于稀有矿石，成本较高，此外蛋白石页岩的表面官能团相对较少，不利于与小分子长期结合从而导致脱附。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种低气味环保聚丙烯材料及其制备方法，通过加入柠檬酸改性的活性炭吸附浆液，改善回收聚丙烯的气味和散发性，有望解决回收聚丙烯气味性严重的问题。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、本发明的第一个目的是提供一种低气味环保聚丙烯材料，所述低气味环保聚丙烯材料包括以下组分及重量份：聚丙烯回收树脂100份、柠檬酸改性活性炭1～5.1份、抗氧剂0.1～0.5份、润滑剂0.1～0.5份。

4、优选地，所述聚丙烯回收树脂为洗衣机桶回收料，熔融指数为30g/10min(230℃*2.16kg)。

5、优选地，所述柠檬酸改性活性炭是将原炭粉通过高温活化、柠檬酸水溶液浸渍后所得。

6、优选地，所述原炭粉为椰壳炭、竹炭中的一种，并且目数为100-325目。

7、进一步优选地，所述原炭粉为200目。

8、优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或两种的组合。

9、优选地，所述受阻酚类抗氧剂包括四[β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

10、优选地，所述亚磷酸酯类抗氧剂选自磷酸三苯酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、季戊四醇双亚磷酸二(2,4-二特丁基苯基)酯。

11、优选地，所述润滑剂选自脂肪酸盐、脂肪酸酰胺和/或混合物、硅烷聚合物、固体石蜡、液体石蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸酰胺、硅酮粉、甲撑双硬脂酸酰胺或n,n’-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或多种的组合。

12、优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂按质量比为1:1的混合抗氧剂。

13、进一步优选地，所述亚磷酸酯类抗氧剂为季戊四醇双亚磷酸二(2,4-二特丁基苯基)酯。

14、优选地，所述润滑剂选自硅酮粉、硬脂酸锌、甲撑双硬脂酸酰胺或n,n’-乙撑双硬脂酸酰胺中的一种或多种的组合。

15、本发明的第二个目的是提供一种上述低气味环保聚丙烯材料的制备方法，具体包括如下步骤：

16、(1)活性炭吸附浆液的制备：

17、将原炭粉在氮气氛围下，在400-700℃管式炉中活化2-8h得到活性炭，用去离子水配置0.1-1mol/l的柠檬酸溶液，将活性炭和柠檬酸溶液按照1:2-1:5的质量比例配置浸渍液，在55℃恒温浸渍超过4h后冷却至常温，然后加入0.1-10wt‰的阳离子表面活性剂搅拌混合得到柠檬酸改性活性炭，记为a料。

18、(2)环保回收聚丙烯粒料的准备：

19、聚丙烯回收料100份、抗氧剂0.1～0.5份、润滑剂0.1～0.5份(均为重量份)，将上述组分在高速搅拌器中充分混合均匀，记为b料。

20、(3)将步骤(2)得到的b料加入双螺杆挤出机失重称喂料机，以一定喂料流量加入双螺杆挤出机中，同时利用精密蠕动泵按照b料喂料流量的1％-5％向双螺杆挤出机中喂入步骤(1)得到的a料，挤出后水冷拉条切粒即得到低气味环保聚丙烯材料。

21、所述b料的喂料流量优选为：60-100kg/h。

22、所述a料的喂料流量优选为b料的4％。

23、所述控制双螺杆挤出机温度为180-220℃，转速400-600rpm，真空度为-0.10～-0.15mpa，过程中汽化的水蒸气夹带小分子挥发物被双真空装置抽提排出。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果体现在以下几个方面：

25、1)本技术方案活性炭具有巨大的比表面积和丰富的多孔结构，同时表面官能团丰富，对小分子吸附物的范围广，吸附能力强；

26、2)本技术方案利用柠檬酸改性活性炭，使得活性炭表面的酸性含氧官能团增多，提高了活性炭对气味性较大的醛酮类小分子物质的吸附能力；

27、3)本技术方案通过加入柠檬酸改性的活性炭吸附浆液，一方面水分子在加工过程中的汽化挥发会带走大量小分子，起到降低气味的作用，另外汽化会促进活性炭形成更多微孔结构，提高了活性炭的吸附性能；

28、4)本技术方案活性炭的添加量较低，对材料的力学性能影响小，同时极大改善了回收聚丙烯的气味和散发性。

技术特征：

1.一种低气味环保聚丙烯材料，其特征在于，所述低气味环保聚丙烯材料包括以下重量份的各组分：聚丙烯回收树脂100份、柠檬酸改性活性炭1～5.1份、抗氧剂0.1～0.5份、润滑剂0.1～0.5份。

2.根据权利要求1所述一种低气味环保聚丙烯材料，其特征在于，所述柠檬酸改性活性炭是将原炭粉通过高温活化、柠檬酸水溶液浸渍后所得。

3.根据权利要求2所述一种低气味环保聚丙烯材料，其特征在于，所述原炭粉为椰壳炭、竹炭中的一种，且所述原炭粉的目数为100-325目。

4.根据权利要求1所述一种低气味环保聚丙烯材料，其特征在于，所述聚丙烯回收树脂的熔融指数为30g/10min(230℃*2.16kg)。

5.根据权利要求1所述一种低气味环保聚丙烯材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或两种的组合；

6.一种如权利要求1所述低气味环保聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

7.根据权利要求6所述一种低气味环保聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述a料的制备包括以下步骤：

8.根据权利要求6所述一种低气味环保聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述b料的制备包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述一种低气味环保聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)具体包括，将b料加入双螺杆挤出机失重称喂料机，以一定喂料流量加入双螺杆挤出机中，同时利用精密蠕动泵按照b料喂料流量的1％-5％向双螺杆挤出机中喂入a料，挤出后水冷拉条切粒得到低气味环保聚丙烯材料。

10.根据权利要求6所述一种低气味环保聚丙烯材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述双螺杆挤出机温度为180-220℃，转速400-600rpm，真空度为-0.10～-0.15mpa。

技术总结
本发明涉及一种低气味环保聚丙烯材料及其制备方法，该材料包括以下组分及重量份含量：聚丙烯回收树脂100份、柠檬酸改性活性炭1～5.1份、抗氧剂0.1～0.5份、润滑剂0.1～0.5份。制备时，将原炭粉活化得到活性炭，将活性炭和柠檬酸溶液配置静置液，加入阳离子表面活性剂得到柠檬酸改性活性炭，记为A料；将聚丙烯回收料、抗氧剂、润滑剂混合得到B料；然后B料喂入双螺杆挤出机，同时利用精密蠕动泵喂入A料，挤出后水冷拉条切粒得到低气味环保聚丙烯材料。与现有技术相比，本发明通过加入柠檬酸改性的活性炭吸附浆液，提高活性炭吸附性能，活性炭添加量低，对材料力学性能影响小，同时改善回收聚丙烯的气味和散发性。

技术研发人员：章超,鲁加荣,周霆
受保护的技术使用者：上海金山锦湖日丽塑料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12