降低聚合物加工過(guò)程中有機(jī)揮發(fā)物含量的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種降低聚合物加工過(guò)程中有機(jī)揮發(fā)物含量的方法。本發(fā)明利用沸石吸附的甘油與水、或甘油、水及酒精的混合物組成的吸附劑，將含有該吸附劑的沸石加入擠出原料中，直接喂入擠出機(jī)，利用萃取的原理，處于熔融狀態(tài)下的物料處于被吸附劑將各種產(chǎn)生氣味的小分子殘留物溶解，并通過(guò)抽真空的方式將吸附在水或酒精蒸汽上的產(chǎn)生氣味的小分子連同水或酒精蒸汽一同抽出，這樣的方式在加工過(guò)程中不會(huì)對(duì)材料的物性產(chǎn)生傷害，且加工過(guò)程中不產(chǎn)生對(duì)人體有傷害的物質(zhì)。用本發(fā)明制造出來(lái)的制品有機(jī)揮發(fā)物含量低，性能優(yōu)異。
【專利說(shuō)明】
降低聚合物加工過(guò)程中有機(jī)揮發(fā)物含量的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種降低聚合物加工過(guò)程中有機(jī)揮發(fā)物 含量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著技術(shù)的發(fā)展，聚丙烯制品的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。雖然制品的性能可以滿 足各種各樣的需求，但由于這些材料在不同程度上都會(huì)釋放出某些難聞的氣味，因而受到 消費(fèi)者越來(lái)越多的質(zhì)疑。而且隨著人們環(huán)保健康意識(shí)不斷的增強(qiáng)，聚丙烯在這一方面所受 到的挑戰(zhàn)將會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。所以為了進(jìn)一步拓展聚丙烯在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用，必須有一個(gè)有 效的途徑，可以制備出低氣味或者無(wú)氣味的聚丙烯材料。
[0003] 通常人們認(rèn)為聚丙烯材料的氣味是由于以下幾個(gè)方面造成的。首先，在聚丙烯樹 脂基體合成過(guò)程中，使用的催化劑體系含有一些帶有刺激性異味的化合物，如酯類化合物 或烷烴類化合物，這類化合物在樹脂聚合完成后不可能完全去除，他們殘留在聚丙烯樹脂 中，從而使得聚丙烯材料帶有刺激性異味。其次，在聚丙烯樹脂基體加工過(guò)程中，，聚丙烯樹 脂在熔融的狀態(tài)下或多或少會(huì)產(chǎn)生某些降解的低分子化合物，如酮類、醛類化合物。這些物 質(zhì)部分停留在改性后的材料當(dāng)中，在制品的使用過(guò)程中逐步散發(fā)出刺激性的氣味。再次，改 性聚丙烯材料中所添加的一些填料組分，如滑石粉，它們同樣會(huì)帶有某些刺激性氣味。最 后，改性聚丙烯材料中所添加的某些穩(wěn)定劑也帶有一定的刺激性異味。
[0004] 圍繞上述幾方面的因素，人們做了不少工作，所涉及的基本方法無(wú)外乎物理吸附 及化學(xué)反應(yīng)兩大類。
[0005] 化學(xué)反應(yīng)方法是指在材料配方中加入能和這些釋放出氣味的小分子反應(yīng)的添加 劑，通過(guò)這些添加劑和小分子之間的反應(yīng)產(chǎn)生分子量較大、在正常使用的熱環(huán)境下，不會(huì)從 材料中揮發(fā)出來(lái)而產(chǎn)生異味的另一種化合物，從而達(dá)到消除異味的效果。
[0006] 美國(guó)專利US4851499中指出，在等規(guī)聚丙烯樹脂聚合過(guò)程中會(huì)有催化劑體系中的 酯類化合物，如苯甲酸乙酯的殘留物，這類殘留物本身事一些帶有刺激性異味的化合物。對(duì) 于去除這些物質(zhì)，該專利提出的方法是:采用一種酯化甘油酯類化合物、或一種環(huán)氧類化合 物、或一種一元醇或是多元醇類化合物、或一種脂肪酸酯類化合物或是上述幾種化合物的 混合物，通過(guò)將上述化合物和聚丙烯樹脂熔融擠出，在擠出的過(guò)程中使這些化合物和帶有 異味的酯類殘留物進(jìn)行酯交換反應(yīng)形成另一些大分子的化合物固定在樹脂當(dāng)中，從而達(dá)到 去除這種氣味的目的。
