[发明专利]一种界面相容剂、其制备方法及其在木塑复合材料中的应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于木塑复合材料的界面相容剂、其制备方法及其应用方法，具体涉及一种异氰酸酯硅烷功能化聚丙烯的界面相容剂、其制备方法及其应用方法。

背景技术

木塑复合材料是近年来兴起的环保型复合材料，由聚合物基体和木纤维(木粉、竹粉、稻壳、秸秆等)按一定比例加工而成。从上世纪90年代后木塑复合材料发展非常迅速，其主要应用于室外装修、回廊板、楼梯、护栏以及少量民用消费品。制备木塑复合材料的聚合物基体有热固性聚合物和热塑性聚合物，而热塑性聚合物可回收利用、连续生产，是制备木塑复合材料的主要聚合物基体。常用的热塑性聚合物有聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)等。由于木纤维表面存在大量极性官能团，木/塑复合材料的制备过程中，亲水性的木质材料与憎水性的塑料基体之间，存在着较高的界面能差，两者很难达到充分的界面融合。且由于木材表面存在有大量的羟基，易于形成氢键而聚集，使得木纤维在热塑性材料中不能均匀分散，在外力作用下，木纤维团聚体首先成为应力集中点，很容易从基体树脂中拔出，使得复合材料的机械性能和尺寸稳定性变差。因此如何改善聚合物基体与木纤维之间的界面相容性是制备性能优良的木塑复合材料的关键。木塑复合材料作为一种新兴而广泛使用的材料，研究其相容特性，合理进行相容处理是扩展其使用范围，使产品多样化的重要手段之一。

目前最为有效的方法是采用添加界面相容剂来改善木塑复合材料的界面相容性，此类相容剂多为马来酸酐、丙烯酸等反应性单体通过熔融接枝法制备的界面相容剂。但在制备和应用过程中存在以下问题：(1)马来酸醉在接枝过程中由于自聚能力差，很难在聚烯烃主链上形成长的反应性支链。(2)制备的界面相容剂使用过程中熔融流动性不理想，在木粉与塑料共混时，界面相容剂不能对木粉表面充分地润湿。这些都限制了界面相容剂的界面改性效果，因而在木塑复合材料制备中，为提高界面的粘结强度，界面相容剂用量通常较多，由此相对降低了木塑复合材料组成中塑料基体的比例，限制了木塑复合材料力学性能的进一步提升，更难体现界面相容剂的界面改善作用。

因此开发一种适用于木塑复合材料的界面相容剂，特别是在木粉高填充量时仍具有优良的界面改性效果的界面相容剂，对于制备高性能木塑复合材料，促进木塑工业发展具有深远的意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有界面相容剂在应用中的界面改性效果差，添加量较多，导致木塑复合材料的力学性能无法进一步提高的问题，本发明提供了一种界面相容剂、其制备方法及其在木塑复合材料中的应用方法。

本发明的界面相容剂，是按重量份由1～10份异氰酸酯硅烷偶联剂、0.1～2份过氧化二异丙苯和40份聚丙烯通过熔融挤出制成的。

本发明的界面相容剂的制备方法是通过以下步骤实现的：一、按重量份称取1～10份异氰酸酯硅烷偶联剂、0.1～2份过氧化二异丙苯和40份聚丙烯，然后将称取的异氰酸酯硅烷偶联剂、过氧化二异丙苯和聚丙烯混合均匀，得混合物料；二、将步骤一得到的混合物料利用双螺杆挤出机挤出，再造粒即得界面相容剂，其中，挤出机转速为10～100r/min，挤出温度为：140～190℃。

本发明的界面相容剂在木塑复合材料中的应用方法是通过以下步骤实现的：一、按重量份称取40～80份木粉、20～60份聚丙烯、1～10份界面相容剂和0.1～2份抗氧剂1010；二、将步骤一称取的木粉、聚丙烯、界面相容剂和抗氧剂1010混合均匀得混合物料，然后将混合物料经带有计量的喂料器送入双螺杆挤出机中，混合物料由双螺杆挤出机的侧向加料口加入，然后从机头挤出得粒料，再将粒料冷却、塑炼和压片，得木塑复合材料，完成界面相容剂在木塑复合材料中的应用方法，其中，步骤二中调节喂料器的喂料转速为40～100r·min^-1，双螺杆挤出机的各段螺杆温度从加料口到机头的温度分别为：1区温度为160℃、2区温度为170℃、3区温度为170℃、4区温度为180℃、5区温度为180℃、6区温度为175℃、机头温度为165℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为40～100r·min^-1，双螺杆挤出机的长径比为35。

本发明的界面相容剂以过氧化二异丙苯作为引发剂，异氰酸酯硅烷为偶联剂，得异氰酸酯硅烷功能化聚丙烯界面相容剂，是一种具有异氰酸酯基和硅氧烷基的高分子界面相容剂。而且界面相容剂的制备方法工艺简单，步骤简练，简单易行。