[发明专利]纤维素类材料增强的复合材料用的相容剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维素类材料增强的复合材料用的反应型界面相容剂及其制备方法，属于高分子材料改性技术领域。

背景技术

 随着高分子科学的不断发展，高分子材料的品质日益繁多，将两种或多种高分子材料共混复合或加入各种填料与塑料基体复合，以综合各个组分性能的优点，可获得综合性能更为优良的复合材料，此类工作正受到各方的广泛关注。但是，由于不同塑料基体和填料性能的差异，如极性、表面能的差异等，导致了复合材料中各组分间相容性欠佳，严重影响了复合材料的性能，限制了其应用。纤维素类材料增强的复合材料，是一种主要由木材或者纤维素为基础材料与塑料（也可以是多种塑料）制成的复合材料，其中纤维素类材料的糖苷结构富含羟基，极性较高；而聚烯烃基体基本以碳碳链为主体，极性较低，两者的相容性很差，受到外力作用时应力难以有效传递到作为增强填料的纤维素类材料上，力学性能较差。因此，开发能增强纤维素类材料与塑料基体间相容性的界面相容剂就十分重要。

纤维素类材料增强的复合材料用界面相容剂，一般是将带有双键和极性基团或反应性基团的功能单体通过引发剂引发，通过自由基反应接枝到大分子主链上。接枝上的功能单体，既提高了大分子主链的极性，同时其带有的反应性基团又能和纤维素类材料表面羟基形成共价键；而大分子主链由于和复合材料中塑料基体结构相似，能与之发生分子链缠结，从而增强了纤维素类材料与塑料基体的相容性。目前使用最为广泛的功能单体是马来酸酐（MAH，顺丁烯二酸酐），相容体系的过于单一，是制约纤维素类材料增强的复合材料性能提升的重要问题。因此，开发使用其他功能单体及新型单体制备的界面相容剂，有着十分重要的意义。同时，传统的界面相容剂制备方法为溶液接枝法和熔融接枝法。溶液法将功能单体、引发剂、塑料基体共同溶解在溶剂中进行反应，具有接枝率高的优点，但需使用并回收大量溶剂，成本较高；熔融法通过螺杆挤出机在挤出过程中使功能单体与塑料基体发生接枝反应，能进行大批量连续操作，但由于挤出过程操作温度高，易发生聚合物链降解等副反应导致大分子主链分子量下降，使其与复合材料中塑料基体缠结性能变差。这两种传统方法都具有较大的缺陷，因此，研究一种新的纤维素类材料增强的复合材料用的反应型界面相容剂，及其制备方法，就显得十分必要。

发明内容

本发明的目的之一：在于提供一种使用非马来酸酐作为功能单体，制备的纤维素类材料增强的复合材料用界面相容剂。该界面相容剂具有接枝率高、大分子主链分子量适当等优点，能有效改善纤维素类材料与塑料基体的相容性，既能与复合材料中塑料基体发生分子量缠结 ，改善相容性，又具有良好的熔融流动性，在加工中能有效浸润复合材料，在界面处紧密啮合，形成有效传递应力的界面层，此外，还能有效缓解材料形变时产生的细微裂纹，从而提高纤维素类材料增强的复合材料的机械性能和耐水性，拓宽了它们在各领域应用。

本发明的目的之二：在于提供该纤维素类材料增强的复合材料用界面相容剂的制备方法。该方法制得的界面相容剂，具有功能单体接枝率高，反应温度较低，有利于接枝反应发生而不是降解副反应，聚烯烃主链降解程度低，反应条件温和等优点。

本发明的一种纤维素类材料增强的复合材料用反应型界面相容剂的制备方法，是由丙烯酸酯类单体、苯乙烯、引发剂、聚烯烃、界面剂等通过固相接枝法反应而成，聚烯烃主链分子量在1000~6000，接枝率为5%~15%。

各个组分的重量份用量如下：

聚烯烃                 100份

丙烯酸酯类单体         10~30份

苯乙烯                 10~30份

引发剂                 0.5~3份

界面剂                 10~20份

所述的丙烯酸酯类单体为：丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种。

所述的引发剂为：过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯中的一种或几种。

所述的聚烯烃为：线型低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯中的一种或几种。

所述的界面剂为：甲苯、二甲苯、1,2,4-三氯苯中的一种或几种。

本发明的反应型界面相容剂的具体制备方法为：将聚烯烃加入四口烧瓶中，缓慢滴加丙烯酸酯类单体、苯乙烯、引发剂、界面剂组成的混合物，同时通入氮气，常温搅拌0.5~2小时。随后在100~140℃下，反应0.5~2小时。