研究人員利用沸石粉作為除味劑減少聚丙烯中揮發(fā)性有機化合物(VOC)的方法。通過調(diào)整烘烤工藝、擠出工藝等方法優(yōu)化聚丙烯中的甲醛、乙醛散發(fā)性能，甲醛散發(fā)濃度從570μg/m3降至最佳條件下的42μg/m3，乙醛散發(fā)濃度從4451μg/m3降至最佳條件下的271μg/m3，得到了甲醛散發(fā)濃度較小的聚丙烯材料。

聚丙烯產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中會因熱氧降解或過氧化物氧化而產(chǎn)生大量甲醛、乙醛，在使用過程中會逐漸釋放到環(huán)境中污染環(huán)境空氣，危害人體健康。近年來，由于人們環(huán)保意識的提高，聚丙烯中的甲醛散發(fā)逐漸受到重視。國家在新標準GB/T27630—2011中明確將車內(nèi)甲醛、乙醛濃度分別限制在100、200μg/m3以內(nèi)。因此，對聚丙烯中甲醛散發(fā)性控制對聚丙烯發(fā)展有一定現(xiàn)實意義。

一、樣品制備

將沸石粉在180℃下烘烤4h，按實驗要求每100份聚丙烯中加入1～4份沸石粉進行混合，將混合物投入到帶真空泵的平行雙螺桿擠出機中共混、擠出。擠出后經(jīng)水冷、切粒干燥得到聚丙烯顆粒，待降至室溫后用錫箔紙包好，備測。

二、VOC的采集流程

①氣體采樣袋及配管前處理:將聚四氟乙烯袋用高純氮氣沖洗3次，并充入一定量高純氮氣，放在85℃鼓風烘箱中烘烤3d，每天換洗2次氣體，早晚各一次，以減少由采樣袋引起的誤差。

②樣品存放及制取:擠出、切粒的顆粒樣品用金屬容器轉(zhuǎn)移至鋁箔或錫箔紙包裹保存，樣品必須在3d內(nèi)測試。

③放置樣品與充氣:打開處理好的采樣袋，放入(100±1)g樣品后，密封好，確保不漏氣。用氮氣沖洗三次并抽空氣體，用皂膜流量計校正氣體流量，充入5L氮氣。

④樣品中VOC散發(fā):預先將恒溫箱加熱到65℃，將裝有樣品的采樣袋放入恒溫箱，恒溫加熱2h。

⑤采集氣體:恒溫加熱結束后，晃動袋子使氣體分布均勻，以500mL/min速度采集2L氣體，用DNPH管吸附醛酮類物質(zhì)。

三、結果表征

高效液相色譜(HPLC)可以定量測定空氣中醛酮類物質(zhì)，用約5mL色譜級乙腈將DNPH管吸附的醛酮類物質(zhì)，洗脫至5mL容量瓶中，并定容。取1.5mL左右用HPLC檢測。根據(jù)事先繪制的標準曲線計算出甲醛、乙醛的含量，并換算成采樣袋氣體中甲醛、乙醛的濃度，該結果表示在0.005m3空間內(nèi)，100g聚丙烯顆粒在65℃下空氣中散發(fā)2h后甲醛、乙醛的濃度(下稱散發(fā)濃度)。

四、試驗結果

烘烤毫無疑問地會增加醛酮散發(fā)，是常用的減少VOC散發(fā)的手段，烘烤最重要的是烘烤溫度和時間的選擇。溫度過低將導致烘烤效率低，增加烘烤時間，但烘烤溫度過高會導致聚丙烯緩慢熱氧降解。

從圖1中可以看出，在120℃烘烤下聚丙烯中甲醛散發(fā)性出現(xiàn)先減少后增加的趨勢。烘烤2h后，甲醛散發(fā)濃度從約91μg/m3降至約12μg/m3，這是因為在經(jīng)過烘烤后，材料表面的甲醛能夠得到有效散發(fā);但長時間高溫烘烤會導致聚丙烯發(fā)生緩慢熱氧降解，在烘烤6h后，甲醛散發(fā)濃度升至約28μg/m3。這與胡萍等的研究結果相吻合。盡管降解情況不嚴重，但仍然是需要避免的。而在110℃下烘烤可以完全避免甲醛散發(fā)的升高(如圖2所示)。因此，最佳烘烤溫度是110℃。

在真空擠出條件下，聚丙烯甲醛散發(fā)會隨沸石粉用量的增加而減少，說明沸石與真空條件形成協(xié)同作用。可能的原因有二:一是沸石粉在聚丙烯熔體中形成了大量空腔，這些空腔使甲醛分子能夠更快地從聚丙烯基體中逃逸到空氣中來，當逃逸到聚丙烯表面后，在真空作用下被抽走;二是沸石粉在聚丙烯熔體中包裹了部分甲醛分子，在螺桿表面更新作用下，遷移到了熔體表面。在真空抽取下將甲醛分子抽至空氣相中。綜合來看，在真空擠出下，添加3份沸石粉是控制聚丙烯中甲醛、乙醛散發(fā)的最適條件。