CN102070855B - 一种聚氯乙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚氯乙烯复合材料及其制备方法，由32-91%聚氯乙烯树脂、5-50%玻璃纤维、2-8%相容剂、1-6%吸味剂和1~4%其它助剂组成，经双螺杆挤出机在220～240℃温控条件下熔融挤出造粒，制成低气味增强聚氯乙烯材料。可通过物理和化学相结合的方法来抑制玻璃纤维增强聚氯乙烯复合材料的气味。该方法制备得到的玻璃纤维增强聚氯乙烯复合材料气味性能优良，气味等级可降低到3级以内，而且添加吸味剂后不影响玻璃纤维增强聚氯乙烯复合材料本身的物理性能，可拓宽玻璃纤维增强聚氯乙烯材料的在车用内饰件及部分家电制件应用领域。

Description

一种聚氯乙烯复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于材料改性技术领域，具体涉及一种聚氯乙烯复合材料。

背景技术

改性聚氯乙烯材料在满足汽车美观、舒适、安全、防腐、轻量化及设计自由度大等方面起着其它材料无法替代的作用。在众多填充级聚氯乙烯材料中，玻璃纤维增强聚氯乙烯复合材料具有高刚性、耐热性、耐化学腐蚀性、耐候及尺寸稳定性等优点，可在一定范围内替代铜、钢、尼龙等，广泛应用于汽车、电器、电机、家电等领域。玻纤增强聚氯乙烯复合材料作为汽车内饰件及部分家电制件使用时，除了要求具有良好的力学性能、加工性能、耐候性能外，还要有良好的低气味性能。

为了限定内饰件材料气味，世界上各大汽车制造商也着手进行了这方面的研究工作，并分别形成了对这些挥发性有害物质加以规范和控制的标准，如德国大众汽车公司VW′s PV3900标准，其采用1~6级评价，级别越高，气味越大，小于等于3级才能满足要求。本专利即采用PV3900对气味进行评级。

玻璃纤维增强聚氯乙烯复合材料与传统滑石粉等矿物填充的聚氯乙烯复合材料相比，其气味来源更加广泛。首先，为提高玻璃纤维与树脂的相容性，市售玻璃纤维表面一般都会经偶联剂或相应酸酐改性，经改性处理的玻璃纤维带有一定的酸性气味，而市售的滑石粉则没有气味；同时，为了进一步保证玻璃纤维与聚氯乙烯树脂基体的相容性，提高力学性能，在玻纤增强聚氯乙烯复合物中，经常会添加相容剂，如马来酸酐接枝聚氯乙烯，此类相容剂中必然含有未反应的马来酸酐小分子，而且玻璃纤维含量不同，添加的相容剂的比例也不一致，含有马来酸酐小分子的量也不同，所带来的气味影响也不同；其次，玻纤增强聚氯乙烯复合材料在加工过程中，由于玻璃纤维有较高的长径比，其与螺杆之间的摩擦较滑石粉更加剧烈，所带来的剪切热使得玻纤增强聚氯乙烯体系温度更高，远远超过滑石粉填充聚氯乙烯体系，使得聚氯乙烯树脂的分解更加剧烈，聚氯乙烯树脂在较高温度下的热氧化降解产物包括CO，H₂O、甲醛、乙醛、丙酮等其它的醛类和酮类，这些醛酮类化合物带有较为强烈的刺激性气味。再次，聚氯乙烯树脂由于引发剂和催化剂体系的存在，以及在加工过程中为了降低聚氯乙烯树脂的分解，某些功能助剂，如抗氧剂、耐候剂等的加入，也会引入一定的气味，这部分气味来源与传统的滑石粉填充体系来源类似。以上多方面共同作用使得玻璃纤维增强聚氯乙烯复合材料与滑石粉体系相比，有更多的带有气味性VOC分子的来源，具有更加强烈的刺激性气味，气味等级往往达到6级，影响其作为汽车内饰件及部分家电制件的使用。

现有技术中降低气味一般采取两种措施：1.用低气味替代品来替代那些难闻的添加剂； 2.加入吸味剂或吸收剂，包括化学反应及物理吸附方法。

化学反应方法是指一些能与有气味小分子物质反应的添加剂，这些添加剂和小分子反应，产生分子链大、在一般环境中不能挥发出来的另一种化合物，从而达到抑制气味的目的，例如蓖麻油酸锌是通过螯合醛、酮分子来抑制气味的。对于物理抑制来说，理论上讲，大量的孔状空洞结构可以对产生气味或其他挥发份的小分子有抑制作用，因此可能对产生气味的产出各个方面都有抑制效果。而且，随着物理吸附工业的发展，吸附或抑制种类越来越多。包括活性炭、硅胶、凹凸棒、粘土矿物体系、分子筛、沸石、硅灰石、膨润土等，当它们均匀分散于树脂体系时，能抑制孔径小于自身微孔的小分子物质从材料中挥发，从而降低气味。

