專利名稱：木塑復合相容劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種塑料工業(yè)的相容劑，尤其涉及一種木粉與塑料復合材料領域中的相容劑，本發(fā)明還涉及該相容劑的制備方法。
背景技術：
目前世界各國對各種廢舊塑料污染進行了全方位治理，并已取得了一定的成效，其中用木粉或植物纖維填充，經(jīng)專用設備擠出、壓制或注塑成型，可用來在某些場合替代木材制品的木塑制品尤為實用。該成果是近年來國外發(fā)展較快且經(jīng)濟效益顯著的實用型新技術，可廣泛用于包裝、建筑等行業(yè)，產(chǎn)品可制成板材、型材、片材、管材等，并具有木材的加工優(yōu)點。
木粉與廢舊塑料復合材料的開發(fā)與研究不但可以提供充分利用自然資源的機會，而且也可以減輕由于廢舊塑料而引起的環(huán)境污染，因此，這種木塑復合材料是一種節(jié)約能源、保護環(huán)境的綠色環(huán)保材料。其應用范圍也很廣，主要應用在建材、汽車工業(yè)、貨物的包裝運輸、裝飾材料及日常生活用具等方面，有廣闊的發(fā)展前景。木粉作為塑料的一種有機填料，具有許多其他的無機填料所無法比擬的優(yōu)良性能來源廣泛、價格低廉、密度低、絕緣性好、對加工設備磨損小。但它并沒有像無機填料那樣得到廣泛應用，原因主要有與基體樹脂的相容性差、在熔融的熱塑性塑料中分散效果差、流動性差、擠出成型加工困難等。
隨著木塑技術的不斷發(fā)展和環(huán)保需求的日益提高，木塑技術已由單一組分的廢舊塑料和木粉共混合生產(chǎn)木塑制品，向多組分廢舊塑料和木粉共混合生產(chǎn)木塑制品過渡，這樣多組分的廢舊塑料間的相容性就變得十分重要。
由于木粉中主要成分是纖維素，纖維素中含大量的羥基，這些羥基形成分子間氫鍵或分子內氫鍵，使木粉具有吸水性，吸濕率可達8％～12％，且極性很強；而熱塑性塑料多數(shù)為非極性的，具有疏水性，所以兩者之間的相容性較差，界面的粘結力很小。使用適當?shù)奶砑觿﹣砀男跃酆衔铩痉郾砻?，可以提高木粉與樹脂之間的界面親和能力，且改性的木粉填料具有增強的性質，能夠很好地傳遞填料與樹脂之間的應力，從而達到增強復合材料強度的作用。因此，要得到性能優(yōu)良、符合條件的木塑復合材料，首先要解決的是材料相容性的問題，而相容性問題主要靠加入各種添加劑來解決。
目前在木粉與塑料復合生產(chǎn)中所使用的相容劑多為聚烯烴與單體馬來酸酐(MAH)或丙烯酸(AA)或苯乙烯(St)二元接技共聚物，但單個單體不易均聚，很難在聚烯烴大分子鏈上形成長接枝鏈，且接枝率不高，粘合效果不理想，不能滿足生產(chǎn)高強度、高韌性性能的木塑復合材料的要求。雖然近幾年來，不少生產(chǎn)、科研、高校等單位一直致力于研聚烯烴多元接枝共聚物，但仍不能滿足木塑復合生產(chǎn)要求；又如中國公報上申請?zhí)枮椤?2118793”，一種聚丙烯接枝馬來酸酐相容劑，該相容劑是物料經(jīng)高速混合機混合均勻，在雙螺桿擠出機內進行熔融接枝反應，然后進行水冷、干燥、切粒制得，其特征配方為0.1～1份過氧化二異丙苯，0.1～1份的過氧化二苯甲酸，1～10份馬來酸酐，1～10份油酸，80～90份聚丙烯。該發(fā)明以油酸作為第二單體提高馬來酸酐的接枝率，雖解決了部分的問題，但實際應用中還不能達到生產(chǎn)要求，有待進一步的研究。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題，即本發(fā)明的目的，是為了提供一種接枝率高，極性接枝鏈長，能提高木粉與聚烯烴兩相間的分散程度，具有優(yōu)異粘接性能和粘接強度的木塑復合材料相容劑，本發(fā)明還提供了該相容劑的制備方法。
