專利名稱：聚乙烯\農(nóng)林剩余物復(fù)合材料界面處理劑及其應(yīng)用和復(fù)合材料制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚乙烯\農(nóng)林剩余物復(fù)合材料界面處理劑及其應(yīng)用和聚乙烯\農(nóng)林剩余物復(fù)合材料制備方法。
背景技術(shù)：
聚乙烯\農(nóng)林剩余物復(fù)合材料是采用一定的復(fù)合途徑將木粉(纖維)、木材加工剩余物或農(nóng)作物秸稈等木質(zhì)非木質(zhì)單元和聚乙烯等熱塑性高聚物復(fù)合制成的一種容易加工成型的新材料，它具有類似木質(zhì)材料外觀和可鋸、刨、鉚、釘，可降解等優(yōu)點(diǎn)，并且還具有單一木材及木質(zhì)復(fù)合材料所不及的性能，如各向同性、耐水、耐蟲蛀、抗腐蝕、耐用性能等，在家具、建筑、工業(yè)、車輛船舶、包裝運(yùn)輸?shù)确矫婢哂袕V闊的應(yīng)用前景。該復(fù)合材料是木質(zhì)復(fù)合材料中快速發(fā)展的領(lǐng)域，受到了世界科技界和工業(yè)界極大的關(guān)注。木質(zhì)或非木質(zhì)單元主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等高聚物組成，含有大量的羥基等極性基團(tuán)和空隙。聚乙烯(PE)等熱塑性高聚物或其回收物等，多為非極性或極性很弱。將木質(zhì)非木質(zhì)單元與塑料復(fù)合過程中，界面性質(zhì)是控制復(fù)合材料強(qiáng)度的關(guān)鍵。國內(nèi)外研究中認(rèn)識(shí)到其界面處理的重要性，但主要采用的是傳統(tǒng)合成樹脂基復(fù)合材料中通用的相容劑如硅烷偶聯(lián)劑等和馬來酸酐接枝的聚烯烴衍生物等產(chǎn)品如馬來酸酐接枝聚乙烯和馬來酸酐接枝聚丙烯等。因?yàn)楣柰榕悸?lián)劑等小分子容易滲透進(jìn)入木質(zhì)材料內(nèi)部和受到木材中水分的作用而影響性能和成本。接枝馬來酸酐類聚烯烴衍生物相容劑又受到馬來酸酐接枝量和成本等的制約。這些相容劑及公開報(bào)道界面處理劑和方法雖然起到一定的作用，但價(jià)格高。聚乙烯等塑料與農(nóng)林剩余物兩者之間的作用問題仍然是制約材料性能的主要因素之

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高聚乙烯與農(nóng)林剩余物之間的粘結(jié)力、增強(qiáng)聚乙烯\農(nóng)林剩余物復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度，且成本低廉的界面處理劑。本發(fā)明的聚乙烯\農(nóng)林剩余物復(fù)合材料界面處理劑，以重量份計(jì)，它包括不飽和聚酯10-90%，引發(fā)劑為0. 5-1. 5 %，其余為脲醛樹脂膠黏劑。上述的界面處理劑，不飽和聚酯由不飽和二元酸、飽和二元酸(或酸酐)和二元醇 (或多元醇)縮聚而成的具有酯鍵和不飽和雙鍵的線型高分子化合物的稀釋液，其中稀釋劑為乙烯基單體(苯乙烯或苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的混合物等)；優(yōu)選，所述不飽和聚酯是由順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐與1，2-丙二醇經(jīng)酯化縮聚形成，以苯乙烯為稀釋劑的線型樹脂。上述的界面處理劑，所述不飽和聚酯選自鄰苯型不飽和聚酯、間苯型不飽和聚酯或二甲苯型不飽和聚酯中的任意一種、兩種或三種，例如，不飽和聚酯選自牌號(hào)為191、199、 2068的三種不飽和聚酯中的任意一種、兩種或三種。
