一種改善生物質復合材料性能的增容劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種改善生物質復合材料的增容劑及其制備方法和應用，具體地說， 涉及一種改善高填充生物質復合材料的耐水和機械性能的增容劑及其制備方法，屬于生物 質復合材料領域。
[0002] 技術背景
[0003] 生物質復合材料是以木粉、竹粉、鋸末、刨花、秸桿粉等植物纖維作為填料，以PE、 PP、PVC、PS等熱塑性樹脂為基體，通過類似塑料的成型加工方法，如擠出、注射、模壓等制得 的一種新型復合材料。木塑復合材料兼具塑料型材和天然木質型材的雙重優點，具有優良 的綜合性能，在許多應用領域中完全可以替代木質產品和塑料，在工業生產中享有"合成木 材"之美名，同時是生物質材料與"白色污染"資源化高效利用的重要途徑。絕大部分的熱塑 性塑料包括高密度聚乙烯和回收聚乙烯都是疏水性的，而天然填料如各種纖維、木粉、竹粉 都是親水性的，所以增強聚乙烯和木粉之間的相容性是制備高性能復合材料的關鍵。因此， 如何增強復合材料間的相容性是主要的研究方向。
[0004] 目前改善生物質復合材料的主要方法是在加工過程中添加增容劑，但是大部分增 容劑的增容效果并不理想，且填料植物纖維的添加量不能太高，因此研究高效的增容劑和 增容方法是熱點和難點。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是制備一種改善高填充生物質復合材料耐水和機械性能的增容劑， 添加該增容劑可以克服高填充生物質復合材料耐水性差、機械強度低的缺陷。其原理為利 用熔融接枝方法合成兩種或多種高接枝率、合適分子量的增容劑，然后通過兩種或多種增 容劑的混合復配制備具有一種協同增容作用的增容劑，即其一方面利用高接枝率高分子量 的增容劑分子主鏈上的活性反應點與填料植物纖維表面發生化學及物理反應增強界面粘 附力，另外高接枝率低低分子量的增容劑分子主鏈或支鏈滲入并充滿填料植物纖維的內部 孔洞及缺陷，進一步補充增強基體與填料植物纖維的界面相互作用。該增容劑對改善高填 充生物質復合材料的界面相容性效果優異，從而顯著提高生物質復合材料的耐水性能和機 械性能。
[0006] 為實現上述目的，本發明采取如下技術方案：
[0007] -種改善生物質復合材料性能的增容劑，其特征在于，所述的增容劑是以聚烯烴 為主鏈，接枝支鏈為馬來酸酐、甲基丙烯酸、丙烯酸或者它們的衍生物中的一種或多種與苯 乙烯或其衍生物所形成的無規共聚物或交替共聚物；
[0008] 其中，所述增容劑的接枝率為5%~20%，所述增容劑的分子量為500~6500。
[0009] 本發明還提供上述增溶劑的制備方法：
[0010] -種改善高填充生物質復合材料性能的增容劑的制備方法，其特征在于，所述方 法包括以下步驟：
[0011] 1)、通過熔融接枝，以聚烯烴為主鏈，接枝單體制備界面增容劑A、界面增容劑B、界 面增容劑c:
[0012] 將聚烯烴粒子50~100份，接枝單體5~50份，自由基引發劑0.1~3份，加工助劑1 ~5份，在高混機充分混合5~10分鐘，用Haake轉矩流變儀恪融混合反應30-60分鐘，Haake 轉矩流變儀轉速40~100轉/分鐘，混煉溫度120°C~200°C;
[0013] 所述單體為馬來酸酐、苯乙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸或者它們的衍生物中的一種或 多種，
[0014] 其中，界面增容劑A中：所述的聚烯烴為高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯中的 一種或多種，且分子量為10-50萬，
[0015] 界面增容劑B中：所述的聚烯烴為聚乙烯蠟、低分子量聚乙烯、低分子量聚丙烯中 的一種或多種，且分子量為2000-20000，