本發(fā)明的技術問題通過采取如下技術方案解決木塑復合材料相容劑，該相容劑主鏈為聚烯烴或低聚物，或為聚烯烴和低聚物的共聚物，接技鏈為馬來酸酐分子、丙烯酸分子和苯乙烯分子中的任一種或它們的任意組合的共聚物，或為苯乙烯-馬來酸酐和苯乙烯-丙烯酸，或為丙烯酸-苯乙烯-馬來酸酐交替共聚物，或者由與上述各組分相關的衍生物及其衍生物的共聚物所構成，如馬來酸酰胺、馬來酸酯、丙烯酰胺或丙烯酸酯及它們的任意組合的共聚物等。
所述的所述聚烯烴為聚乙烯或聚丙烯或乙-丙橡膠(EPMD)，或為聚乙烯和聚丙烯的復合物，或為苯乙烯-丁二烯共聚物，或為上述各成分之間任意組合的復合物。
所述的低聚物為聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、石蠟、微晶蠟中的任一種或為它們任意組合的復合物。
所述的苯乙烯-丁二烯共聚物為嵌段熱塑性彈性體(SBS)或透明抗沖擊聚苯乙烯樹脂(MBS)。
木塑復合材料相容劑的制備方法，以聚烯烴、低聚物、馬來酸酐、丙烯酸和苯乙烯為基料，通過以下步驟制備a、將復合引發(fā)劑與阻交聯(lián)劑混合溶解于礦物油；b、加入馬來酸酐、丙烯酸、苯乙烯充分混合溶解；c、然后滴加入高混機與聚烯烴及低聚物高速混合均勻；d、最后，進行熔融接枝反應、水冷、干燥、切粒制得。
本發(fā)明的技術問題進一步還可通過采取如下技術方案解決所述聚烯烴為聚乙烯或聚丙烯或乙-丙橡膠，或為聚乙烯和聚丙烯的復合物，或為苯乙烯-丁二烯共聚物，或為上述各成分之間任意組合的復合物。
所述的低聚物是聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、石蠟、微晶蠟中的任一種或為它們任意組合的復合物。
步驟d中所述的接枝反應在雙螺桿擠出機內完成。
所述雙螺桿擠出機轉速為25～50轉/分，溫度為110～220℃。
所述的復合引發(fā)劑為過氧化苯甲酰、過氧化二叔丁基和過氧化二異丙苯復合組成，所述的阻交聯(lián)劑為亞磷酸二苯酯。
基料中各組分與引發(fā)劑各組分及亞磷酸二苯酯和礦物油的重量配比為聚烯烴30～100份，聚乙烯蠟1～30份，馬來酸酐1～10份，丙烯酸1～10份，苯乙烯1～10份，過氧化苯甲酰0.01～1份，過氧化二叔丁基0.01～1份，過氧化二異丙苯0.01～1份，阻交聯(lián)劑亞磷酸二苯酯0.01～1份阻交聯(lián)劑，礦物油為1～20份。
所述的礦物油可以是白油。
與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明具有如下突出效果1、本發(fā)明中的聚烯烴、低聚物的組合物，三單體馬來酸酐(MAH)、丙烯酸(AA)及苯乙烯(St)不但可分別接枝在主鏈上，又可形成苯乙烯(St)-馬來酸酐(MAH)、苯乙烯(St)-丙烯酸(AA)、丙烯酸(AA)-苯乙烯(St)-馬來酸酐(MAH)交替共聚的多元長接枝鏈，由于MAH不易自聚，很難在主鏈上形成長接枝鏈，而苯乙烯(St)和馬來酸酐(MAH)與丙烯酸(AA)的競聚率很小，自由基單體極性度量值相差較大，容易發(fā)生交替共聚反應。這樣，使具有活性的基團數(shù)目增加，接枝率增大。
2、同時由于采用了復合引發(fā)劑，在不同的溫度段逐漸引發(fā)反應，提高了反應效率，使接枝率增大，與極性木粉粘合性增強，可使木粉與聚烯烴復合材料的拉伸強度抗沖擊強度明顯提高。