围绕上述因素，人们做了不少工作，大部分工作集中在解决聚氯乙烯本身带有的气味和滑石粉等矿物粉体填充及改性过程中的添加剂所带来的气味问题。

发明内容

本发明针对物理吸附及仅改善加工工艺的局限性，采用物理吸附和化学吸附相结合的方式，有针对性地引入吸味剂，提供了一种低气味玻璃纤维增强聚氯乙烯复合材料，其组成按重量百分比计如下：

聚氯乙烯                   32-91%

玻璃纤维                   5~50%

相容剂                     2~8%

吸味剂                     1-6%

其它助剂                   1-4%。

  所述的玻璃纤维公制号为1000-2500特克斯，直径为10-16微米；

所述的相容剂为马来酸酐接枝苯乙烯树脂，其熔指为40~130g/10min；

所述的其它助剂包括抗氧剂、润滑剂、分子量调节剂、光稳定剂中的一种或几种；

所述吸味剂为粘土、膨润土、多孔二氧化硅、活性氧化铝或分子筛中的一种或几种的混合物。

本发明提供的聚氯乙烯复合材料的制备方法是：首先，将玻璃纤维以外的其它组分和吸味剂预混（预混时间优选1-3分钟），然后将混好的料置于双螺杆挤出机主喂料口中，玻璃纤维可从主喂料口与其它原料共混后一起熔融挤出，或单独从侧喂料口进入，温度控制在220℃～240℃温控条件下熔融挤出，造粒干燥。

本发明与现有玻璃纤维增强聚氯乙烯复合材料相比，具有以下优点：

1. 有针对性地引入吸味剂来抑制玻纤增强聚氯乙烯体系的气味，能大幅度降低玻纤增强聚氯乙烯材料的气味，最低气味等级达到3级。

2、本发明吸味剂的引入对玻璃纤维增强聚氯乙烯复合材料的机械性能没有造成影响。

具体实施方式

下面给出实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据本发明内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。

制备方法：将玻璃纤维以外的其它组分和吸味剂预混2分钟，然后将混好的料置于双螺杆挤出机主喂料口中，玻璃纤维从主喂料口与其它原料共混后一起熔融挤出，温度控制在230℃下熔融挤出，造粒干燥。具体配方如表1所示。

表1中所用相容剂为马来酸酐接枝苯乙烯树脂，其熔指为130g/10min。 

表1 实施例1-5配方组成

组分	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						聚氯乙烯 (市售)	72%	72%	72%	72%	72%
玻璃纤维（市售）	20%	20%	20%	20%	20%
						其它助剂（市售）	1%	1%	1%	1%	1%
	5%	5%	5%	5%	5%
						粘土（市售）	2%	---	---	---	---
膨润土（市售）	---	2%	---	---	---
						多孔二氧化硅（市售）	---	---	2%	---	---
活性氧化铝（市售）	---	---	---	2%	---
						分子筛（市售）	---	---	---	---	2%

从表2中检测数据可以看出，添加本发明的吸味剂对体系力学性能没有产生影响，吸味剂能高效地对玻纤增强聚氯乙烯体系中挥发份进行抑制，而有效地将体系的气味等级降低到3级以内。

Claims (5)

1.一种聚氯乙烯复合材料，其特征在于由如下组分和重量百分比组成：

聚氯乙烯                    32-91%

玻璃纤维                    5~50%

相容剂                      2~8%

吸味剂                      1-6%

其它助剂                    1-4%；

吸味剂为分子筛。

2.根据权利要求书1所述的聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述的玻璃纤维公制号为1000-2500特克斯，直径为10-16微米。

3.根据权利要求书1所述的聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝苯乙烯树脂，其熔指为40~130g/10min。

4.根据权利要求书1所述的聚氯乙烯复合材料，其特征在于：所述的其它助剂包括抗氧剂、润滑剂、分子量调节剂、光稳定剂中的一种或几种。

5.权利要求书1所述聚氯乙烯复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：首先，将玻璃纤维以外的其它组分和吸味剂预混，然后将混好的料置于双螺杆挤出机主喂料口中；玻璃纤维从主喂料口与其它原料共混后一起熔融挤出，或单独从侧喂料口进入，温度控制在220℃～240℃条件下熔融挤出，造粒干燥。