一種低氣味、低VOC聚乙烯復合材料及其制備裝置和方法與流程

本發明屬于有機高分子材料技術領域，具體涉及一種低氣味、低voc聚乙烯復合材料及其制備裝置和方法。

背景技術：

聚乙烯材料由于受聚合工藝，催化劑，氧化物殘留及短鏈低聚物等影響，在高溫加工過程和使用過程中，會不同程度地釋放出有害揮發性有機物(voc)。同時，受自身性能的限制，其強度、穩定性、可加工性、功能性等大多不能滿足使用要求，不能直接用于生產塑料制品。目前普遍采用添加功能助劑的方式提升其性能，而常用的功能性助劑，如阻燃劑、增韌劑、偶聯劑、潤滑劑、穩定劑等材料都有可能帶來一些有害的voc，且氣味異常，對在相對封閉環境中使用此類材料的人們而言極為不利，該問題已經引起政府、國內外各大生產企業和樹脂生產廠家的關注。因此，急需一種低氣味、低voc聚乙烯復合材料及其制備方法。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于：(1)提供一種低氣味、低voc聚乙烯復合材料；(2)提供制備一種低氣味、低voc聚乙烯復合材料的裝置；(3)提供制備一種低氣味、低voc聚乙烯復合材料的方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

1、一種低氣味、低voc聚乙烯復合材料，其特征在于，由以下組分組成：

進一步，所述填料為滑石粉或碳酸鈣中的一種。

進一步，所述功能助劑為阻燃劑、耐磨劑、抗靜電劑、導電劑、耐候劑、導熱劑、發光劑、耐腐蝕劑或抗菌劑中的一種或幾種；所述加工熱穩定劑為抗氧劑1010或抗氧劑1010和168的組合物；所述加工潤滑劑為氧化聚乙烯蠟、蠟酯或多元醇蠟中的一種。

進一步，所述萃取劑為以發泡聚丙烯為載體而富含沸點為150-160℃的表面活性劑的母料。

進一步，所述吸附劑為具有螯合分解反應活性的化學吸附劑。

2、制備所述的一種低氣味、低voc聚乙烯復合材料的裝置，所述裝置包括機筒、螺桿和機頭，機筒與螺桿配合工作，機筒包容螺桿，螺桿在機筒內轉動；所述機筒由輸送段、萃取熔融段和塑化段組成；所述輸送段前端設置主喂料口；所述萃取熔融段末端設置真空口ⅰ；所述塑化段前端設置側喂料口，中部設置真空口ⅱ，末端與機頭連接。

3、利用所述的裝置制備一種低氣味、低voc聚乙烯復合材料的制備方法，所述方法具體為：按配比稱取線性高密度聚乙烯樹脂、填料、功能助劑、加工熱穩定劑、加工潤滑劑、硅油、萃取劑，混合后加入機筒，通過螺桿使混合物首先經過機筒的輸送段，然后進入機筒的萃取熔融段進行加熱熔融，充分萃取后通過真空口ⅰ進行真空抽取，除去萃取劑及溶于所述萃取劑中的有害揮發性有機物；再進入機筒的塑化段進行塑化處理，同時由側喂料口加入吸附劑，通過真空口ⅱ再次進行真空抽取，進一步除去有害揮發性有機物；最后經冷卻固化的材料通過真空烘料處理，制得低氣味、低voc聚乙烯復合材料。

進一步，所述機筒的輸送段溫度為50-70℃；所述機筒的萃取熔融段溫度沿螺桿旋進方向在170-200℃內遞增；所述機筒的塑化段溫度沿螺桿旋進方向在190-230℃內遞增。

進一步，所述真空口ⅰ和真空口ⅱ處的真空度在-0.08mpa以下。

進一步，所述螺桿轉速為350-420rpm。

本發明的有益效果在于：本發明提供一種低氣味、低voc聚乙烯復合材料及其制備裝置和方法，在制備的過程中添加了萃取劑和吸附劑，并在不同制備階段分開添加，避免了當兩者同時添加時，萃取劑在吸附劑中難以逸出的難題。同時，對制備裝置中真空口位置的改進，最終實現分階段去除復合材料中有害揮發性有機物的目的，即在萃取熔融段時，通過真空口ⅰ進行真空抽取，除去萃取劑及溶于所述萃取劑中的有害揮發性有機物，最大限度的降低了材料中有害揮發性有機物的總量；在塑化段時加入吸附劑，通過真空口ⅱ再次進行真空抽取，不僅能夠進一步除去有害揮發性有機物，還大幅降低殘留有機物的自然逸出速度，另外還避免了因吸附劑加入過多造成材料性能上的變化，尤其避免了吸濕性大幅增加的風險，最終制備出低氣味、低voc聚乙烯復合材料。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明：

