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,成為世界上發展最快的塑料。但隨著人們對揮發性有機化合物(VOC)的危害逐漸重視,PP的VOC散發性能對人體健康的影響逐漸被關注。越來越多的產品都被要求有可以接受的VOC散發性能,開發具有低VOC散發性能的PP具有一定的現實意義。

不同的VOC種類對人體影響有所不同,有的容易產生令人不適的氣味,如醛酮和鹵代烴等;有的還能夠對人體呼吸系統和粘膜產生刺激作用,如甲苯、苯乙烯等;甚至有的有致癌或致畸作用,如甲醛、苯、二氯聯苯胺等。朱中平等研究認為,4~5歲學齡前兒童暴露在VOC環境中會導致明顯心理問題。因此,筆者不僅關注某一種有機物,而且關注VOC總量(即TVOC,是指一定溫度、時間揮發出的總的有機物,通常是指C1~C20的揮發性和半揮發性有機物的總量)。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,有關專利多有報道。

沸石粉對PP中VOC散發性能有多少影響-國投盛世

通過試驗可知,繼續升高溫度PP的TVOC散發濃度仍然繼續下降。TVOC散發濃度從170℃時的22737μg/m3下降至190℃時的20881μg/m3,繼續升高溫度至210℃時TVOC散發濃降至20273μg/m3,這可能是由于升高溫度有利于沸石粉在PP中擴散,形成均勻的PP復合材料,使得PP中VOC散發性能繼續變好。因此,在加入Zeolite后PP最佳擠出溫度為210℃。

相比于常壓擠出,真空下沸石粉能夠有效優化PP中VOC的散發性能,在添加2份沸石粉后,PP中TVOC散發濃度從20819μg/m3降至10307μg/m3,下降了約50%,繼續添加沸石粉,TVOC散發濃度仍然可以繼續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合的情況下才能起到減少PP中VOC散發的作用,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散發性能的最適條件。

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散發的方法具有成本低、效果好、使用方便等優勢,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。