一种低气味聚丙烯材料及其制备和应用的制作方法

本发明涉及高分子材料
技术领域：
，具体涉及一种低气味聚丙烯材料。
背景技术：
：食品安全危害除了来自于食品原料本身和食品链全过程之外，还来自于食品包装容器及材料。包装是保证食品安全的一个重要组分，因此在食品安全中的作用也得到人们越来越多的关注。在保障食品安全方面，包装可以防止食品在运输、搬运等过程中受到变形或破损，还可以保护食品在流通过程中免受温度、湿度、气味和紫外线等环境因素的影响，以延长食品的货架期，帮助生产商减少食品安全隐患。塑料复合软包装因其便利性、功能性和经济性受到消费者的普遍欢迎，是食品包装的重要形式。在塑料复合软包装市场中，常见的包装材料有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、双向拉伸聚酯(BOPET)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚酰胺(PA)、纸、铝、纤维素和聚氯乙烯(PVC)等。聚丙烯材料，由于其具有密度小、性价比高、耐热性及耐化学腐蚀、易于成型和回收等特点，而被广泛应用于食品材料中。但是聚丙烯材料在一定温度下可释放出多达50多种可挥发性气体，其中包括未聚合的单体、聚合溶剂、催化剂残留、PP降解所形成的低分子链烷烃、酮类、醇、烯烃和四氢呋喃占总可挥发性气体的1％～10％，其余为丙烯低聚形成的支链或直链烷烃(C9～C18)。另外PP纯树脂中的添加剂如抗氧剂、润滑剂以及可控流变中用到的过氧化物也会形成其气味。现有技术中有不少改善聚丙烯材料气味的方法，可以概括为如下三类：遮蔽型、物理吸附型及化学反应型。遮蔽型，顾名思义，通过向材料中加入芳香剂等来“掩盖”难闻的气味，但是，效果是很短暂的，而且，对人体健康也会造成威胁，因此较少被采用。物理吸附型是在材料中加入多孔材料，如：沸石、植物纤维等，起到改善材料气味的作用，沸石的多孔结构可以捕捉和吸附具有气味的气体分子，但是，这种物理吸附在温度较高时，气体小分子可能会扩散出来，在实际使用过程中效果不佳。化学反应型是指在材料配方当中加入能和这些释放出气味的小分子反应的添加剂，通过这些添加剂和小分子之间的反应产生分子量较大、在正常使用的热环境下，如小于100℃，不会从材料中挥发出来而产生异味的另一种化合物，从而达到消除异味的效果。虽然这种方法所涉及的反应极其复杂，但由于这种方法理论上可以控制不影响材料的其它性能，因此近年来逐步引起了人们的兴趣。上述这些方法，对聚丙烯材料的气味问题均具有不同程度的解决。技术实现要素：为了解决上述的技术问题，本发明提供一种低气味聚丙烯材料及其制备和应用，其目的在于，提供一种低气味聚丙烯材料，通过添加低气味原料和助剂，从源头上降低PP改性材料的气味，通过添加复合除味剂，降低PP改性材料的气味，而且不影响材料力学性能。本发明提供一种低气味聚丙烯材料，由以下原料按重量份制备而成：改性马来酸酐接枝PP树脂70-100份、复合除味剂30-50份、增韧剂10-20份、抗氧剂10-20份、偶联剂10-20份、茶籽油5-15份、异丙醇5-15份、去离子水60-90份；所述增韧剂选自乙丙橡胶、聚丁二烯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚酰胺树脂中的一种或几种；所述偶联剂选自有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类和铝酸化合物中的一种或几种；所述抗氧剂选自芳香胺类、受阻酚类、双十二碳醇酯、双十四碳醇酯和双十八碳醇酯中的一种或几种。作为本发明进一步的改进，由以下原料按重量份制备而成：改性马来酸酐接枝PP树脂85-95份、复合除味剂35-45份、增韧剂12-17份、抗氧剂12-17份、偶联剂12-17份、茶籽油7-12份、异丙醇7-12份、去离子水65-75份。作为本发明进一步的改进，由以下原料按重量份制备而成：改性马来酸酐接枝PP树脂90份、复合除味剂40份、增韧剂15份、抗氧剂15份、偶联剂15份、茶籽油10份、异丙醇10份、去离子水70份。作为本发明进一步的改进，复合除味剂由硅藻土、去离子水、乙醚、纳米氧化锌制备而成。