上述的界面處理劑，脲醛樹脂膠黏劑的重量含量為50-80%。上述的界面處理劑，采用甲醛和尿素制備脲醛樹脂膠黏劑，甲醛和尿素摩爾比為 1. 05-2，脲醛樹脂膠黏劑粘度彡28mPa .S，pH > 7。優(yōu)選，甲醛與脲醛摩爾比為1. 5，粘度為 35mPa · S。上述的界面處理劑，引發(fā)劑為過氧化二苯甲酰、偶氮二異丁腈、過硫酸銨、過氧化
二異丙苯中的一種。本發(fā)明的界面處理劑，選用不飽和聚酯、脲醛樹脂、引發(fā)劑組成，原料來源廣泛，成本低廉，把其用于復(fù)合材料，可以提高聚乙烯與農(nóng)林剩余物之間的粘結(jié)力，增強(qiáng)復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度(試驗(yàn)顯示復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度達(dá)15MPa以上)。本發(fā)明同時(shí)提供了一種聚乙烯\農(nóng)林剩余物復(fù)合材料界面處理劑的應(yīng)用方法，該方法操作簡(jiǎn)單、實(shí)施方便。本聚乙烯\農(nóng)林剩余物復(fù)合材料界面處理劑的應(yīng)用，是將農(nóng)林剩余物干燥至含水率低于5%，施加脲醛樹脂膠黏劑，陳化或干燥，再施加不飽和聚酯，然后在農(nóng)林剩余物與聚乙烯混合過程中添加引發(fā)劑；最后擠出制得復(fù)合材料；界面處理劑用量為復(fù)合材料總重量的-8%。優(yōu)選，界面處理劑用量為復(fù)合材料總重量的5% ；界面處理劑中，不飽和聚酯的重量含量為50%。本發(fā)明還提供了一種制得的聚乙烯\農(nóng)林剩余物復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度高、成本低廉，且制備方法簡(jiǎn)單的復(fù)合材料的制備方法。本聚乙烯\農(nóng)林剩余物復(fù)合材料制備方法，是在制備過程中使用上述的界面處理劑；先將農(nóng)林剩余物干燥至含水率低于5%，施加脲醛樹脂膠黏劑，陳化或干燥，再施加不飽和聚酯，然后在農(nóng)林剩余物與聚乙烯混合過程中添加引發(fā)劑；最后擠出制得復(fù)合材料； 界面處理劑用量為復(fù)合材料總重量的"8% (優(yōu)選5% )。上述的制備方法，聚乙烯與農(nóng)林剩余物的重量比80 20-40 60;優(yōu)選，聚乙烯采用高密度聚乙烯，高密度聚乙烯\農(nóng)林剩余物重量比60 40。上述的制備方法，聚乙烯選自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、不同密度聚乙烯的混合物、聚乙烯回收料中的一種或兩種以上；農(nóng)林剩余物選自木粉、木纖維、砂光粉、稻秸稈、 麥秸稈、稻殼粉或其加工后的單元中的一種或兩種以上。本發(fā)明的制備方法制得的復(fù)合材料，掃描電子顯微鏡斷面觀察顯示界面作用好， 粘結(jié)力大，拉伸強(qiáng)度達(dá)15MPa以上。本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)問題，提出了聚乙烯\農(nóng)林剩余物復(fù)合材料的界面處理劑組成、配比及其應(yīng)用和復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的界面處理劑及其應(yīng)用方法和制得的復(fù)合材料具有界面粘結(jié)力大，復(fù)合材料性能優(yōu)異，同時(shí)原料易得，制造成熟，使用方便，價(jià)格低廉等顯著優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)描述。實(shí)施例1 將木粉或木纖維等干燥至含水率低于5%以下，以高密度聚乙烯\農(nóng)林剩余物 (高密度聚乙烯與農(nóng)林剩余物重量比80\20)復(fù)合材料總質(zhì)量的3 %計(jì)算得出需要的界面處理劑的總量；先施加界面處理劑50%質(zhì)量的脲醛樹脂(甲醛與脲醛摩爾比為1. 