[0007] 美國(guó)專利US5109056中提到了在聚丙烯樹脂聚合過(guò)程中有關(guān)催化劑體系里存在的 另一種媒介，烷烴類化合物，這類化合物的殘留物也會(huì)對(duì)聚丙烯材料的氣味產(chǎn)生影響。該專 利提出的解決方案是采用高溫?cái)D出造粒的方法，并且在擠出的過(guò)程中采用抽真空的方式， 最后再對(duì)造好的粒子進(jìn)行高溫烘干處理，以此對(duì)這些殘留物進(jìn)行物理脫除。
[0008] 美國(guó)專利US5023286中提出了使用一種氧化鋅、二氧化鈦和水的混合物來(lái)解決改 性聚丙烯材料中添加的滑石粉的氣味問(wèn)題。
[0009] 美國(guó)專利US4080359中采用一種烷基3,5-二-特-丁基-4-羥基-羧化肉桂酸和二烷 基硫代二丙酸鹽醋酸鹽混合物的方法來(lái)解決改性聚丙烯材料中所添加的一些穩(wěn)定劑所帶 來(lái)的氣味問(wèn)題。
[0010] 上述這些方法，從某些角度上來(lái)說(shuō)，對(duì)聚丙烯材料的氣味問(wèn)題具有不同程度的解 決。然而，我們?cè)谥圃炀郾└男圆牧蠒r(shí)，所要考慮的有關(guān)氣味因素不僅僅是其中的個(gè)別因 素。首先，根本出發(fā)點(diǎn)必須考慮到聚丙烯樹脂基體自身在聚合過(guò)程中的一些帶有刺激性異 味的殘留物問(wèn)題;其次，這類聚丙烯材料都必須經(jīng)過(guò)熔融擠出造粒，因此要考慮到擠出造粒 過(guò)程中的熱裂解小分子問(wèn)題;再次，所添加的礦物組分的氣味問(wèn)題也必須考慮到；最后，聚 丙烯材料有時(shí)要考慮到熱氧化要求，因此要添加相應(yīng)的熱穩(wěn)定劑體系，由此又需考慮到穩(wěn) 定劑組分可能帶來(lái)的氣味問(wèn)題。而上述的各種方法都是側(cè)重于某一個(gè)方面的解決，并不能 解決各個(gè)方面產(chǎn)生氣味的問(wèn)題。
[0011] 物理吸附從理論上來(lái)說(shuō)，可以對(duì)任何產(chǎn)生氣味的小分子進(jìn)行吸附，因此有可能對(duì) 產(chǎn)生氣味的各個(gè)方面都有改進(jìn)的效果。然而傳統(tǒng)的物理吸附方法通常只能是采用活性炭作 為吸附劑，這種方法不可避免會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題。比如，由于活性炭自身為黑色的顏色，只能 在黑色材料中使用，所以使用受到限制。另外它只是簡(jiǎn)單的物理吸附，受熱的情況下氣味分 子仍然會(huì)被釋放出來(lái)，所以使用活性炭進(jìn)行物理吸附的方法存在不足。
[0012] 綜上所述，現(xiàn)有的化學(xué)和物理方法都存在局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明的目的是:提供一種降低聚合物加工過(guò)程中有機(jī)揮發(fā)物含量的方法，它能 有效降低聚合物加工過(guò)程中有機(jī)揮發(fā)物含量，并且適用范圍廣，成本低廉，以克服現(xiàn)有技術(shù) 的不足。
[0014] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：降低聚合物加工過(guò)程中有機(jī)揮發(fā)物含量的方法，先將用于 擠出加工的聚合物原料與含有吸附劑的沸石混合，再將混合好的原料采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn) 行擠出加;并在擠出加工的過(guò)程中進(jìn)行抽真空處理，將抽真空的氣體單獨(dú)收集，以降低聚合 物加工過(guò)程中有機(jī)揮發(fā)物的含量;其中，所述的吸附劑為甘油及水、或甘油、水及酒精的混 合物，將干燥的沸石浸泡在吸附劑中，沸石充分吸附了吸附劑后，即獲得含有吸附劑的沸 石。
