一种聚丙烯组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种聚丙烯组合物及其制备方法。
背景技术
聚丙烯（PP）具有密度低、易加工、力学性能优异等优点，已广泛应用在汽车工业、家电及机械领域。对于汽车工业，聚丙烯主要应用在汽车内外饰零部件上，内饰件如仪表板、门板和立柱等，外饰件如保险杠、挡泥板、导流板等。随着人们越来越关注车内空气质量，人们对车内气味要求越来越高。因此需降低汽车内饰聚丙烯材料的气味。
为了降低聚丙烯材料的气味，目前主要的手段有：选用气味更弱的原材料、添加气味吸附剂、抽真空和后期烘烤等。其中，气味吸附剂包括化学吸附和物理吸附。化学吸附如蓖麻油酸锌鳌合醛酮分子来降低气味；物理吸附如多孔填料，主要包括硅藻土、沸石、活性炭、多孔二氧化硅、多空磷酸钙、分子筛、活性氧化铝。但是化学吸附只能吸附极性小分子，而大部分物理吸附剂的吸附效果不理想。采用抽真空和后期烘烤的方式虽然能除去带气味的小分子，但是会产生大量的能耗，不利于实现节能的要求。
本研究意外地，在聚丙烯组合物中添加纳米管状填料，可以有效地减弱组合物的气味。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能、低气味的聚丙烯组合物。
本发明的另一目的是提供上述聚丙烯组合物的制备方法。
本发明是通过以下的技术方案实现的：
一种聚丙烯组合物，按重量份算，包括以下组分：
聚丙烯树脂 63-99份；
纳米管状填料 1-5份；
所述聚丙烯组合物中，硅含量为0.1-2wt%，镁含量为0.1-1.5wt%。
优选的，按重量份算，包括以下组分：
聚丙烯树脂 63-99份；
纳米管状填料 2-4份；
所述聚丙烯组合物中，硅含量为0.3-1wt%，镁含量为0.3-0.7wt%。
本发明经研究发现，只有当纳米管状填料在1-5份时，才能对降低组合物中的气味。当添加的纳米管状填料太少时，对组合物气味的改善都不明显，当添加的纳米管状填料过多时，增大了材料粘度，使得加工过程中产生的气味小分子更多，导致气味增强，且填料过多会导致填料团聚不易分散，也不利于改善气味。
组合物中的硅和镁均来源于纳米管状填料，当组合物中的硅含量超过2wt%，镁含量超过1.5wt%时，纳米管状填料在组合物中不易分散，对组合物的气味改善不明显；当组合物中的硅含量低于0.1wt%，镁含量低于0.1wt%时，说明纳米管状填料吸附水含量低，其在加工过程中水分气化所带出的气味小分子较少，对组合物的气味改善不明显。
所述纳米管状填料选自纳米埃洛石、纳米海泡石和纳米凹凸棒中的至少一种，优选纳米海泡石。因为纳米海泡石的比表面积相对较大，且容易分散在组合物中。
所述纳米管状填料的比表面积为300-700 m2/g，优选为450-550 m2/g。
当添加的纳米管状填料比表面积较小时，可以吸附的气味小分子较少，对组合物的气味改善不明显；当添加的纳米管状填料比表面积较大时，同样会造成纳米管状填料不易分散，对组合物的气味改善不明显。
所述聚丙烯树脂选自共聚聚丙烯或均聚聚丙烯树脂，其熔体质量流动速率为1-100 g/10min，测试标准为ASTMD1238，测试条件为230 ℃，2.16 Kg。当熔体质量流动速率小于1 g/10min时，材料流动性较差，不利于加工；当熔体质量流动速率大于100 g/10min时，材料小分子量部分较多，不利于气味的消除。
所述聚丙烯组合物还包括重量份为0-30份的增韧剂，所述增韧剂选自乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛稀共聚物和苯乙烯共聚物弹性体中的一种，其密度为0.85-0.9 g/cm3，熔体质量流动速率为0.3-30 g/min，测试标准为ASTMD1238，测试条件为190 ℃，2.16 Kg。
所述聚丙烯组合物还包括助剂，所述助剂包括抗氧剂或光稳定剂中的一种或两种。
本发明所述的一种聚丙烯组合物的制备方法，包括以下步骤：
将聚丙烯树脂、增韧剂、纳米管状填料以及助剂混合均匀后加入双螺杆挤出机中，在螺杆转速为350-450转/分，温度为170℃-220℃下进行熔融混炼，挤出造粒，得到聚丙烯组合物。
本发明具有以下有益效果：经过研究发现，在聚丙烯组合物中添加具有特定硅含量和镁含量的纳米管状填料，并且使组合物具有一定的硅含量和镁含量时，可以降低组合物中的气味；同时纳米管状填料还有相对较大的比表面积，可以吸附气味小分子，从而更好地减弱聚丙烯组合物的气味。除此之外，本发明也不需要通过增加设备或设备能耗来实施，相对节能。
具体实施方式
