聚丙烯(PP)由于其密度低、易降解、物理性能好和易加工等特点,成为世界上发展最快的塑料。但随着人们对挥发性有机化合物(VOC)的危害逐渐重视,PP的VOC散发性能对人体健康的影响逐渐被关注。越来越多的产品都被要求有可以接受的VOC散发性能,开发具有低VOC散发性能的PP具有一定的现实意义。

不同的VOC种类对人体影响有所不同,有的容易产生令人不适的气味,如醛酮和卤代烃等;有的还能够对人体呼吸系统和粘膜产生刺激作用,如甲苯、苯乙烯等;甚至有的有致癌或致畸作用,如甲醛、苯、二氯联苯胺等。研究认为,4~5岁学龄前儿童暴露在VOC环境中会导致明显心理问题。因此,笔者不仅关注某一种有机物,而且关注VOC总量(即TVOC,是指一定温度、时间挥发出的总的有机物,通常是指C1~C20的挥发性和半挥发性有机物的总量)。

Zeolite粉是常用的聚烯烃化合物除味剂,具有良好的除味效果,有关专利多有报道。但对ob欧宝体育富网入口粉挤出工艺研究较少。利用PPK9026为基体,以人造ob欧宝体育富网入口粉为除味剂,研究了挤出前的烘烤工艺、挤出工艺和ob欧宝体育富网入口粉用量对ob欧宝体育富网入口粉改性PP中VOC散发性能的影响。

ob欧宝体育富网入口-欧宝体育官网入口分别考察了常压和真空挤出条件下ob欧宝体育富网入口粉对PP的VOC散发性能的影响,在110℃下烘烤18h的PP料在210℃下与ob欧宝体育富网入口粉共混挤出。

从图5可以看出,在常压挤出下,VOC散发性能会随着ob欧宝体育富网入口粉用量的升高而变差。TVOC散发浓度从添加1份ob欧宝体育富网入口粉的52686μg/m3上升至添加4份ob欧宝体育富网入口粉的56954μg/m3,上升了约8%。说明通常认为的吸附作用在ob欧宝体育富网入口粉对PP中VOC控制机理中作用不明显。导致VOC散发性能变差的原因可能有两点:首先是由于挤出后ob欧宝体育富网入口粉在PP表面形成大量孔隙,这些孔隙起到了增大PP表面积的作用,增加了PP中VOC的散发;其次是挤出后VOC被吸附到ob欧宝体育富网入口粉孔隙内,由于吸附力主要依靠物理吸附,在测试中可能脱附到空气相中而导致VOC散发性能变差。

从图6可以看出,相比于常压挤出,真空下ob欧宝体育富网入口粉能够有效优化PP中VOC的散发性能,在添加2份ob欧宝体育富网入口粉后,PP中TVOC散发浓度从20819μg/m3降至10307μg/m3,下降了约50%,继续添加ob欧宝体育富网入口粉,TVOC散发浓度仍然可以继续下降但是降幅不明显。说明ob欧宝体育富网入口粉只有在与真空挤出工艺相结合的情况下才能起到减少PP中VOC散发的作用,ob欧宝体育富网入口粉作用机理可能是:ob欧宝体育富网入口粉在PP熔体中形成了大量空腔,这些空腔增大了PP与空气相的接触面积,使VOC能够更快地从PP基体中逃逸到空气中来,当逃逸到PP表面后,在真空作用下被抽走;二是ob欧宝体育富网入口粉在PP熔体中包裹了部分VOC分子,在螺杆表面更新作用下,这些ob欧宝体育富网入口粉孔穴迁移到了熔体表面,在真空抽取下将VOC分子抽至空气相中。综合看,在真空挤出下添加2份ob欧宝体育富网入口粉是控制PP中VOC散发性能的最适条件。

结论

(1)通过筛选烘烤工艺、挤出工艺、ob欧宝体育富网入口粉用量等因素,得到VOC散发性能最优的PP材料:在110℃下烘烤18h,每100份PP添加2份ob欧宝体育富网入口粉后,在210℃下真空挤出,PP中TVOC散发浓度从94570μg/m3降至10307μg/m3,降低了89%左右。

(2)常压挤出下ob欧宝体育富网入口粉无法优化PP中VOC散发性能,反而会导致其散发性能变差;只有在真空的条件下ob欧宝体育富网入口粉才能明显减少PP中VOC的散发。

(3)通过添加ob欧宝体育富网入口粉并在真空条件下挤出造粒从而减少PP中VOC散发的方法具有成本低、效果好、使用方便等优势,随着我国对塑料有害气体排放限制的逐渐落实,该方法有望得到广泛应用。