作为本发明进一步的改进，改性马来酸酐接枝PP树脂是由马来酸酐、低分子量聚丙烯、有机过氧化物、引发剂、苯酚、苯乙烯的作用下接枝共聚得到；所述有机过氧化物选自2,2-过氧化二氢丙烷、2,5-二甲基-2,5-过氧化二氢己烷、2,2-双-(过氧化叔丁基)丙烷、2,2-双-(过氧化叔丁基)丁烷、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化叔丁基)己烷、2,2-双-(4,4-二叔丁基过氧化环己基)丙烷、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化-2-乙基己酰)己烷、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化-3,5,5-三甲基己酰)己烷、2,5-二甲基-2,5-双-(过氧化异壬酰)己烷、1,1-双-(过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷、过氧化氢叔丁基过氧化氢第三丁基、过氧化叔丁醇中的一种或几种；所述引发剂选自过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁基酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或几种。作为本发明进一步的改进，马来酸酐为4-7份、低分子量聚丙烯90-100份、有机过氧化物0.2-1份、引发剂1-2份、苯酚1-2份、苯乙烯1-2份。作为本发明进一步的改进，改性马来酸酐接枝PP树脂是将马来酸酐、低分子量聚丙烯、有机过氧化物、引发剂加入塑化仪中混合，在70℃～90℃条件下熔化搅拌均匀成混合液体，再将液体和苯酚、苯乙烯加入到挤出机中在120～180℃的条件下挤出造粒本发明进一步保护一种上述低气味聚丙烯材料的制备方法，按照以下步骤制备而成：将改性马来酸酐接枝PP树脂、复合除味剂、增韧剂、抗氧剂、偶联剂、茶籽油、异丙醇按一定配比于高速搅拌机中高速混合，加入双螺杆挤出机，加热抽真空，挤出、冷却、造粒。作为本发明进一步的改进，加热温度为205-225℃，真空度为-0.05PMa。本发明进一步保护一种根据上述一种低气味聚丙烯材料在车用塑料、食品塑料、工程塑料中的应用。本发明具有如下有益效果：1.通过添加低气味原料和助剂——低分子量的聚丙烯以及相容剂马来酸酐，从源头上降低PP改性材料的气味；2.添加复合除味剂，将PP材料中产生的气味小分子带出材料，同时通过添加物的活性官能团螯合材料中的胺类、硫类、硫醇类气味物质，该复合除味剂不仅可以降低PP改性材料的气味，而且不影响材料力学性能；3.通过添加所选增韧剂，可以增加制备的PP材料的耐划性能，提高聚丙烯材料的应用范围。附图说明图1为低气味聚丙烯材料的制备工艺图。具体实施方式下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例只是本发明的部分具有代表性的实施例，而不是全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例都属于本发明的保护范围。实施例1低气味聚丙烯材料的制备原料组成：改性马来酸酐接枝PP树脂70份、复合除味剂30份、增韧剂10份、抗氧剂10份、偶联剂10份、茶籽油5份、异丙醇5份、去离子水60份；改性马来酸酐接枝PP树脂的制备：马来酸酐为4份、低分子量聚丙烯90份、有机过氧化物0.2份、引发剂1-2份、苯酚1份、苯乙烯1份；改性马来酸酐接枝PP树脂是将马来酸酐、低分子量聚丙烯、有机过氧化物、引发剂加入塑化仪中混合，在70℃℃条件下熔化搅拌均匀成混合液体，再将液体和苯酚、苯乙烯加入到挤出机中在120℃的条件下挤出造粒低气味聚丙烯材料的制备：将改性马来酸酐接枝PP树脂、复合除味剂、增韧剂、抗氧剂、偶联剂、茶籽油、异丙醇按一定配比于高速搅拌机中高速混合，加入双螺杆挤出机，加热抽真空，加热温度为205℃，真空度为-0.05PMa，挤出、冷却、造粒，即得。实施例2低气味聚丙烯材料的制备原料组成：改性马来酸酐接枝PP树脂100份、复合除味剂50份、增韧剂20份、抗氧剂-20份、偶联剂20份、茶籽油15份、异丙醇15份、去离子水90份；改性马来酸酐接枝PP树脂的制备：马来酸酐为7份、低分子量聚丙烯100份、有机过氧化物1份、引发剂2份、苯酚2份、苯乙烯2份；改性马来酸酐接枝PP树脂是将马来酸酐、低分子量聚丙烯、有机过氧化物、引发剂加入塑化仪中混合，在90℃条件下熔化搅拌均匀成混合液体，再将液体和苯酚、苯乙烯加入到挤出机中在180℃的条件下挤出造粒低气味聚丙烯材料的制备：将改性马来酸酐接枝PP树脂、复合除味剂、增韧剂、抗氧剂、偶联剂、茶籽油、异丙醇按一定配比于高速搅拌机中高速混合，加入双螺杆挤出机，加热抽真空，加热温度为225℃，真空度为-0.05PMa，挤出、冷却、造粒，即得。