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塑料加工中的VOC如何祛除?


在塑料制品的生产过程中,可能产生的废弃物可分为固体、液体和气体三大类。其中气体废弃物的来源较多、危害较大。主要包括有机挥发性气体(VOC)和无机挥发气体两大类。

当VOC达到一定浓度时,对人体健康有巨大影响。面对政策压力,消费者的诉求,降低塑料制品VOC含量已成为材料企业的头等大事。今天详细说说常用的除VOC的方法。

何为VOC气体

VOC是可挥发性有机物的简称,在50-260℃温度范围内具有很强的挥发性。

常见的挥发性有机化合物

苯类(如苯、甲苯、二甲苯、乙苯)

烷类(十四碳烷)

醛类(甲醛)

醇类(乙醇)

醚类、酯类(乙酸乙酯)

酮类(丙酮)

这些VOC气体我们一般是看不见的,并且你闻到的气味有的也不全是这些气体本身的味道。这些有机物产生味道的主要来源包括:

(1)POM生产中分解产生的甲醛味;

(2)PVC生产中分解产生的HCl遇水后的酸味;

(3)乙烯-醋酸乙烯共聚物加工中单体醋酸乙烯残留释放的醋味等。

VOC气体从何而来

在塑料制品加工过程中,除了原料树脂及改性所添加的助剂外,以下材料也会产生VOC气体:

01 印刷油墨

(1)溶剂性油墨在印刷、烘干等过程中会产生苯类和酮类以及乙酸乙酯等VOC污染。但是印刷效果加好,特别是对于塑料基材。

(2)水性油墨中有机溶剂含量较低(20%左右),所以使用过程中(干燥)产生的VOC较少。

02 粘合剂

常用的丙烯酸和聚氨酯类粘合剂,仍以乙酸乙酯有机溶剂为主。

03 表面涂层

涂层可以消除塑料制品表面各种缺陷,并赋予制品以导电、抗静电、耐磨等功能,还可以将深色塑料制品变成浅颜色制品。常用为的丙烯酸酯或者聚氨酯类涂料。

04 脱模剂

常用脱模机中会含有CH2Cl2、CH3CHCl等有机溶剂。

VOC气体如何祛除

01 选用单体残留量较低的树脂

尽可能选用残留单体含量比较低的树脂。例如医用PVC树脂VC单体的含量就很低,VC含量可以达到1ppm(mg/kg)(正常值为5);汽车内饰板用PP,一定要选择小分子挥发物含量低的树脂。

02 使用分子量较大的助剂

尽可能选用分子量大的助剂,最好是聚合物助剂,保证在加工温度下不会挥发以及外部的迁移。

(1)如偶联剂改用相容剂,具体如接枝聚合物或者枝化聚合物,但是马来酸酐接枝物部分具有一定的气味。

(2)润滑剂用聚季戊四醇硬脂酸酯(PETS)等;分散剂选用分子量大于5000的聚乙烯蜡(PE-WAX)。

(3)阻燃剂尽可能选用高分子类型,具体如溴化聚苯乙烯、溴化环氧树脂等。

03 添加吸附剂

是指利用吸附剂捕获或吸附树脂基体中残留的有机小分子达到控制VOC含量的要求。吸附法分为化学反应吸附和物理吸附两大类。常见的物理吸附材料为多孔材料,如:沸石、活性炭、分子筛、硅藻泥等。

化学反应吸附是指加入能与VOC反应的添加剂以生成相对分子质量较大、在正常使用环境下(如温度低于100 ℃)不会挥发的一种化合物或生成更易挥发的气体进而消除材料中原有VOC的方法。

04 控制加工条件

(1)低温生产:在保证制品充分塑化的前提下,较低加工温度,从而减少小分子分解物质的产生。

(2)多级抽真空:增加抽真空的次数,可以达到3级甚至4级,将产生的小分子挥发物及时除去。

05 减少有机溶剂型材料使用

(1)水性涂料:以水为分散介质代替有机挥发溶剂,目前技术还需要含有20%左右醚类和醇类溶剂,只能算低VOC涂料,不是无VOC涂料。

(2)固体粉末涂料:没有任何有机溶剂,VOC排放零。

(3)光固化涂料:成膜材料靠光固化反应成型,可以减少有机溶剂使用量,但往往需要含有30%左右的有机溶剂。

(4)水性粘合剂和水性脱模剂:目前可供的为有机溶剂低含量产品。

目前,消费者对汽车内饰用塑料的VOC要求越加的严格,如何降低改性塑料在加工和使用过程中VOC的释放,是各改性企业的研究重点。

06 高温干蒸

塑料基体经过双螺杆挤出机、切粒机后,输送到VOC处理系统,经过80-120℃的高温加热,使塑料粒子吸附的VOC物质(苯、甲苯、乙苯等烃类物质)尽可能干蒸干净,干蒸的时间视温度而定,温度高,时间少,一般是3小时左右。目前大的改性企业基本都使用这个方法。

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