3、低聚物又是潤滑劑，能有效地改善復合材料的表面性能。
4、整體上該相容劑具有的熔指變化不大，顏色淺，穩(wěn)定性好，潤滑性能佳，不僅在強度及韌性方面使木塑復合材料大大提高，而且使其成型加工性也得到很大改善，進而，大大提高了木塑復合材料的生產(chǎn)效率及應用前景。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明進行具體描述實施例1稱取馬來酸酐500克，丙烯酸750克，苯乙烯1250克，過氧化二異丙苯17.5克，過氧化二叔丁基7.5克，過氧化苯甲酰175克，阻交聯(lián)劑亞磷酸二苯酯250克，白油150克，放入燒杯，開動攪拌至完全溶解，攪拌速度為100轉/分。稱取17500克的高密度聚乙烯和7500克聚乙烯蠟，投入高混機，再將溶好的混合溶液均勻滴入，邊滴邊以低速度攪拌。然后啟動高混機，在常溫下高速混合5分鐘。取出混合料，投入雙螺桿擠出機內進行接枝反應，調節(jié)雙螺桿擠出機螺桿轉速為45轉/分，機筒段I 150℃，機筒段II 160℃，機筒段III 170℃，機筒段IV 170℃，模口110℃，螺桿混煉后擠出拉條，經(jīng)水冷，干燥，切粒既成。測得多元接枝率為5.7％，用于木粉與高密度聚乙烯復合型材生產(chǎn)，使復合型材的拉伸強度由8.44Mpa提高到12.5Mpa，抗沖擊強度8.19kJ/m2提高到10.6kJ/m2。
實施例2稱取馬來酸酐250克，丙烯酸1000克，苯乙烯1250克，過氧化二異丙苯17.5克，過氧化二叔丁基17.5克，過氧化苯甲酰17.5克，阻交聯(lián)劑亞磷酸二苯酯50克，白油150克，放入燒杯，開動攪拌至完全溶解，攪拌速度為100轉/分。稱取25000克的聚丙烯，聚乙烯蠟2000克，投入高混機，再將溶好的混合溶液均勻滴入，邊滴邊以低速攪拌。然后啟動高混機，在常溫下高速混合5分鐘。取出混合料，投入雙螺桿擠出機內進行接枝反應，調節(jié)雙螺桿擠出機螺桿轉速為25轉/分，機筒段I 110℃，機筒段II 180℃，機筒段III 200℃，機筒段IV 200℃，?？?80℃，螺桿混煉后擠出拉條，經(jīng)水冷，干燥，切粒既成。測得多元接枝率為4.2％，用于木粉與聚丙烯復合板材生產(chǎn)，使復合板材的拉伸強度由12Mpa提高到14Mpa，抗沖擊強度6kJ/m2提高到8kJ/m2。
實施例3稱取馬來酸酐500克，丙烯酸750克，苯乙烯1250克，過氧化二異丙苯50克，過氧化二叔丁基17.5克，過氧化苯甲酰17.5克，阻交聯(lián)劑亞磷酸二苯酯150克，白油150克，放入燒杯，開動攪拌至完全溶解，攪拌速度為100轉/分。稱取17500克的聚丙烯和7500克聚乙烯蠟，投入高混機，再將溶好的混合溶液均勻滴入，邊滴邊以低速攪拌。然后啟動高混機，在常溫下高速混合5分鐘。調節(jié)雙螺桿擠出機螺桿轉速為30轉/分，機筒段I 160℃，機筒段II 170℃，機筒段III 170℃，機筒段IV 180℃，?？?70℃，螺桿混煉后擠出拉條，經(jīng)水冷，干燥，切粒既成。測得多元接枝率為6.7％，用于木粉與聚丙烯及高密度聚乙烯復合型材生產(chǎn)，使復合型材拉伸強度由10Mpa提高到20Mpa，抗沖擊強度7kJ/m2提高到12kJ/m2。