3，粘度為 28mPa · S)，陳化或干燥一段時(shí)間，再施加剩余界面處理劑49-49. 5%質(zhì)量的鄰苯型不飽和聚酯(由順丁烯二酸酐、鄰苯二甲酸酐與1，2-丙二醇經(jīng)酯化縮聚形成線型樹脂，以苯乙烯為稀釋)，在農(nóng)林剩余物與聚乙烯混合過程中添加過氧化二苯甲酰弓I發(fā)劑0. 5-1 %，最后在擠出機(jī)上制造復(fù)合材料。掃描電子顯微鏡斷面觀察顯示界面作用好，粘結(jié)力大，拉伸強(qiáng)度達(dá) 19MPa以上。實(shí)施例2 將稻\麥秸稈或其纖維等干燥至含水率低于5%以下，以低密度聚乙烯\農(nóng)林剩余物(低密度聚乙烯與農(nóng)林剩余物重量比70\30)復(fù)合材料總質(zhì)量的3%計(jì)算得出需要的界面處理劑的總量；先施加界面處理劑50%質(zhì)量的脲醛樹脂(甲醛與脲醛摩爾比為1. 2，粘度為38mPa · S)，陳化或干燥一段時(shí)間，再施加界面處理劑48. 5-49%質(zhì)量的鄰苯型不飽和聚酯(牌號(hào)196)，在農(nóng)林剩余物與聚乙烯混合過程中添加過氧化二苯甲酰引發(fā)劑1-1. 5%，最后在擠出機(jī)上制造復(fù)合材料。掃描電子顯微鏡斷面觀察顯示界面作用好，粘結(jié)力大，拉伸強(qiáng)度達(dá)18MPa以上。實(shí)施例3 將木粉或砂光粉或稻\麥秸稈等干燥至含水率低于5%以下，以回收高密度聚乙烯\農(nóng)林剩余物(回收高密度聚乙烯與農(nóng)林剩余物重量比60\40)復(fù)合材料總質(zhì)量的5%計(jì)算得出需要的界面處理劑的總量；先施加界面處理劑80%質(zhì)量的脲醛樹脂(甲醛與脲醛摩爾比為1. 5，粘度為^mPa · S)，陳化或干燥一段時(shí)間，再施加界面處理劑49-49. 5%質(zhì)量的間苯型不飽和聚酯(牌號(hào)199)，在農(nóng)林剩余物與聚乙烯混合過程中添加過氧化二苯甲酰引發(fā)劑0. 5-1%，最后在擠出機(jī)上制造復(fù)合材料。掃描電子顯微鏡斷面觀察顯示界面作用好， 粘結(jié)力大，拉伸強(qiáng)度達(dá)26MPa以上。實(shí)施例4 將木粉或稻\麥秸稈等干燥至含水率低于5%以下，以不同密度聚乙烯混合料\農(nóng)林剩余物(聚乙烯與農(nóng)林剩余物重量比50\50)復(fù)合材料總質(zhì)量的8%計(jì)算得出需要的界面處理劑的總量；先施加界面處理劑60%質(zhì)量的脲醛樹脂(甲醛與脲醛摩爾比為1. 05，粘度為36mPa · S)，陳化或干燥一段時(shí)間，再施加界面處理劑48. 5-49%質(zhì)量的二甲苯型不飽和聚酯(牌號(hào)沈08)，在農(nóng)林剩余物與聚乙烯混合過程中添加偶氮二異丁腈引發(fā)劑1-1.5%， 最后在擠出機(jī)上制造復(fù)合材料。掃描電子顯微鏡斷面觀察顯示界面作用好，粘結(jié)力大，拉伸強(qiáng)度達(dá)20MPa以上。實(shí)施例5 將木粉或稻\麥秸稈等干燥至含水率低于5%以下，以聚乙烯\農(nóng)林剩余物(聚乙烯與農(nóng)林剩余物重量比40\60)復(fù)合材料總質(zhì)量的3%計(jì)算得出需要的界面處理劑的總量； 先施加界面處理劑60%質(zhì)量的脲醛樹脂(甲醛與脲醛摩爾比為1. 2，粘度為42mPa · S)，陳化或干燥一段時(shí)間，再施加界面處理劑49-49. 5%質(zhì)量的鄰苯型不飽和聚酯(牌號(hào)191)，在農(nóng)林剩余物與聚乙烯混合過程中添加過硫酸銨等引發(fā)劑0. 5-1%，最后在擠出機(jī)上制造復(fù)合材料。掃描電子顯微鏡斷面觀察顯示界面作用好，粘結(jié)力大，拉伸強(qiáng)度達(dá)15MPa以上。實(shí)施例6 將稻殼等干燥至含水率低于5%以下，以聚乙烯\農(nóng)林剩余物(聚乙烯與農(nóng)林剩余物重量比60\40)復(fù)合材料總質(zhì)量的3%計(jì)算得出需要的界面處理劑的總量；先施加界面處理劑50%質(zhì)量的脲醛樹脂(甲醛與脲醛摩爾比為1. 