聚丙烯(PP)由于其密度低、易降解、物理性能好和易加工等特點，成為世界上發(fā)展最快的塑料。但隨著人們對揮發(fā)性有機化合物(VOC)的危害逐漸重視，PP的VOC散發(fā)性能對人體健康的影響逐漸被關(guān)注。越來越多的產(chǎn)品都被要求有可以接受的VOC散發(fā)性能，開發(fā)具有低VOC散發(fā)性能的PP具有一定的現(xiàn)實意義。

不同的VOC種類對人體影響有所不同，有的容易產(chǎn)生令人不適的氣味，如醛酮和鹵代烴等；有的還能夠?qū)θ梭w呼吸系統(tǒng)和粘膜產(chǎn)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、二氯聯(lián)苯胺等。研究認為，4～5歲學齡前兒童暴露在VOC環(huán)境中會導致明顯心理問題。因此，筆者不僅關(guān)注某一種有機物，而且關(guān)注VOC總量(即TVOC，是指一定溫度、時間揮發(fā)出的總的有機物，通常是指C1～C20的揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機物的總量)。

沸石粉是常用的聚烯烴化合物除味劑，具有良好的除味效果，有關(guān)專利多有報道。但對沸石粉擠出工藝研究較少。利用PPK9026為基體，以人造沸石粉為除味劑，研究了擠出前的烘烤工藝、擠出工藝和沸石粉用量對沸石粉改性PP中VOC散發(fā)性能的影響。

沸石粉對VOC散發(fā)性能的影響分別考察了常壓和真空擠出條件下沸石粉對PP的VOC散發(fā)性能的影響，在110℃下烘烤18h的PP料在210℃下與沸石粉共混擠出。

從圖5可以看出，在常壓擠出下，VOC散發(fā)性能會隨著沸石粉用量的升高而變差。TVOC散發(fā)濃度從添加1份沸石粉的52686μg/m3上升至添加4份沸石粉的56954μg/m3，上升了約8%。說明通常認為的吸附作用在沸石粉對PP中VOC控制機理中作用不明顯。導致VOC散發(fā)性能變差的原因可能有兩點：首先是由于擠出后沸石粉在PP表面形成大量孔隙，這些孔隙起到了增大PP表面積的作用，增加了PP中VOC的散發(fā)；其次是擠出后VOC被吸附到沸石粉孔隙內(nèi)，由于吸附力主要依靠物理吸附，在測試中可能脫附到空氣相中而導致VOC散發(fā)性能變差。

從圖6可以看出，相比于常壓擠出，真空下沸石粉能夠有效優(yōu)化PP中VOC的散發(fā)性能，在添加2份沸石粉后，PP中TVOC散發(fā)濃度從20819μg/m3降至10307μg/m3，下降了約50%，繼續(xù)添加沸石粉，TVOC散發(fā)濃度仍然可以繼續(xù)下降但是降幅不明顯。說明沸石粉只有在與真空擠出工藝相結(jié)合的情況下才能起到減少PP中VOC散發(fā)的作用，沸石粉作用機理可能是：沸石粉在PP熔體中形成了大量空腔，這些空腔增大了PP與空氣相的接觸面積，使VOC能夠更快地從PP基體中逃逸到空氣中來，當逃逸到PP表面后，在真空作用下被抽走；二是沸石粉在PP熔體中包裹了部分VOC分子，在螺桿表面更新作用下，這些沸石粉孔穴遷移到了熔體表面，在真空抽取下將VOC分子抽至空氣相中。綜合看，在真空擠出下添加2份沸石粉是控制PP中VOC散發(fā)性能的最適條件。

結(jié)論

(1)通過篩選烘烤工藝、擠出工藝、沸石粉用量等因素，得到VOC散發(fā)性能最優(yōu)的PP材料：在110℃下烘烤18h，每100份PP添加2份沸石粉后，在210℃下真空擠出，PP中TVOC散發(fā)濃度從94570μg/m3降至10307μg/m3，降低了89%左右。

(2)常壓擠出下沸石粉無法優(yōu)化PP中VOC散發(fā)性能，反而會導致其散發(fā)性能變差；只有在真空的條件下沸石粉才能明顯減少PP中VOC的散發(fā)。

(3)通過添加沸石粉并在真空條件下擠出造粒從而減少PP中VOC散發(fā)的方法具有成本低、效果好、使用方便等優(yōu)勢，隨著我國對塑料有害氣體排放限制的逐漸落實，該方法有望得到廣泛應用。