[发明专利]一种高分子界面相容剂的制备方法

说明书

本发明的一种高分子界面相容剂的制备方法，将马来酸酐和乙二醇经反应制得聚酯多元醇；加入扩链剂、抗氧化剂、溶剂，搅拌均匀后，加入二异氰酸酯，在氮气保护下反应制得界面相容剂制备的分子界面相容剂。其粘度低，粘度值为25mPa•s、耐热温度可达280℃。用其制备的木塑复合材料的拉伸强度、弯曲强度比不加界面相容剂时明显提高；不加界面相容剂木塑复合材料的拉伸强度19.40MPa，加入本发明制备的高分子界面相容剂后的木塑复合材料的拉伸强度可达25.44MPa，提高了31.13%，是标准值的127.20%。不加界面相容剂木塑复合材料的弯曲强度36.80MPa，加入本发明制备的高分子界面相容剂后的木塑复合材料的拉伸强度可达47.84MPa，提高了30.0%，是标准值的119.60%。用于制备不同的木塑复合材料。

技术领域

本发明涉及木塑复合材料制备技术领域，具体涉及一种木塑材料加工用界面相容剂的制备方法。

背景技术

将植物秸秆应用于木塑复合材料，该材料的开发应用利于保护森林资源，减缓废弃木材和塑料对环境的污染；还有利于农业资源综合利用及对环境的保护，除此之外，植物秸秆的加入会提高复合材料的强度。然而植物秸秆结构使其表面有较强的亲水性，导致它易吸附环境中的水分和其它杂质，从而在木塑复合时形成纤维表面与塑料的弱边界层，降低复合材料的界面结合力。其次，大量的羟基在植物秸秆表面形成分子间氢键，使植物秸秆不易于在非极性聚合物基体中分散。在复合材料的制备过程中，植物秸秆容易相互聚集，形成团、束，引起物理学中的应力集中，造成复合材料力学性能的下降。因此，如何有效提高木塑复合材料中植物纤维组分与塑料的界面结合力成为木塑复合材料研究的重点问题，常见的解决方法有加入界面相容剂，从而提高两相的界面相容性，使木塑复合材料表现出更好的综合性能。

界面相容剂的连接性能决定木塑复合材料的性能，马丽春报道了用M-异丙烯基-α，α一二甲基苄基异氰酸酯熔融接枝聚丙烯作为木塑复合材料界面相容剂，当木粉/PP质量比7：3、界面相容剂加入量为10Wt%时，木塑复合材料力学性能达到最佳（文献：马丽春，M-TMI接枝聚丙烯及其在木塑复合材料中的应用 [硕士论文]．东北林业大学，201l.），但实验中接枝率不高，界面相容剂制备成本高；Lee等用赖氨酸二异氰酸酯作为木塑复合材料的界面相容剂，竹粉和聚乳酸作原料制备木塑复合材料，当竹粉/聚乳酸质量比3:7、界面相容剂加入3wt%时，制备的木塑复合材料性能最佳。（文献：Lee S H, Wang S Q. Biodegradablepolymers/bamboo fiber biocomposite with bio-based coupling agent. CompositesPart A – Appl Sci 2006;37(1):80–91.），但是制备成本高；CATRO等用马来酸酐作为相容剂来制备巨桉木和高密度聚乙烯木塑复合材料，当巨桉木/HDPE质量比为6:4、界面相容剂加入10wt%时，木塑复合材料性能达到最佳（文献：Catroal，STEFANI B V，RIBEIRO V F，eta1．Influence of coupling agent in compatibility of post-consumer HDPE inthermoplastic composites reinforced with eucalyptus fiber[J]．Maters Res.，2014，17：203—209.），马来酸酐作为界面相容剂耐热性不理想，CATRO报道中没有把界面相容剂用到秸秆为填料的木塑复合材料中，本发明与他不同之处在于制备的界面相容剂加入了异氰酸酯基团，提高耐热性能。目前国家对森林保护力度加大，不允许大量砍伐树木，因此用木粉作为木塑复合材料的原料来源受到极大的限制，然而我国是农业大国每年都有大量的秸秆和林业废弃物，用秸秆或林业废弃物替代木粉和塑料粉制作木塑复合材料是一种现实的选择，也会推动可再生资源的有效利用。秸秆为填料的木塑材料研究有些报道，路俊斗等利用小麦秸秆粉为填料与PE制备木塑复合材料，用偶联剂KH570作为界面改性剂，当小麦秸秆粉与PE质量比11：9、加入3%的偶联剂时木塑复合材料力学性能达到最佳。（文献：路俊斗，刘超栋，石光，等．秸秆木塑复合材料的制备及性能研究[J]．广东化工，2015，42(13)：44—45)），但产品力学性能不理想。应用高分子界面相容剂应用到松子果壳粉或玉米秸秆粉与热塑性塑料粉制备木塑复合材料的报道还没有。本发明的界面相容剂具有制备简便、粘度低、耐热性能好，适合于秸秆与塑料为原料的木塑复合材料制备中。