[发明专利]一种桐酸接枝改性木质纤维的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学接枝改性木质纤维的制造方法，尤其涉及一种以天然可再生资源桐油的衍生物桐酸酰氯与木质纤维羟基反应制造桐酸接枝改性木质纤维的方法。

背景技术

以可再生天然纤维为增强体可制备环境友好复合材料。中国专利CN1200128A公开了一种表面改性纤维素纤维的制备方法及其作为填料在复合材料中的用途，CN101906741A公开了一种木质纤维－不饱和聚酯交联型木塑复合材料及其制备方法，CN1651518A公开了竹纤维、竹粉、木纤维树脂基复合材料的制备方法，CN101612752A、CN101769421A、CN1856623A、CN101365569A公开了高性能木质纤维素纤维复合材料制备方法；专利WO9310172公开了天然纤维素纤维作为树脂增强填料的用途；欧洲专利EP0200409A2公开了来源于一种细菌的细菌纤维素纤维作为树脂增强剂的用途。木质纤维廉价易得、可再生、可降解，通常用于制作密度板或作为填料应用于复合材料中，制备的复合材料密度低、环境友好。

由于天然植物纤维性能的不均一性、易吸湿性以及与基体树脂相容性差等缺点制约了其在复合材料中的应用。通过对木质纤维表面化学改性，可降低纤维表面极性，提高纤维与基体之间的相容性。酯化反应是木质纤维表面改性的重要方法之一，常见的改性试剂通常为有机酸类、酸酐类和酰卤类，其中脂肪酸因其含有活性羧基和烷基链常用于木质纤维的表面酯化改性，来提高木质纤维的疏水性及与基体树脂的界面相容性。木质纤维的乙酰化改性是研究和应用最成熟的一种木质纤维改性方法，不同链长的脂肪酸及不饱和脂肪酸对木质纤维的表面酯化改性也见报道，例如：CN101426624A公开了一种使用类脂改进木质纤维素的粘结和尺寸性能。Tserki等研究了乙酰化和丙酰化表面处理对天然纤维的影响，结果指出，酯化改性主要发生在天然纤维的非结晶区，酯化改性后使得天然纤维的结晶度有微弱的下降；Corrales等以十六碳不饱和烷基酰氯为改性试剂处理黄麻纤维，介绍了一种应用于绿色复合材料的改性纤维的制备方法；Pasquini和Freire等研究了脂肪酸酯化改性纤维素纤维的方法及改性纤维素的性能，改性后纤维素纤维的表面自由能降低，疏水性能提高；Goedra等以棕榈酸为改性试剂对木材表面酯化改性处理，研究发现酯化改性后的木材光稳定性得到了提高；Pasquini等研究了表面酯化纤维素纤维与低密度聚乙烯复合材料的工艺和性能，研究发现，酯化改性提高了纤维与基体的界面粘结，增强了复合材料的耐水性能。木质纤维通过酯化改性能够降低纤维表面的极性，提高表面疏水性，增强与基体树脂的相容性；但是，这类方法中主要通过饱和烷基链覆盖在木质纤维表面实现，在与基体复合时通过增强界面润湿性以及长链缠绕提高界面黏合强度，并没有形成强的化学键连接。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桐酸接枝改性木质纤维的制造方法。利用桐酸酰氯分子中的活性酰氯基与木质纤维表面的羟基反应，将含有不饱和烷基的长链接枝到木质纤维表面，以降低木质纤维的表面极性，提高表面疏水性，从而增强木质纤维与合成树脂基体的界面相容性。

本发明的技术方案为：一种桐酸接枝改性木质纤维的制造方法，以无水吡啶为溶剂，将木质纤维与桐酸酰氯于50～100℃反应2～10h，洗涤，抽提，烘干后得到桐酸接枝改性木质素；其中，桐酸酰氯用量为木质纤维活性羟基物质的量的1～5倍。

反应时还加入N,N-二甲氨基吡啶为催化剂，N,N-二甲氨基吡啶的质量为木质纤维质量的0～5%。洗涤时先采用质量百分浓度为40～60%的乙醇水溶液，然后再用丙酮；抽提时溶剂为丙酮。

所用的木质纤维是由木材或木材剩余物制得；所用的桐酸酰氯是以桐油为原料制得。桐酸酰氯最佳用量为木质纤维活性羟基物质的量的4倍。

反应时最佳温度为80℃，时间为6h。

有益效果：

1.以天然可再生资源桐油的衍生物桐酸酰氯替代化石来源的改性剂，用于天然木质纤维的表面化学改性，将不饱和共轭双键引入到木质纤维表面。具有资源丰富、环境友好的优点。

2.抽滤后滤液中因接枝改性反应生成的副产物盐酸，可采用氢氧化钠中和为氯化钠及水，不污染环境。

3.木质纤维经含长碳链的桐酸接枝改性后，表面极性降低，表面疏水性提高，增强了与合成树脂的界面相容性和界面粘结强度。

附图说明

图1实施例11的桐酸接枝改性木质纤维的红外光谱(IR-ATR)。