實施例4稱取馬來酸酐250克，丙烯酸2500克，苯乙烯1250克，過氧化二異丙苯25克，過氧化二叔丁基25克，過氧化苯甲酰250克，阻交聯(lián)劑亞磷酸二苯酯2.5克，白油250克，放入燒杯，開動攪拌至完全溶解，攪拌速度為100轉/分。稱取2500克的聚丙烯，聚乙烯蠟2500克，投入高混機，再將溶好的混合溶液均勻滴入，邊滴邊以低速攪拌。然后啟動高混機，在常溫下高速混合5分鐘。取出混合料，投入雙螺桿擠出機內進行接枝反應，調節(jié)雙螺桿擠出機螺桿轉速為50轉/分，機筒段I 160℃，機筒段II 180℃，機筒段III 200℃，機筒段IV 220℃，?？?80℃，螺桿混煉后擠出拉條，經(jīng)水冷，干燥，切粒既成。測得多元接枝率為5.2％，用于木粉與聚丙烯復合板材生產(chǎn)，使復合板材的拉伸強度由12Mpa提高到16Mpa，抗沖擊強度6kJ/m2提高到10kJ/m2。
實施例5稱取馬來酸酐2500克，丙烯酸250克，苯乙烯1250克，過氧化二異丙苯2.5克，過氧化二叔丁基250克，過氧化苯甲酰25克，阻交聯(lián)劑亞磷酸二苯酯25克，白油1500克，放入燒杯，開動攪拌至完全溶解，攪拌速度為100轉/分。稱取25000克的聚丙烯，聚乙烯蠟2000克，投入高混機，再將溶好的混合溶液均勻滴入，邊滴邊以低速攪拌。然后啟動高混機，在常溫下高速混合5分鐘。取出混合料，投入雙螺桿擠出機內進行接枝反應，調節(jié)雙螺桿擠出機螺桿轉速為45轉/分，機筒段I 110℃，機筒段II 180℃，機筒段III 200℃，機筒段IV 200℃，?？?80℃，螺桿混煉后擠出拉條，經(jīng)水冷，干燥，切粒既成。測得多元接枝率為6.3％，用于木粉與聚丙烯復合板材生產(chǎn)，使復合板材的拉伸強度由10Mpa提高到15Mpa，抗沖擊強度5kJ/m2提高到8kJ/m2。
實施例6稱取馬來酸酐2500克，丙烯酸1000克，苯乙烯250克，過氧化二異丙苯250克，過氧化二叔丁基25克，過氧化苯甲酰2.5克，阻交聯(lián)劑亞磷酸二苯酯100克，白油25克，放入燒杯，開動攪拌至完全溶解，攪拌速度為100轉/分。稱取7500克的聚丙烯，聚乙烯蠟7500克，投入高混機，再將溶好的混合溶液均勻滴入，邊滴邊以低速攪拌。然后啟動高混機，在常溫下高速混合5分鐘。取出混合料，投入雙螺桿擠出機內進行接枝反應，調節(jié)雙螺桿擠出機螺桿轉速為50轉/分，機筒段I 160℃，機筒段II 180℃，機筒段III 210℃，機筒段IV 220℃，?？?80℃，螺桿混煉后擠出拉條，經(jīng)水冷，干燥，切粒既成。測得多元接枝率為4.6％，用于木粉與聚丙烯復合板材生產(chǎn)，使復合板材的拉伸強度由11Mpa提高到17Mpa，抗沖擊強度7kJ/m2提高到12kJ/m2。
其中本發(fā)明各實施例中制得的相容劑主鏈分別為聚烯烴和低聚物，接技鏈有馬來酸酐分子、丙烯酸分子、苯乙烯分子以及苯乙烯-馬來酸酐、苯乙烯-丙烯酸或丙烯酸-苯乙烯-馬來酸酐交替共聚物，白油也可以由其他礦物油代替使用。
本發(fā)明并不限于以上實施例所列舉的方案，只要是本說明書發(fā)明內容部分提及的方案均是可以實施的。
權利要求
1.木塑復合材料相容劑，其特征是該相容劑主鏈為聚烯烴或低聚物，或為聚烯烴和低聚物的共聚物，接技鏈為馬來酸酐分子、丙烯酸分子和苯乙烯分子中的任一種或它們的任意組合的共聚物，或為苯乙烯-馬來酸酐和苯乙烯-丙烯酸，或為丙烯酸-苯乙烯-馬來酸酐交替共聚物，或者由與上述各組分相關的衍生物及其衍生物的共聚物所構成。
2.根據(jù)權利要求1所述的木塑復合材料相容劑，其特征是所述的相關的衍生物及其衍生物的共聚物是馬來酸酰胺、馬來酸酯、丙烯酰胺或丙烯酸酯及它們的任意組合的共聚物。