实施例3低气味聚丙烯材料的制备原料组成：改性马来酸酐接枝PP树脂90份、复合除味剂40份、增韧剂15份、抗氧剂15份、偶联剂15份、茶籽油10份、异丙醇10份、去离子水70份；改性马来酸酐接枝PP树脂的制备：马来酸酐为5份、低分子量聚丙烯95份、有机过氧化物0.5份、引发剂1.5份、苯酚1.5份、苯乙烯1.5份；改性马来酸酐接枝PP树脂是将马来酸酐、低分子量聚丙烯、有机过氧化物、引发剂加入塑化仪中混合，在80℃条件下熔化搅拌均匀成混合液体，再将液体和苯酚、苯乙烯加入到挤出机中在150℃的条件下挤出造粒低气味聚丙烯材料的制备：将改性马来酸酐接枝PP树脂、复合除味剂、增韧剂、抗氧剂、偶联剂、茶籽油、异丙醇按一定配比于高速搅拌机中高速混合，加入双螺杆挤出机，加热抽真空，加热温度为215℃，真空度为-0.05PMa，挤出、冷却、造粒，即得。对照例1按照ZL201410605703.7“一种低气味聚丙烯材料及其制备方法”方法制备原料组成：聚丙烯回料100份、滑石粉10-40份、吸水树脂5-15份、水3-8份、反应型蓖麻油1-5份、热稳定剂2-5份、复合抗氧剂2-5份；(1)按前述重量配比称取聚丙烯、滑石粉、吸水树脂、水、反应型蓖麻油、热稳定剂及复合抗氧剂；(2)将步骤(1)所述的各组分在高速混合器中干混3-5分钟；(3)将步骤(2)混合后的物料置于双螺杆挤出机，经熔融挤出，造粒，得到低气味聚丙烯材料的粒料，其工艺控制条件为：一区180～190℃，二区200～210℃，三区200～210℃，四区210～215℃，五区210～215℃，六区210～215℃，七区215～225℃，八区215～225℃，九区215～225℃，十区215～225℃；停留时间为1-2min，压力为12-18MPa。对照例2按照ZL201210461666.8“一种马来酸酐接枝聚丙烯材料”方法制备按下列重量份称取原料：聚丙烯：95重量份；马来酸酐：2.0重量份；双叔丁基过氧化二异丙基苯：0.8重量份；三烯丙基异氰尿酸酯：2.0重量份；抗氧化剂1076：1.0重量份。将马来酸酐、引发剂、助接枝单体和抗氧化剂在55℃条件下熔化搅拌均匀成混合液体，将称取好的聚丙烯和混合液体分别从挤出机喂料口和液体加料口中加入，在180℃的条件下挤出造粒即可得到成品产品。测试例1马来酸酐的接枝率测定称取本发明实施例1-3和对照例2得到的产品分别置入二甲苯中加热到150～160℃溶解回流2小时，然后趁热将各产品回流后的溶液倒入丙酮中析出，过滤、干燥析出的晶体，并将各晶体分别重新置入到二甲苯中再次加热回流，再分别加入过量的碱中和各产品上的马来酸酐，然后用用酸滴定法滴定过量的碱，计算各产品接枝率并记载，具体见表1。表1马来酸酐的接枝率组别实施例1实施例2实施例3对照例2接枝率(％)1.51.71.91.2由上表可知，本发明实施例制备的低气味聚丙烯材料接枝率高，明显高于对照例2，且也高于一般文献报道水平。测试例2性能测试性能测试的方法和标准如下：将实施例1-3、对比例1-2所得聚丙烯材料，事先在90～100℃的鼓风烘箱中干燥2～3小时，然后再将干燥好的粒子材料在注射成型机上进行注射成型制样。材料的综合力学性能通过测试所得的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲模量、热变形温度以及冲击强度的数值进行评判。其中，拉伸性能测试按ISO527-2进行，弯曲性能测试按ISO178进行，热变形温度按ISO75进行。材料的气味特性根据标准规定分为：1级：无气味，2级：有气味，但无干扰性气味，3级：有明显气味，但无干扰性气味，4级：有干扰性气味，5级：有强烈干扰性气味，6级：有不能忍受的气味。具体方法是：将50g粒子放入实验器皿中，置入烘干箱内2小时，烘干箱温度设为100℃，实验器皿密封严实，从烘干箱内取出后，将实验器皿冷却至65℃，移开实验器皿的盖子，由受过培训的专业评定人员对气味进行评估。结果见表2。表2性能测试结果性能实施例1实施例2实施例3对照例1对照例2无缺口冲击强度(kJ/m2)5659623227缺口冲击强度(kJ/m2)6.16.56.73.43.8拉伸强度(MPa)5962643240断裂伸长率(％)9.710.010.26.17.3弯曲强度(MPa)7375765247气味等级1.21.112.33.0由上表可知，本发明实施例制备的低气味聚丙烯材料不仅综合性能明显优于对照例，而且几乎没有气味(1-1.2级)，相较于对照例中的聚丙烯材料，具有更好的性能。本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。当前第1页1 2 3