[0015] 所述的含有吸附劑的沸石占用于擠出加工的聚合物原料總質(zhì)量的2-5%;其中其 中甘油與水的質(zhì)量比例為3:7-4:6;甘油、水及酒精混合物的質(zhì)量比例為3:3:4-3:6:1。吸附 劑中的甘油主要是用于調(diào)節(jié)吸附劑的沸點(diǎn)，而水和酒精的選擇，需要考慮是否會(huì)與聚合物 原料發(fā)生一些不良的反應(yīng)。
[0016] 在雙螺桿擠出機(jī)的剪切桿前端設(shè)置一個(gè)反向螺紋元件。這能的方式能使得吸附劑 在高溫下解吸附的水或酒精蒸汽和熔體能更充分的接觸。
[0017] 所述的擠出加工中，工藝控制條件如下：一區(qū)設(shè)為175_180°C，二區(qū)設(shè)為185-190 °(：，三區(qū)設(shè)為205-210°(：，四區(qū)設(shè)為215-220°(：，五區(qū)設(shè)為220-225°(：，六區(qū)設(shè)為225-230°(：，七 區(qū)、八區(qū)、九區(qū)、十區(qū)都設(shè)為230°C。
[0018] 所述的抽真空處理采用的抽真空裝置安裝在雙螺桿擠出機(jī)的螺桿輸送段，在大導(dǎo) 程螺紋件處設(shè)置了與抽真空裝置對(duì)應(yīng)的真空抽口，真空抽口為兩個(gè)以上。此處螺桿填充度 小于1。這樣才有利于脫揮熔體中的水或酒精蒸汽以及有機(jī)揮發(fā)物，真空抽口的數(shù)量根據(jù)實(shí) 際情況來(lái)安排。
[0019] 在螺紋元件中加入TME元件組合使用。
[0020] 將抽真空的氣體單獨(dú)收集，并經(jīng)過(guò)吸附池進(jìn)行吸附。吸附池的原理本發(fā)明不詳細(xì) 說(shuō)明了。
[0021] 由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用沸石吸附的甘油與水、或 甘油、水及酒精的混合物組成的吸附劑，將含有該吸附劑的沸石加入擠出原料中，直接喂入 擠出機(jī)，利用萃取的原理，處于熔融狀態(tài)下的物料處于被吸附劑將各種產(chǎn)生氣味的小分子 殘留物溶解，并通過(guò)抽真空的方式將吸附在水或酒精蒸汽上的產(chǎn)生氣味的小分子連同水或 酒精蒸汽一同抽出，這樣的方式在加工過(guò)程中不會(huì)對(duì)材料的物性產(chǎn)生傷害，且加工過(guò)程中 不產(chǎn)生對(duì)人體有傷害的物質(zhì)。用本發(fā)明制造出來(lái)的制品有機(jī)揮發(fā)物含量低，性能優(yōu)異。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的具體描述。在以下各實(shí)施例中，各組分的 用量均為重量用量。有必要在此指出的是以下實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，不 能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域技術(shù)熟練人員根據(jù)上述本
【發(fā)明內(nèi)容】
對(duì)本發(fā)明做 出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0023] 本發(fā)明的實(shí)施例1:降低聚合物加工過(guò)程中有機(jī)揮發(fā)物含量的方法，
[0024] 1)原料的準(zhǔn)備：用于聚合物加工的擠出原料包括聚丙烯80份(本實(shí)施例中采用牌 號(hào)為燕山石化9026)，滑石粉2份(粒徑范圍為1-10μπι)，熱穩(wěn)定劑DSTP 1份(熱穩(wěn)定劑DSTP為 國(guó)外進(jìn)口料，牌號(hào)為Negonox DSTP)，抗氧劑1010 0.15份，抗氧劑168 0.15份(抗氧劑1010 與抗氧劑168均為汽巴精化出品），沸石采用400目工業(yè)品，吸附劑采用甘油和水的混合物， 甘油和水的質(zhì)量比例為3:7,將沸石在吸附劑中浸泡24小時(shí)，獲得含有吸附劑的沸石;含有 吸附劑的沸石占擠出原料總質(zhì)量的3%。