3.根據(jù)權利要求1所述的木塑復合材料相容劑，其特征是所述聚烯烴為聚乙烯或聚丙烯或乙-丙橡膠，或為聚乙烯和聚丙烯的復合物，或為苯乙烯-丁二烯共聚物，或為上述各成分之間任意組合的復合物。
4.根據(jù)權利要求1所述的木塑復合材料相容劑，其特征是所述的低聚物為聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、石蠟、微晶蠟中的任一種或為它們任意組合的復合物。
5.根據(jù)權利要求3所述的木塑復合材料相容劑，其特征是所述的苯乙烯-丁二烯共聚物為嵌段熱塑性彈性體或透明抗沖擊聚苯乙烯樹脂。
6.木塑復合材料相容劑的制備方法，其特征是以聚烯烴、低聚物、馬來酸酐、丙烯酸和苯乙烯為基料，通過以下步驟制備a、將復合引發(fā)劑與阻交聯(lián)劑混合溶解于礦物油；b、加入馬來酸酐、丙烯酸、苯乙烯充分混合溶解；c、然后滴加入高混機與聚烯烴及低聚物高速混合均勻；d、最后，進行熔融接枝反應、水冷、干燥、切粒制得。
7.根據(jù)權利要求6所述的木塑復合材料相容劑的制備方法，其特征是所述聚烯烴為聚乙烯或聚丙烯或乙-丙橡膠，或為聚乙烯和聚丙烯的復合物，或為苯乙烯-丁二烯共聚物，或為上述各成分之間任意組合的復合物。
8.根據(jù)權利要求6所述的木塑復合材料相容劑的制備方法，其特征是所述的低聚物是聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、石蠟、微晶蠟中的任一種或為它們任意組合的復合物。
9.根據(jù)權利要求6所述的木塑復合材料相容劑的制備方法，其特征是步驟d中所述的接枝反應在雙螺桿擠出機內完成。
10.根據(jù)權利要求9所述的木塑復合材料相容劑的制備方法，其特征是雙螺桿擠出機轉速為25～50轉/分，溫度為110～220℃。
11.根據(jù)權利要求6所述的木塑復合材料相容劑的制備方法，其特征是所述的復合引發(fā)劑為過氧化苯甲酰、過氧化二叔丁基和過氧化二異丙苯復合組成，所述的阻交聯(lián)劑為亞磷酸二苯酯。
12.根據(jù)權利要求7所述的木塑復合材料相容劑的制備方法，其特征是基料中各組分與引發(fā)劑各組分及亞磷酸二苯酯和礦物油的重量比份為聚烯烴30～100份，低聚物1～30份，馬來酸酐1～10份，丙烯酸1～10份，苯乙烯1～10份，過氧化苯甲酰0.01～1份，過氧化二叔丁基0.01～1份，過氧化二異丙苯0.01～1份，阻交聯(lián)劑亞磷酸二苯酯0.01～1份，礦物油為1～20份。
13.根據(jù)權利要求6或12所述的木塑復合材料相容劑的制備方法，其特征是所述的礦物油為白油。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種木塑復合材料相容劑，該相容劑主鏈分別為聚烯烴和低聚物，接枝鏈為馬來酸酐分子、丙烯酸分子和苯乙烯分子中的任一種或它們的任意組合的共聚物，或為苯乙烯－馬來酸酐和苯乙烯－丙烯酸，或為丙烯酸－苯乙烯－馬來酸酐交替共聚物，或者由與上述各組分相關的衍生物及其衍生物的共聚物所構成。本發(fā)明還公開了該相容劑的制備方法，以聚烯烴、低聚物、馬來酸酐、丙烯酸和苯乙烯為基料，最后，進行熔融接枝反應、水冷、干燥、切粒制得。本發(fā)明具有接枝率高，極性接枝鏈長，能提高木粉與聚烯烴兩相間的分散程度，優(yōu)異的粘接性能和粘接強度的優(yōu)點。
文檔編號C08L51/00GK1737028SQ20051003548
公開日2006年2月22日 申請日期2005年6月28日 優(yōu)先權日2005年6月28日
發(fā)明者張海濤, 馮建平, 梁曉云 申請人:茂名眾和化塑有限公司