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VOC的来源和去除方法讨论

发布时间:2022-02-11 09:14人气:
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。返回搜狐,查看更多
 
 
为加强乘用车内空气质量控制,环保部科技标准司2014年下发《乘用车内空气质量评价指南》(修订GB//T26730-2011),修订版指南由推荐级别升级为强制级别,意味着今后所有的车企将提升生产标准,201711日起,所有新定型的销售车辆必须满足标准要求,而对于此前已经定型的车辆,则自201871日开始严格执行。本次标准修订,原有八项监控物质不变,并修订了车内空气质量污染限值。
中韩日标准限值的比较
在汽车的生产制造过程中,广泛应用了塑料、涂料、粘合剂、保温材料、织物及皮革等,其中塑料材料是VOC的主要来源,面对政策压力,消费者的诉求,降低车内VOC含量已成为材料企业的头等大事。上游材料供应商—改性企业如何满足政策要求,今天详细说说改性企业常用的除VOC的方法。
1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,金发科技,普利特,中广核俊尔等等。


 
2萃取脱挥工艺
萃取脱挥除味母粒是一种以多孔聚合物为载体而负载高含量、低沸点易挥发组分的胶囊状母粒,在材料改性过程中添加,可从源头降低橡塑加工过程中产生的恶劣气味和挥发性有机化合物。
3 吸附法
吸附法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。常见的吸附材料为多孔材料,如:沸石、活性炭、分子筛,硅藻泥等。

活性炭                                     

沸石
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。
4聚合工艺的优化(pp为例)
在工业生产中,选择氢调法生产工艺代替可控流变法成为降低PP树脂中VOC含量的主要方法之一。氢调法通过在聚合过程中添加氢气使PP分子链失去活性来终止分子链增长,从而得到高流动性PP树脂。该方法由于仅在聚合过程中添加氢气,因此不存在叔丁醇等小分子有机物。研究发现,氢调法生产的抗冲共聚PP树脂(K7726H)中的VOC含量较降解法生产的PP树脂中的VOC含量降低了76.5%(wt%)。
5助剂优化
助剂优化应从以下几个方面考虑:1)低浓度下的有效性和高效能;2)与基材的相容性好,对产品的最终性能影响小;3)对基材的理化指标无不良影响;4)热稳定性高、耐热性好;5)挥发性小,耐溶剂抽提性好,不与其他添加剂和助剂发生不良反应;6)无毒、无害、无异味、污染性小。
为解决助剂中VOC的排放问题,目前一些知名的塑料添加剂供应商已对其产品进行了改进。如:中国石化北京化工研究院采用VOC抑制剂,通过添加苯并呋喃酮类自由基捕捉剂和全硫化粉末硅橡胶复合物等方式,可大幅提高自由基捕获剂的分散和使用效率,从而有效抑制了PP树脂的降解,显著降低了PP树脂中VOC含量。



 

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