[0025] 2)設(shè)備的準(zhǔn)備:在雙螺桿擠出機(jī)的剪切桿前端設(shè)置一個(gè)反向螺紋元件，抽真空裝 置安裝在雙螺桿擠出機(jī)的螺桿輸送段，在大導(dǎo)程螺紋件處設(shè)置了與抽真空裝置對(duì)應(yīng)的3個(gè) 真空抽口，并且在螺紋元件中加入TME元件組合使用。
[0026] 3)擠出加工:先將擠出原料與含有吸附劑的沸石在高速混合器中干混3-5分鐘，再 將混合好的物料喂入雙螺桿擠出機(jī)中，經(jīng)熔融擠出造粒，在擠出造粒過(guò)程中，用真空栗將水 或酒精蒸汽以及有機(jī)揮發(fā)物抽出，并送入吸附池進(jìn)行吸附處理;擠出加工中，工藝控制條件 如下:一區(qū)設(shè)為175-180°(：，二區(qū)設(shè)為185-190°(：，三區(qū)設(shè)為205-210°(：，四區(qū)設(shè)為215-220°(：， 五區(qū)設(shè)為220-225Γ，六區(qū)設(shè)為225-230°C，七區(qū)、八區(qū)、九區(qū)、十區(qū)都設(shè)為230°C，螺桿轉(zhuǎn)速為 240r/min;最后得到低氣味甚至無(wú)氣味的聚丙稀復(fù)合材料。
[0027] 本發(fā)明的實(shí)施例2:降低聚合物加工過(guò)程中有機(jī)揮發(fā)物含量的方法，
[0028] 1)原料的準(zhǔn)備：用于聚合物加工的擠出原料包括聚丙烯80份(本實(shí)施例中采用牌 號(hào)為燕山石化9026)，滑石粉2份(粒徑范圍為1-10μπι)，熱穩(wěn)定劑DSTP 1份(熱穩(wěn)定劑DSTP為 國(guó)外進(jìn)口料，牌號(hào)為Negonox DSTP)，抗氧劑1010 0.15份，抗氧劑168 0.15份(抗氧劑1010 與抗氧劑168均為汽巴精化出品），沸石采用400目工業(yè)品，吸附劑采用甘油、水和酒精的混 合物，酒精采用工業(yè)級(jí)即可;甘油、水和酒精的質(zhì)量比例為3:6:1，將沸石在吸附劑中浸泡24 小時(shí)，獲得含有吸附劑的沸石;含有吸附劑的沸石占擠出原料總質(zhì)量的4%。
[0029] 2)設(shè)備的準(zhǔn)備及3)擠出加工同實(shí)施例1。
[0030] 材料的綜合力學(xué)性能通過(guò)測(cè)試所得的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲強(qiáng)度、彎曲模 量、熱變形溫度以及沖擊強(qiáng)度的數(shù)值進(jìn)行評(píng)判;材料的氣味特性根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定分為：1級(jí):無(wú) 氣味，2級(jí)：有氣味，但無(wú)干擾性氣味，3級(jí)：有明顯氣味，但無(wú)干擾性氣味，4級(jí)：有干擾性氣 味，5級(jí):有強(qiáng)烈干擾性氣味，6級(jí):有不能忍受氣味。材料有機(jī)化合物揮發(fā)性公式:揮發(fā)性％ =(材料初始質(zhì)量-材料在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下放置后的質(zhì)量)/材料初始質(zhì)量* 100 %，進(jìn)行計(jì)算，計(jì) 算所得的數(shù)值越高表示材料有機(jī)揮發(fā)物揮發(fā)性越大，反之則越小。
[0031] 具體檢測(cè)如下表：
[0033] 通過(guò)實(shí)施例1和2的對(duì)比我們可以看到，利用添加沸石吸附的甘油和水、或甘油、水 及酒精混合物萃取技術(shù)，在大幅度的降低有機(jī)揮發(fā)物的含量下，并不影響材料的使用性能， 制備出了符合環(huán)保要求的高分子復(fù)合材料。
