[发明专利]聚乙烯\农林剩余物复合材料界面处理剂及其应用和复合材料制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚乙烯/农林剩余物复合材料界面处理剂及其应用和聚乙烯/农林剩余物复合材料制备方法。

背景技术

聚乙烯/农林剩余物复合材料是采用一定的复合途径将木粉(纤维)、木材加工剩余物或农作物秸秆等木质非木质单元和聚乙烯等热塑性高聚物复合制成的一种容易加工成型的新材料，它具有类似木质材料外观和可锯、刨、铆、钉，可降解等优点，并且还具有单一木材及木质复合材料所不及的性能，如各向同性、耐水、耐虫蛀、抗腐蚀、耐用性能等，在家具、建筑、工业、车辆船舶、包装运输等方面具有广阔的应用前景。该复合材料是木质复合材料中快速发展的领域，受到了世界科技界和工业界极大的关注。

木质或非木质单元主要由纤维素、半纤维素和木质素等高聚物组成，含有大量的羟基等极性基团和空隙。聚乙烯(PE)等热塑性高聚物或其回收物等，多为非极性或极性很弱。将木质非木质单元与塑料复合过程中，界面性质是控制复合材料强度的关键。国内外研究中认识到其界面处理的重要性，但主要采用的是传统合成树脂基复合材料中通用的相容剂如硅烷偶联剂等和马来酸酐接枝的聚烯烃衍生物等产品如马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯等。因为硅烷偶联剂等小分子容易渗透进入木质材料内部和受到木材中水分的作用而影响性能和成本。接枝马来酸酐类聚烯烃衍生物相容剂又受到马来酸酐接枝量和成本等的制约。这些相容剂及公开报道界面处理剂和方法虽然起到一定的作用，但价格高。聚乙烯等塑料与农林剩余物两者之间的作用问题仍然是制约材料性能的主要因素之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提高聚乙烯与农林剩余物之间的粘结力、增强聚乙烯/农林剩余物复合材料的拉伸强度，且成本低廉的界面处理剂。

本发明的聚乙烯/农林剩余物复合材料界面处理剂，以重量份计，它包括不饱和聚酯10-90％，引发剂为0.5-1.5％，其余为脲醛树脂胶黏剂。

上述的界面处理剂，不饱和聚酯由不饱和二元酸、饱和二元酸(或酸酐)和二元醇(或多元醇)缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物的稀释液，其中稀释剂为乙烯基单体(苯乙烯或苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的混合物等)；优选，所述不饱和聚酯是由顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐与1，2-丙二醇经酯化缩聚形成，以苯乙烯为稀释剂的线型树脂。

上述的界面处理剂，所述不饱和聚酯选自邻苯型不饱和聚酯、间苯型不饱和聚酯或二甲苯型不饱和聚酯中的任意一种、两种或三种，例如，不饱和聚酯选自牌号为191、199、2068的三种不饱和聚酯中的任意一种、两种或三种。

上述的界面处理剂，脲醛树脂胶黏剂的重量含量为50-80％。

上述的界面处理剂，采用甲醛和尿素制备脲醛树脂胶黏剂，甲醛和尿素摩尔比为1.05-2，脲醛树脂胶黏剂粘度≥28mPa·S，pH＞7。优选，甲醛与脲醛摩尔比为1.5，粘度为35mPa·S。

上述的界面处理剂，引发剂为过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈、过硫酸铵、过氧化二异丙苯中的一种。

本发明的界面处理剂，选用不饱和聚酯、脲醛树脂、引发剂组成，原料来源广泛，成本低廉，把其用于复合材料，可以提高聚乙烯与农林剩余物之间的粘结力，增强复合材料的拉伸强度(试验显示复合材料拉伸强度达15MPa以上)。

本发明同时提供了一种聚乙烯/农林剩余物复合材料界面处理剂的应用方法，该方法操作简单、实施方便。

本聚乙烯/农林剩余物复合材料界面处理剂的应用，是将农林剩余物干燥至含水率低于5％，施加脲醛树脂胶黏剂，陈化或干燥，再施加不饱和聚酯，然后在农林剩余物与聚乙烯混合过程中添加引发剂；最后挤出制得复合材料；界面处理剂用量为复合材料总重量的1％-8％。优选，界面处理剂用量为复合材料总重量的5％；界面处理剂中，不饱和聚酯的重量含量为50％。

本发明还提供了一种制得的聚乙烯/农林剩余物复合材料的拉伸强度高、成本低廉，且制备方法简单的复合材料的制备方法。

本聚乙烯/农林剩余物复合材料制备方法，是在制备过程中使用上述的界面处理剂；先将农林剩余物干燥至含水率低于5％，施加脲醛树脂胶黏剂，陈化或干燥，再施加不饱和聚酯，然后在农林剩余物与聚乙烯混合过程中添加引发剂；最后挤出制得复合材料；界面处理剂用量为复合材料总重量的1％-8％(优选5％)。

上述的制备方法，聚乙烯与农林剩余物的重量比80∶20-40∶60；优选，聚乙烯采用高密度聚乙烯，高密度聚乙烯/农林剩余物重量比60∶40。