1，粘度為42mPa · S)，陳化或干燥一段時(shí)間，再施加界面處理劑49-49. 5%質(zhì)量的鄰苯型不飽和聚酯(牌號(hào)191)，在農(nóng)林剩余物與聚乙烯混合過程中添加過氧化二苯甲酰引發(fā)劑0. 5-1%，最后在擠出機(jī)上制造復(fù)合材料。 掃描電子顯微鏡斷面觀察顯示界面作用好，粘結(jié)力大，拉伸強(qiáng)度達(dá)17MPa以上。實(shí)施例7 將稻\麥秸稈或其纖維等干燥至含水率低于5 %以下，以聚乙烯\農(nóng)林剩余物(聚乙烯與農(nóng)林剩余物重量比80\20)復(fù)合材料總質(zhì)量的3%計(jì)算得出需要的界面處理劑的總量；先施加界面處理劑50%質(zhì)量的脲醛樹脂(甲醛與脲醛摩爾比為1. 5，粘度為33mPa -S)， 陳化或干燥一段時(shí)間，再施加界面處理劑49-49. 5%質(zhì)量的鄰苯型不飽和聚酯(牌號(hào)196)， 在農(nóng)林剩余物與聚乙烯混合過程中添加過氧化二異丙苯引發(fā)劑0. 5-1%，最后在擠出機(jī)上制造復(fù)合材料。掃描電子顯微鏡斷面觀察顯示界面作用好，粘結(jié)力大，拉伸強(qiáng)度達(dá)ISMPa以上。實(shí)施例8 將稻殼等干燥至含水率低于5%以下，以聚乙烯\農(nóng)林剩余物(聚乙烯與農(nóng)林剩余物重量比60\40)復(fù)合材料總質(zhì)量的3%計(jì)算得出需要的界面處理劑的總量；先施加界面處理劑50%質(zhì)量的脲醛樹脂(甲醛與脲醛摩爾比為1. 3，粘度為^mPa · S)，陳化或干燥一段時(shí)間，再施加界面處理劑49-49. 5%質(zhì)量的鄰苯型不飽和聚酯(牌號(hào)191)，在農(nóng)林剩余物與聚乙烯混合過程中添加過氧化二苯甲酰引發(fā)劑0. 5-1%，最后在擠出機(jī)上制造復(fù)合材料。 掃描電子顯微鏡斷面觀察顯示界面作用好，粘結(jié)力大，拉伸強(qiáng)度達(dá)17MPa以上。實(shí)施例9 將稻殼等干燥至含水率低于5%以下，以聚乙烯\農(nóng)林剩余物(聚乙烯與農(nóng)林剩余物重量比70\30)復(fù)合材料總質(zhì)量的計(jì)算得出需要的界面處理劑的總量；先施加界面處理劑50%質(zhì)量的脲醛樹脂(甲醛與脲醛摩爾比為1. 4，粘度為42mPa · S)，陳化或干燥一段時(shí)間，再施加界面處理劑49-49. 5%質(zhì)量的鄰苯型不飽和聚酯(牌號(hào)191)，在農(nóng)林剩余物與聚乙烯混合過程中添加過氧化二苯甲酰引發(fā)劑0. 5-1%，最后在擠出機(jī)上制造復(fù)合材料。 掃描電子顯微鏡斷面觀察顯示界面作用好，粘結(jié)力大，拉伸強(qiáng)度達(dá)17MPa以上。實(shí)施例10 將農(nóng)林剩余物(木粉，砂光粉，稻秸稈，麥秸稈，稻殼粉或其加工后的單元等)干燥至含水率低于5%以下，以高密度聚乙烯\農(nóng)林剩余物(高密度聚乙烯與農(nóng)林剩余物重量比 60\40)復(fù)合材料總質(zhì)量的5%計(jì)算得出需要的界面處理劑的總量；先施加界面處理劑50% 質(zhì)量的脲醛樹脂(甲醛與脲醛摩爾比為1.5，粘度為35mPa*S)，陳化或干燥一段時(shí)間，再施加界面處理劑49-49. 5%質(zhì)量的鄰苯型不飽和聚酯(牌號(hào)191)，在農(nóng)林剩余物與聚乙烯混合過程中添加過氧化二苯甲酰等引發(fā)劑0. 5-1%，最后在擠出機(jī)上制造復(fù)合材料。掃描電子顯微鏡斷面觀察顯示界面作用好，粘結(jié)力大，拉伸強(qiáng)度達(dá)24MPa以上。上述各實(shí)施例中，各種牌號(hào)不飽和聚酯可以混用，稀釋劑可以互用。
權(quán)利要求