圖1為制備一種低氣味、低voc聚乙烯復合材料的裝置示意圖。

具體實施方式

下面將對本發明的優選實施例進行詳細的描述。

本發明實施例中使用的萃取劑byk-p4200購買于德固賽，吸附劑xc01購買于馬鞍山科立化工。

圖1為本發明中制備低氣味、低voc聚乙烯復合材料的裝置示意圖，圖中主要展示該裝置中機筒的組成構造，所述機筒由輸送段、萃取熔融段和塑化段組成；所述輸送段前端設置主喂料口；所述萃取熔融段末端設置真空口ⅰ；所述塑化段前端設置側喂料口，中部設置真空口ⅱ，末端與機頭連接。優選的，所述輸送段分為1區、2區和3區，主喂料口設置在1區上；所述萃取熔融段分為4區、5區、6區、7區和8區，真空口ⅰ設置在8區上；所述塑化段分為9區、10區、11區和12區，側喂料口設置在9區上，真空口ⅱ設置在11區上，12區與機頭連接。

實施例1

制備低氣味、低voc阻燃聚乙烯復合材料

稱取線性高密度聚乙烯樹脂56份、碳酸鈣20份，阻燃劑20份、抗氧劑1010、168各0.3份、多元醇蠟2.0份、硅油0.1份、萃取劑1.0份，混合后加入機筒，控制螺桿轉速為350rpm，通過螺桿使混合物首先經過機筒的輸送段，輸送段中1-3區溫度均為70℃，然后進入機筒的萃取熔融段進行加熱熔融，萃取熔融段中4-8區的溫度依次分別為170℃，180℃，180℃，190℃，190℃，充分萃取后通過真空口ⅰ進行真空抽取，真空度為-0.08mpa，除去萃取劑及溶于所述萃取劑中的有害揮發性有機物；再進入機筒的塑化段進行塑化處理，塑化段中9-12區的溫度依次分別為190℃，200℃，210℃，220℃，同時由側喂料口加入吸附劑0.5份，通過真空口ⅱ再次進行真空抽取，真空度為-0.08mpa，進一步除去有害揮發性有機物；最后經冷卻固化的材料通過真空烘料處理，制得低氣味、低voc聚乙烯復合材料。

實施例2

制備低氣味、低voc導電聚乙烯復合材料

稱取線性高密度聚乙烯樹脂67份、碳酸鈣15份，導電劑15份、抗氧劑10100.2份、多元醇蠟1.5份、硅油0.08份、萃取劑1.2份，混合后加入機筒，控制螺桿轉速為360rpm，通過螺桿使混合物首先經過機筒的輸送段，輸送段中1-3區溫度均為60℃，然后進入機筒的萃取熔融段進行加熱熔融，萃取熔融段中4-8區的溫度依次分別為170℃，180℃，180℃，190℃，190℃，充分萃取后通過真空口ⅰ進行真空抽取，真空度為-0.08mpa，除去萃取劑及溶于所述萃取劑中的有害揮發性有機物；再進入機筒的塑化段進行塑化處理，塑化段中9-12區的溫度依次分別為190℃，200℃，210℃，220℃，同時由側喂料口加入吸附劑0.6份，通過真空口ⅱ再次進行真空抽取，真空度為-0.08mpa，進一步除去有害揮發性有機物；最后經冷卻固化的材料通過真空烘料處理，制得低氣味、低voc聚乙烯復合材料。

