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如何降低塑料加工过程中的刺激性气味?

时间: 2011-07-14 18:08 来源: 作者: 点击:

塑料加工制品会发散出令人不愉快的气味,为了克服这个问题以满足客户需要,塑料树脂的生产加工者长期以来都在致力于减少这些气味的发散等级。解决这个问题的典型方法有:用低气味替代品来替代那些难闻的添加剂,减少塑料中残留单体的量,在塑料中加入气体吸附剂和加入抗菌剂来防止产生那些由于细菌和真菌作用而有的难闻气味,还有在回收塑料的处理过程中可以通过溶剂抽提和排气来减少残留的气味。

塑料中的很多化合物都具有难闻的气味,包括胺、苯酚、硫醇、过氧化物、苯、醛、酮,还有一些增塑剂和阻燃剂。塑料加工过程中用到的溶剂也会释放出很强的化学气味。

本文就可以减少
塑料气味的措施进行了一个简要的总结。

1、改变添加剂

聚氨酯泡沫生产过程中所用到的催化剂叔胺常常会带来很强的气味,同时还会在汽车内窗上结雾。解决这个问题的办法即是找到这些胺类的替代物。措施之一是使用多羟基化合物,多羟基化合物不仅是聚氨酯分子链的成分,而且也同样具有催化活性。一些多羟基化合物甚至可以取代一半的叔胺催化剂,这样得到的产品散发的气味就弱多了。

在PVC挤出或者压延过程中使用的苯酚类稳定剂也经常被低气味的锌类稳定剂所替代。热稳定剂辛酸锡也因其低气味和低雾化特性而常用在车用PVC制品中。植物提取油如芥酸和油酸要比动物提取油制得的胺类润滑剂(用于聚烯烃和苯乙烯类食品包装材料)的气味小很多。

2、采用更为纯净的树脂

许多
塑料中,特别是在聚氯乙烯、苯乙烯、聚乙酸乙酯和丙烯酸酯等塑料中,残留的微量单体会产生难闻的气味。采用单体残留量很少的树脂即可消除那些气味。

如果采用本身即无气味的树脂亦有很好的效果。例如,杜邦公司研制出一种新等级的乙缩醛共聚物,这种树脂在注射加工过程中释放的气味非常微量。

3、加入吸附剂

在聚合物中如果填充少量的沸石(一种铝硅酸盐吸附剂),即可起到去除材料气味的作用。沸石具有大量的结晶空洞,这些空洞可以捕捉那些具有气味的气体小分子。分子吸附剂已经成功应用于聚烯烃挤出管材、注射和挤出吹塑容器、隔离包装材料、挤出成型的外包装材料和密封用聚合物。分子吸附粉末也可以作为吸潮剂加入
塑料中以除去水汽,这些水汽也会有助于塑料制品产生气味。

4、采用抗菌剂

塑料中加入抗菌剂不仅可以减少其散发的气味,还可以延缓制品表面老化、变色和变脆。最常用的抗菌剂有10,10-氧代双吩恶砒(OBPA)、三氧羟基二苯醚(Triclosan)、异噻唑啉酮(OIT)、羟基吡啶硫酮(Pyrithione)。含有锡和银的有机金属化合物有时也用作抗菌剂。

抗菌剂的多种用途

5、使用解吸附方法

还有一种除味的方法是将塑料置于活性炭和高表面积硅酸盐等气味吸附剂之中,真空处理环境可以使这个解吸附过程加快。

用特殊的清洁剂溶液处理塑料颗粒也可以有助于去除气味。一般来说这些清洁剂都是含有表面活性剂的水性或者碱性溶液。这些清洁剂可以有效去除氯乙烯单体、苯乙烯、丙烯酸酯、丙烯酸单体和不饱和烃等。

6、加入芳香剂

塑料中加入芳香剂并不能消除难闻的气味,但是可以遮盖这些气味,很多情况下这就足以达到目的了。该方法可以应用于聚乙烯、聚丙烯和聚烯烃热塑性弹性体,加工方法有注射成型、挤出或吹塑成型。芳香剂保留时间并不一定等同于成型件的寿命,其保留时间决定于其聚集程度、体积表面积比、是否暴露于受热或潮湿环境,还有成型件是否进行了严密的隔绝空气包装等因素。芳香剂一般应用于玩具、日用商品、化妆品容器、日用电器和园艺设备。

7、回收品处理

废旧塑料往往会产生难闻的气味。大多数回收塑料,如HDPE、PP、PVC和PET等,都会通过水溶液洗涤来去除污染物。但是吸附在塑料内部的气味还是会残留下来。有机溶剂抽提方法有助于去除产生气味的化合物。最新的一种溶剂抽提方法还采用了超临界二氧化碳作为溶剂。这种技术已经应用在了HDPE和PET上,它可以去除油容器、杀虫剂容器和其它废旧器件上的有味污染物。二氧化碳抽提剂的好处就在于不会带来有机溶剂麻烦的后处理问题。

气味去除装置是废旧塑料颗粒挤出机的一个组成部分,它还可以有效去除一些会产生气味的强挥发性化合物。


图1 替代有机溶剂的超临界二氧化碳抽提系统除去塑料中挥发性杂质的过程

8、塑料气味的标度

气味是一个因人而异的主观问题,所以如何来开发一个系统标度气味很有难度。客观确认气味的第一步是让一组人来辨别划分他们所闻到气味是否是令人愉快的或者是不愉快的。根据辨别小组的反映,再采用标准的仪器分析方法如气象色谱、固态光谱(GS/MS)等来测定塑料挥发物的等级。但是这些较早的仪器分析系统需要专家进行认真的分析评估才能得出准确的结论。

最新的塑料气味检测仪器是一种成为“电子鼻”的装置,它依靠电子探头点阵和模式识别技术来工作。仪器操作人员把样品加热将释放出的挥发物引导进入探头点阵进行检测,所得到的结果以数字模式显示,因而易于同辨别小组的结论关联对应起来。根据具体要求,挥发物气味可以划分为愉快的、中性的、不愉快的,或者是以强度和分子聚集度的形式进行报告。


图2 电子鼻给出的关于塑料气味分级的典型质量控制报告

结论

在竞争激烈的塑料市场中,刺激性的气味会使销售大受阻碍,而中性或者令人愉快的气味则会受到客户的欢迎。采用气味去除技术可能会在短期内增加塑料产品的成本,但是从长期来说一定会有很好的回报。

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