[0016] 界面增容劑C中：所述的聚烯烴為回收聚乙烯、回收聚丙烯中的一種或多種，且分 子量為 5000-50000，
[0017] 所述的三種界面增容劑接枝率為3%~20%，分子量為500~20000;
[0018] 所述的馬來酸酐衍生物為：馬來酸酐二丁酯、富馬酸二甲酯、富馬酸酐、富馬酸二 乙酯或富馬酸二丁酯中的一種或多種，
[0019] 所述的甲基丙烯酸衍生物包括甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙 烯酸乙酯或甲基丙烯酸正丁酯中的一種或多種，
[0020] 所述的丙烯酸衍生物為:丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正 丁酯或丙烯酸異丁酯中的一種或多種，
[0021] 所述的苯乙烯衍生物為對甲基苯乙烯或鄰甲基苯乙烯中的至少一種，
[0022] 所述的自由基引發劑為過氧化二異丙苯、過氧化環己酮、過氧化二苯甲酰、叔丁基 過氧化氫、偶氮二異丁腈ABIN和偶氮二異庚腈的一種或多種，
[0023] 所述的加工助劑為聚乙烯蠟、硬脂酸、硬脂酸鈣、液體石蠟、抗氧劑1010、抗氧劑 1076中的一種或多種；
[0024] 2)、將步驟1)制備的界面增容劑混合復配：
[0025]按照以下質量比：增容劑A/增容劑B或增容劑A/增容劑C = 1~15，增容劑A/ (增容 劑B+增容劑C) = l~25,復配后在粉碎機中粉碎混合5-30分鐘至均勻，取出即可得到所述的 改善生物質復合材料性能的增容劑。
【附圖說明】
[0026]圖1是未使用本發明增容劑的復合材料的沖擊斷面形貌的掃描電鏡圖。
[0027] 圖2為使用本發明增容劑后的復合材料的沖擊斷面形貌的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0028] 本發明的特征及優點將通過實施例進行詳細說明，但所述實施例僅用于本發明而 不是限制本發明。
[0029] 實施例1
[0030] 將50份高密度聚乙烯(HDPE)，10份馬來酸酐單體(ΜΑΗ)，2份苯乙烯單體(St)，過氧 化二異丙苯〇 . 5份，液體石錯1份，抗氧劑10100.1份，先在高混機中在高混機充分混合5分 鐘，用Haake轉矩流變儀熔融混合反應30分鐘;Haake轉矩流變儀轉速60轉/分鐘，混煉溫度 140°C，制備界面增容劑A: HDPE-g-(MAH-St)，其中接枝率為4.5 %，分子量為8000-15000， [0031 ] 將50份聚乙稀錯(PE-wax)，10份馬來酸酐單體(ΜΑΗ)，2份苯乙稀單體(St)，過氧化 二異丙苯0.5份，液體石錯1份，抗氧劑10100.1份，先在高混機中在高混機充分混合5分鐘， 用Haake轉矩流變儀熔融混合反應30分鐘;Haake轉矩流變儀轉速60轉/分鐘，混煉溫度140 °C，制備界面增容劑B :(PE-Wax)-g-(MH-St)，其中接枝率為3.2%，分子量為1000-4000，
[0032] 然后按增容劑A/增容劑B= 10/1的比例在粉碎機中粉碎混合10分鐘至均勻后取出 即可得到所述的改善生物質復合材料性能的增容劑。
[0033] 實施例2
[0034]第一步將重量配比為30份高密度聚乙烯粒料，70份植物纖維木粉，7份實施例1中 制備的增容劑，2份液體石蠟和0.1份抗氧劑1010在通用高速混合機中預混合，溫度30°C，時 間10分鐘；
[0035]第二步將混合好的預混料加入到直徑35mm，長徑比為48的通用雙螺桿擠出機中 進行擠出，擠出機主螺桿轉速120-140rpm，螺桿溫度155-180°C;
[0036]第三步擠出產物經口模定型并經水冷卻、切粒，即得HDPE/木粉復合材料粒子，然 后利用注塑機注塑成國標標準拉伸、彎曲、