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 如何降低车用聚丙烯树脂的VOC?

 发布时间:2017/7/6 18:59:50   信息来源:工程塑料应用

        VOC全称为挥发性有机化合物,根据不同国家的定义,限定条件也有所不同。而我们上面提到的新国标中的八项物质就是一种对于VOC的描述。


        一直以来,聚丙烯(PP)以其质轻价廉、易于回收,具有优异的力学性能和加工性能等优点而广泛应用于汽车仪表板、控制盘、门板、座椅部件、手套箱和空调系统等汽车内饰件中,约占总体车用塑料的40%左右。但由于PP制品在较高温度下可不同程度地释放出危害人体健康的VOC,因此,PP材料VOC的排放已成为车用材料亟待解决的问题。

车用PP材料VOC来源

       车用PP材料中VOC的来源较多,主要产生于PP聚合过程、加工过程及使用过程等几个方面。

       首先,在PP聚合过程中,不可避免残留的一些单体、低聚体,根据聚合工艺不同,添加的己烷、乙醇、庚烷等溶剂,合成过程中必需的主催化剂、助催化剂以及有些内给电子体、外给电子体,赋予PP某些特性的助剂、控制分子量所用的过氧化物,这些低分子化合物均会不同程度使PP材料含有一定的VOC。


       其次,在加工过程中(共混改性、挤出造粒和注塑加工等),PP材料在受热熔融过程中所发生的一定程度的降解,会产生一部分VOC。此外,添加的某些助剂的降解和填料中金属离子的催化,也会产生对人体有害的VoC。


       最后,PP分子链具有叔碳原子,在受到光、氧、热的作用下会不同程度的发生老化降解,这个过程也会释放大量挥发性有机物。可见,车用PP材料中VOC的来源复杂,PP组成不同其产生的VOC种类和含量均有较大差异。


       通常车用PP材料产生的V0C主要为大量的烷烃、烯烃和少量的醛酮类小分子化合物。另有研究发现,PP树脂产生的VOC除了含有烷烃、烯烃和酮类化合物外,还发现有少量的苯酚类化合物。研究人员进一步研究了VOC产生的机理。即烷烃主要是PP无规断链和低聚体的释放产生的;丙酮是PP氧化降解产生;苯酚是抗氧剂降解产生。其中,C6,C9,C12,C15,C18等3的倍数烃类化合物主要为低聚物产生,醛,酮;苯酚类小分子化合物主要为热氧化降解所致;C5,C7,C8,C10,C11,Cl3,Cl4等碳原子数不均一的烃类化合物则主要为热机械降解产生。

车用PP材料VOC控制技术


聚合工艺的优化

       利用可控流变法生产的PP树脂中VOC含量较高,故在工业生产中,选择氢调法生产工艺代替可控流变法成为降低PP树脂中VOC含量的主要方法之一。氢调法通过在聚合过程中添加氢气使PP分子链失去活性来终止分子链增长,从而得到高流动性PP树脂。该方法由于仅在聚合过程中添加氢气,因此不存在叔丁醇等小分子有机物。研究发现,氢调法生产的抗冲共聚PP树脂(K7726H)中的VOC含量较降解法生产的PP树脂中的VOC含量降低了76.5%(wt%)。


助剂优化

助剂优化应从以下几个方面考虑:

1)低浓度下的有效性和高效能;

2)与基材的相容性好,对产品的最终性能影响小;

3)对基材的理化指标无不良影响;

4)热稳定性高、耐热性好;

5)挥发性小,耐溶剂抽提性好,不与其他添加剂和助剂发生不良反应;

6)无毒、无害、无异味、污染性小。