[发明专利]一种丙烯酸酯类木塑复合增容改性剂制备方法和应用

说明书

本发明属于一种木塑复合材料制备技术领域。

背景技术

木塑复合材料简介

木塑复合材料是以木屑、竹屑、麦秸、谷糠、秸杆等初级生物质材料为主原料，利用高分子界面化学原理和塑料填充改性的特点，配混一定比例的塑料基料，经特殊工艺处理后加工成型的基础性材料。木塑复合材料集合了木材和塑料的优点，具有木纤维或植物纤维的高强度、高弹性，又具有聚合物基体的高韧性、耐疲劳等优点，因此使其具有优良的综合性能，其适用范围几乎可以涵盖所有原木、塑料、塑钢、铝合金及其它相似复合材料现在的使用领域，木塑复合材料不但加工原料可采用回收的废塑料和废木材，其本身也可回收再利用，具有低消耗、全环保、全循环的特点，是发展循环经济的理想产业[International Biodeterioration & Biodegradation. 2008, 62: 210–213; J. Mater. Process. Technol. 2008, 198: 168–177.]。

木塑复合材料性能影响因素

植物纤维结构与其它无机纤维和有机纤维有很大的不同。天然纤维素是许多D一吡喃式葡萄糖相互以β-1，4糖苷键连接而成的多糖。纤维素大分子的重复单元每一个基环内含有3个羟基，这些羟基形成分子内氢键，使纤维具有吸水性，吸湿率达8-12%。这些羟基官能团的存在，使木塑复合材料具有极性和吸湿性，两者对木塑复合材料的力学性能、耐热性及吸湿性都有很大的影响。在潮湿的环境中，复合材料中的木材表面的羟基基团将吸附水分，使材料的尺寸稳定性较差^[中国塑料，2001，15 (8):53-59^]。因此，研制木塑复合材料的重点是提高非极性基体与极性木粉的相容性^[Composites Science and Technology. 2007, 67: 2838–2846.^]，解决好植物纤维与基体的界面粘合作用，这是提高木塑复合材料性能的关键技术问题，也是目前木塑复合材料研究的热点问题。

目前，对木粉进行改性的方法有物理和化学改性的方法

物理方法主要有：(1)拉伸、压延、热处理等，用以改变纤维的结构和表面性质，以有利于复合过程中纤维的机械交联作用；(2)放电技术，包括电晕、低温等离子体、辐射等方法。电晕处理技术可以大量激活纤维表面的醛基，改变纤维素纤维的表面能量； 低温等离子体处理技术，依据所用气体的不同，可以进行系列化的纤维表面处理，使纤维表面产生自由基和官能团；放电方法也是对惰性高分子聚合物如PS、PE、即等改性的行之有效的方法。(3)气爆法是一类新的物理改性方法，可引起木质木纤维材料微观结构的变化，使得胞壁细胞破裂，去除半纤维素，从而使纤维中纤维素含量增加，同时表面积增大。

化学改性方法主要有：(l)偶联剂法^[Radiation Physics and Chemistry. 2006, 75 : 1075– 1079; Composites: Part A. 2007, 38: 227–233; Composites: Part A .2006, 37: 752–765^]，如采用硅烷、异氰酸酯、钛酸酯、铝酸酯等偶联剂处理纤维，改善纤维素纤维与树脂的相容性。(2)相容剂法，如用马来酸酐等接枝植物纤维或马来酸酐改性的聚烯烃树脂作相容剂[J. Appl. Polym. Sci. 2005, 97 (2): 475–484.；Compos Interfaces. 2005, 12(1-2):125–140；J. Appl. Polym. Sci. 2003, 87 (2): 337–345.^]，也可采用与共混两相或多相都能良好相容的共同相容剂等。这些相容剂在复合时能把木纤维与塑料联系起来，起桥梁作用，达到促进界面粘合的目的。(3)碱金属溶液处理法。这是一种传统的纤维素改性方法，广泛用于棉纤维处理，目前也常被用于天然植物纤维的表面处理，可以提高纤维的强度，并改善吸湿性。(4)木粉表面酯化、醚化和接枝共聚等改性处理，使其生成疏水的非极性化学官能团并具有热流动性，使木粉表面与塑料表面的溶解度相似，以降低塑料基材与木质材料表面间的相斥性，达到提高界面的粘合性的目的。如用乙酸酐、冰乙酸、硫酸的混合液进行乙酰化处理。木粉的醚化可以以甲基醚和羟乙基醚的方式进行。

木塑复合材料研究现状