1.聚乙烯\農(nóng)林剩余物復(fù)合材料界面處理劑，其特征是以重量份計(jì)，它包括不飽和聚酯10-90%，引發(fā)劑為0. 5-1. 5 %，其余為脲醛樹脂膠黏劑。
2.如權(quán)利要求1所述的界面處理劑，其特征是所述不飽和聚酯選自鄰苯型不飽和聚酯、間苯型不飽和聚酯或二甲苯型不飽和聚酯中的任意一種、兩種或三種。
3.如權(quán)利要求1所述的界面處理劑，其特征是脲醛樹脂膠黏劑的重量含量為 50-80%。
4.如權(quán)利要求1所述的界面處理劑，其特征是采用甲醛和尿素制備脲醛樹脂膠黏劑， 甲醛和尿素摩爾比為1. 05-2，脲醛樹脂膠黏劑粘度彡28mPa · S，pH > 7。
5.如權(quán)利要求1所述的界面處理劑，其特征是引發(fā)劑為過氧化二苯甲酰、偶氮二異丁腈、過硫酸銨、過氧化二異丙苯中的一種。
6.聚乙烯\農(nóng)林剩余物復(fù)合材料界面處理劑的應(yīng)用，其特征是將農(nóng)林剩余物干燥至含水率低于5%，施加脲醛樹脂膠黏劑，陳化或干燥，再施加不飽和聚酯，然后在農(nóng)林剩余物與聚乙烯混合過程中添加引發(fā)劑；最后擠出制得復(fù)合材料；界面處理劑用量為復(fù)合材料總重量的_8%。
7.如權(quán)利要求5所述界面處理劑的應(yīng)用，其特征是界面處理劑用量為復(fù)合材料總重量的5% ；界面處理劑中，不飽和聚酯的重量含量為50%。
8.聚乙烯\農(nóng)林剩余物復(fù)合材料制備方法，其特征是在制備過程中使用權(quán)利要求1-4 的任一種界面處理劑；先將農(nóng)林剩余物干燥至含水率低于5%，施加脲醛樹脂膠黏劑，陳化或干燥，再施加不飽和聚酯，然后在農(nóng)林剩余物與聚乙烯混合過程中添加引發(fā)劑；最后擠出制得復(fù)合材料；界面處理劑用量為復(fù)合材料總重量的_8%。
9.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征是聚乙烯與農(nóng)林剩余物的重量比 80 20-40 60。
10.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征是聚乙烯選自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、不同密度聚乙烯的混合物、聚乙烯回收料中的一種或兩種以上；農(nóng)林剩余物選自木粉、 木纖維、砂光粉、稻秸稈、麥秸稈、稻殼粉或其加工后的單元中的一種或兩種以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠提高聚乙烯與農(nóng)林剩余物之間的粘結(jié)力、增強(qiáng)聚乙烯\農(nóng)林剩余物復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度，且成本低廉的界面處理劑及其應(yīng)用。以重量份計(jì)，本界面處理劑包括不飽和聚酯10-90％，引發(fā)劑為0.5-1.5％，其余為脲醛樹脂膠黏劑。本界面處理劑的應(yīng)用，是將農(nóng)林剩余物干燥，施加脲醛樹脂膠黏劑，陳化或干燥，再施加不飽和聚酯，然后在農(nóng)林剩余物與聚乙烯混合過程中添加引發(fā)劑；界面處理劑用量為復(fù)合材料總重量的1％-8％。本發(fā)明還提供了一種制得的聚乙烯\農(nóng)林剩余物復(fù)合材料的制備方法，即先將農(nóng)林剩余物干燥，施加脲醛樹脂膠黏劑，陳化或干燥，再施加不飽和聚酯，然后在農(nóng)林剩余物與聚乙烯混合過程中添加引發(fā)劑；最后擠出制得復(fù)合材料；界面處理劑用量為復(fù)合材料總重量的1％-8％。
文檔編號(hào)C08L23/06GK102504397SQ201110387878
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者何慶, 周兆兵, 崔舉慶, 張洋, 賈翀, 陳敏智, 韓書廣 申請(qǐng)人:南京林業(yè)大學(xué)