實施例3

制備低氣味、低voc導熱聚乙烯復合材料

稱取線性高密度聚乙烯樹脂77份、滑石粉10份，導熱劑10份、抗氧劑1010、168各0.4份、多元醇蠟1.0份、硅油0.06份、萃取劑1.5份，混合后加入機筒，控制螺桿轉速為380rpm，通過螺桿使混合物首先經過機筒的輸送段，輸送段中1-3區溫度均為60℃，然后進入機筒的萃取熔融段進行加熱熔融，萃取熔融段中4-8區的溫度依次分別為170℃，180℃，190℃，200℃，200℃，充分萃取后通過真空口ⅰ進行真空抽取，真空度為-0.08mpa，除去萃取劑及溶于所述萃取劑中的有害揮發性有機物；再進入機筒的塑化段進行塑化處理，塑化段中9-12區的溫度依次分別為200℃，210℃，220℃，230℃，同時由側喂料口加入吸附劑0.8份，通過真空口ⅱ再次進行真空抽取，真空度為-0.08mpa，進一步除去有害揮發性有機物；最后經冷卻固化的材料通過真空烘料處理，制得低氣味、低voc聚乙烯復合材料。

實施例4

制備低氣味、低voc耐磨聚乙烯復合材料

稱取線性高密度聚乙烯樹脂87份、滑石粉5份，耐磨劑5份、抗氧劑1010、168各0.2份、氧化聚乙烯蠟0.5份、硅油0.06份、萃取劑1.0份，混合后加入機筒，控制螺桿轉速為400rpm，通過螺桿使混合物首先經過機筒的輸送段，輸送段中1-3區溫度均為55℃，然后進入機筒的萃取熔融段進行加熱熔融，萃取熔融段中4-8區的溫度依次分別為170℃，180℃，190℃，200℃，200℃，充分萃取后通過真空口ⅰ進行真空抽取，真空度為-0.09mpa，除去萃取劑及溶于所述萃取劑中的有害揮發性有機物；再進入機筒的塑化段進行塑化處理，塑化段中9-12區的溫度依次分別為200℃，210℃，220℃，230℃，同時由側喂料口加入吸附劑0.8份，通過真空口ⅱ再次進行真空抽取，真空度為-0.09mpa，進一步除去有害揮發性有機物；最后經冷卻固化的材料通過真空烘料處理，制得低氣味、低voc聚乙烯復合材料。

實施例5

制備低氣味、低voc耐候聚乙烯復合材料

稱取線性高密度聚乙烯樹脂97份、耐候劑0.5份、抗氧劑1010、168各0.5份、蠟酯0.1份、硅油0.05份、萃取劑1.5份，混合后加入機筒，控制螺桿轉速為420rpm，通過螺桿使混合物首先經過機筒的輸送段，輸送段中1-3區溫度均為50℃，然后進入機筒的萃取熔融段進行加熱熔融，萃取熔融段中4-8區的溫度依次分別為170℃，180℃，190℃，200℃，200℃，充分萃取后通過真空口ⅰ進行真空抽取，真空度為-0.09mpa，除去萃取劑及溶于所述萃取劑中的有害揮發性有機物；再進入機筒的塑化段進行塑化處理，塑化段中9-12區的溫度依次分別為200℃，210℃，220℃，230℃，同時由側喂料口加入吸附劑1.0份，通過真空口ⅱ再次進行真空抽取，真空度為-0.09mpa，進一步除去有害揮發性有機物；最后經冷卻固化的材料通過真空烘料處理，制得低氣味、低voc聚乙烯復合材料。

由實施例1-5制備的各低氣味、低voc聚乙烯復合材料的性能測試，測試結果見表1。

表1實施例1-5制備的各低氣味、低voc聚乙烯復合材料的性能測試結果

表2現有各種聚乙烯功能復合材料的代表性性能

對比表1和表2中的數據可知，實施例1-5通過添加不同功能助劑，使制備出的聚乙烯復合材料不僅具有各功能助劑所帶來的性能，而且各材料的拉伸強度、斷裂伸長率、缺口沖擊強度、熔體流動速率均達到或超過現有各種pe功能材料的性能，更重要的是，各材料在氣味強度、氣味舒適度及tvoc這三方面，相比現有材料，本發明中所制備的聚乙烯復合材料在這三方面均得到了很大的提升。

本發明中功能助劑除了為阻燃劑、導熱劑、耐磨劑、耐候劑和導電劑外，還可以為抗靜電劑、抗菌劑、發光劑或耐腐蝕劑。

最后說明的是，以上優選實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管通過上述優選實施例已經對本發明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發明權利要求書所限定的范圍。