本发明通过以下实施例来进一步说明本发明，但是本发明不受以下实施例限制。
本发明所用原料来源如下，但是不受以下原料限制。
聚丙烯树脂A：均聚聚丙烯树脂，熔体质量流动速率为30g/10min，测试标准为ASTMD1238，测试条件为190℃，2.16Kg；
聚丙烯树脂B：共聚聚丙烯树脂，熔体质量流动速率为1g/10min，测试标准为ASTMD1238，测试条件为190℃，2.16Kg；
聚丙烯树脂C：均聚聚丙烯树脂，熔体质量流动速率为100g/10min，测试标准为ASTMD1238，测试条件为190℃，2.16Kg；
增韧剂：乙烯-丙烯共聚物，密度为0.85g/cm3，熔体质量流动速率为10g/min，测试标准为ASTMD1238，测试条件为190℃，2.16Kg；
纳米管状填料A：纳米海泡石，比表面积500 m2/g；
纳米管状填料B：纳米埃洛石，比表面积300 m2/g；
纳米管状填料C：纳米凹凸棒，比表面积700 m2/g；
硅藻土：infilm 300；
抗氧剂A：抗氧剂1010；
抗氧剂B：抗氧剂168；
光稳定剂：UV-3808PP5；
性能测试或方法标准：
硅含量：采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测试。称取0.2g试样，置于聚四氟乙烯消解罐中，分别加入10mL硝酸和2mL过氧化氢，将消解罐密闭后置于高压密闭微波消解仪中，在220℃条件下消解完全后，冷却至室温，将消解液完全转移至50mL容量瓶中，用水洗涤内罐和内盖3次，将洗涤液并入容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀。用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定试液，根据校准曲线确定硅含量。
称取0.2g试样，置于聚四氟乙烯消解罐中，分别加入10mL硝酸和2mL过氧化氢，将消解罐密闭后置于高压密闭微波消解仪中，在220℃条件下消解完全后，冷却至室温，将消解液完全转移至50mL容量瓶中，用水洗涤内罐和内盖3次，将洗涤液并入容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀。用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定试液，根据校准曲线确定各元素的含量。
镁含量：采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测试。称取0.2g试样，置于聚四氟乙烯消解罐中，分别加入10mL硝酸和2mL过氧化氢，将消解罐密闭后置于高压密闭微波消解仪中，在220℃条件下消解完全后，冷却至室温，将消解液完全转移至50mL容量瓶中，用水洗涤内罐和内盖3次，将洗涤液并入容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀。用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定试液，根据校准曲线确定镁含量。
称取0.2g试样，置于聚四氟乙烯消解罐中，分别加入10mL硝酸和2mL过氧化氢，将消解罐密闭后置于高压密闭微波消解仪中，在220℃条件下消解完全后，冷却至室温，将消解液完全转移至50mL容量瓶中，用水洗涤内罐和内盖3次，将洗涤液并入容量瓶，用水稀释至刻度，摇匀。用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定试液，根据校准曲线确定各元素的含量。
气味测试：PV3900；取5位气味评价人员评分的平均数作为气味等级结果，气味等级如表1所示。
表1. PV3900气味等级
测试结果为测试人员得出结果的算术平均值，若结果不是整数时，取最接近的半级作为结果。
实施例和对比例：
根据表2中的重量份数称取聚丙烯树脂、增韧剂、纳米管状填料、抗氧剂和光稳定剂，将其混合均匀后加入双螺杆挤出机中，在螺杆转速为350-450转/分，温度为170℃-220℃下进行熔融混炼，挤出造粒，得到聚丙烯组合物；对聚丙烯组合物进行气味测试，其各项测试结果如表2所示：
表2. 实施例1-10及对比例1-4中各组成的具体组成及其测试性能结果（重量份数）
由表2结果可知，加入合适量的纳米管状填料后，组合物的气味降低。管状纳米填料添加量为3份时，组合物的气味最低。由实施例3和对比例3可以看出，相对于加入物理吸附剂，加入纳米管状填料能更好地减弱气味。当组合物中的硅含量、镁含量以及纳米管状填料的比表面积均在优选范围内时，组合物的气味最低。