[0034] 特別說(shuō)明的是本發(fā)明的精髓(添加沸石吸附的甘油和水或甘油、水、酒精混合物的 方法，將在高溫下解吸附的水或酒精生成的蒸汽萃取出的有機(jī)揮發(fā)物進(jìn)行脫揮，從而得到 低有機(jī)揮發(fā)物含量的制品）并不局限于聚丙烯復(fù)合材料的制備，所有高分子材料加工過(guò)程 中均可應(yīng)用本發(fā)明提出的思想，在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化 和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種降低聚合物加工過(guò)程中有機(jī)揮發(fā)物含量的方法，其特征在于：先將用于擠出加 工的聚合物原料與含有吸附劑的沸石混合，再將混合好的原料采用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出 加;并在擠出加工的過(guò)程中進(jìn)行抽真空處理，將抽真空的氣體單獨(dú)收集，以降低聚合物加工 過(guò)程中有機(jī)揮發(fā)物的含量;其中，所述的吸附劑為甘油及水、或甘油、水及酒精的混合物，將 干燥的沸石浸泡在吸附劑中，沸石充分吸附了吸附劑后，即獲得含有吸附劑的沸石。2. 根據(jù)權(quán)利要求1的降低聚合物加工過(guò)程中有機(jī)揮發(fā)物含量的方法，其特征在于:所述 的含有吸附劑的沸石占用于擠出加工的聚合物原料總質(zhì)量的2-5%;其中其中甘油與水的 質(zhì)量比例為3:7-4:6;甘油、水及酒精混合物的質(zhì)量比例為3:3:4-3:6:1。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低聚合物加工過(guò)程中有機(jī)揮發(fā)物含量的方法，其特征在于： 在雙螺桿擠出機(jī)的剪切桿前端設(shè)置一個(gè)反向螺紋元件。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的降低聚合物加工過(guò)程中有機(jī)揮發(fā)物含量的方法，其特征在于： 所述的擠出加工中，工藝控制條件如下：一區(qū)設(shè)為175-180°(：，二區(qū)設(shè)為185-190°(：，三區(qū)設(shè) 為205-210°C，四區(qū)設(shè)為215-220°C，五區(qū)設(shè)為220-225°C，六區(qū)設(shè)為225-230°C，七區(qū)、八區(qū)、 九區(qū)、十區(qū)都設(shè)為230°C。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低聚合物加工過(guò)程中有機(jī)揮發(fā)物含量的方法，其特征在于： 所述的抽真空處理采用的抽真空裝置安裝在雙螺桿擠出機(jī)的螺桿輸送段，在大導(dǎo)程螺紋件 處設(shè)置了與抽真空裝置對(duì)應(yīng)的真空抽口，真空抽口為兩個(gè)以上。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低聚合物加工過(guò)程中有機(jī)揮發(fā)物含量的方法，其特征在于： 在螺紋元件中加入TME元件組合使用。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低聚合物加工過(guò)程中有機(jī)揮發(fā)物含量的方法，其特征在于： 將抽真空的氣體單獨(dú)收集，并經(jīng)過(guò)吸附池進(jìn)行吸附。
【文檔編號(hào)】C08L23/12GK106046553SQ201610573326
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月20日
【發(fā)明人】秦舒浩, 吳斌, 邵會(huì)菊
【申請(qǐng)人】江林（貴州）高科發(fā)展股份有限公司