[发明专利]基于水蒸汽蒸馏的聚合物杂质脱除方法

说明书

本发明提供了一种通过水蒸气蒸馏方法及其装置深度脱除聚合物树脂及其制品中的VOC，并显著降低聚合物树脂及其制品的气味的方法。本发明提供的方法还能够脱除聚合物树脂中残留的无机灰分。所述的方法是利用一定温度下的饱和水蒸气与物料加热在100～200摄氏度持续接触一定时间，促进吸附在聚合物表面和包裹在聚合物内部的挥发性有机物(VOC)和无机小分子(灰分)富集于气相或者液相并排出，从而降低聚合物物料中VOC和灰分，并将聚合物树脂或物料的气味降低到更优的水平。

技术领域

本发明属于聚合物生产领域，具体地，本发明提供了一种高效的脱除聚合物中杂质分子，特别是VOC，气味分子以及灰分的工艺。

背景技术

近年来，汽车产品轻量化、家电家居产品、塑料玩具、食品接触材料、医用材料等生产生活领域塑料用品环保化等要求日益提高。由于高分子树脂具有无毒，密度小，易加工，冲击强度高、耐腐蚀耐热性好，性价比高等优异的综合性能，因此被广泛应用于汽车内外饰件、家电家居产品、玩具制品、食品包装材料、医用材料中。

受聚合单体纯度、催化剂残留、聚合工艺、助剂分解、树脂本身降解等多重因素影响，市售树脂中仍普遍存在着不同程度地释放挥发性有机物(VOC)，据美国国际技术评估中心报道，VOC是现代社会中人体健康的最主要的威胁之一，空气质量的好坏直接关系到人们的身体健康，VOC污染对人们身体健康的危害已引起国家、生产企业和消费者的重视。

随着社会的环保意识不断增强，环保相关的法律法规要求提高，塑料中的VOC和气味问题也越来越受到消费者、生产企业和管理部门的重视。大多数制品厂商开始入厂原料和出厂制品的VOC指标，其中，汽车行业，要求内饰材料的总碳挥发量＜80μg C/g。新修订的国标GB 4806.1-2016《食品接触材料及制品通用安全要求》中明确要求食品接触材料及制品无气味触感。另外，由于现有的树脂VOC含量高，生产出来的树脂进入到包装料仓后，需要反复置换多次，一方面增加包装工序的难度，另一方面随着新的大气排放法律法规的出台，经常出现置换气超标排放的现象。2017年7月1日，新版《合成树脂工业污染物排放标准》开始强制执行，其中规定一般企业非甲烷总烃排放限值为100mg/m3。对于在开发密度已经较高、环境承载能力开始减弱，或大气环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重大气环境污染问题而需要采取保护措施的地区，应严格控制企业的污染物排放行为，执行更为严格的排放限值(60mg/m³)，因此降低塑料生产和加工过程中VOC问题，已经成为一项非常迫切的问题。

针对此现状，国外一些知名企业和研究机构对低VOC的塑料做了不同程度的研究，取得了一些进展。在加工领域，降低塑料制品VOC和气味的措施主要有：(1)筛选与使用效果更好的、相容性更强、更加稳定的助剂。或者本身具有协同作用的助剂体系，由于较低的添加量就能实现稳定性，因而可以有效降低树脂中的VOC和气味。(2)优化加工工艺。采用高温挤出造粒，在挤出的过程中使用抽真空的方式，以及对造好的粒子进行高温烘烤干燥，均能对聚丙烯中的残留物进行一定程度的脱除。(3)添加对低分子残留物良好吸附效果的组分。研究发现添加一定量的火山灰、沸石分子筛等无机多孔材料也能消除聚丙烯中的VOC，尽管效果受这类物质的比表面、孔结构、表面结构、孔径大小、孔径分布影响很大。