[发明专利]一种MDI/KH550改性木质纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性木质纤维的制造方法，特别涉及一种异氰酸酯改性木质纤维。

背景技术

天然植物纤维资源丰富，价格低廉，具有可再生、可降解、比强度和比模量高以及环境友好等优点，成为最有前景的聚合物基体增强材料。中国专利CN1200128A公开了一种表面酯化改性纤维素纤维的制备方法及其作为填料在纤维、纱线、膜材料和模塑料中的应用，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公开了一种竹纤维、竹粉、木纤维树脂基复合材料的制备方法，CN101612752A公开了一种用聚甲基丙烯酸甲酯接枝共聚改性木质纤维的制备方法，改性木质纤维经热压成型法可以制备无甲醛释放的高性能木质纤维复合材料,CN1856623A公开了一种木质纤维素纤维树脂基复合材料的制造方法,CN101365569A公开了一种木质纤维解原纤化制备微纤维与热塑性聚合物复合材料方法，该材料适用于机动车、航空和家具等结构应用；世界专利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。

由于天然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，提高纤维与基体树脂之间的相容性。异氰酸酯具有很高的反应活性，能与含活泼氢的基团发生反应，通常作为胶粘剂的主要成份应用于纤维密度板胶和木质材料粘接胶中，例如：CN1181099A公开了一种将聚异氰酸酯与木质素溶剂和任选的木质素结合用作粘合剂粘合木质纤维素材料的方法，CN1180092公开了一种粘结剂、木质纤维素成型板用粘结剂及其制造方法，CN101297012A公开了一种用于复合材料的含有机树脂、异氰酸酯和硅烷的粘合剂。另外，异氰酸酯还可作为改性剂应用于木质纤维的表面改性。Stenstad等研究了HMDI（hexamethylene diisocyanate）对微原纤化纤维素表面改性，纤维素纤维的表面疏水性得到显著提高，该法有效应用于微纳米复合材料制备中；Philippe等采用IPTS(3-isocyanatopropyltriethoxysilane)对木材表面改性处理，成功将硅烷基接枝到木材表面，使木材的表面疏水性能得到大幅度提高；Girones和Amir等研究了MDI(4,4'－亚甲基双（异氰酸苯酯）4,4'－methylenebis(phenyl isocyanate))和PBNCO（polybutadiene isocyanate）作为新型偶联剂用于木质纤维/聚丙烯复合材料中。现有的方法中异氰酸酯一方面作为胶黏剂主要成分，存在用量大的缺点；另一方面异氰酸与树脂及木质纤维直接共混，很难均匀扩散到木质纤维与基体的界面层，不易达到预期偶联效果，导致材料性能均一性和稳定性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MDI/KH550改性木质纤维及其制备方法，利用MDI分子中的活性异氰酸酯基与木质纤维表面的活性羟基反应，再与KH550的端氨基反应，将含有酯基和硅烷基的长链接枝到木质纤维的表面，有效降低了木质纤维的表面极性，提高了纤维表面疏水性。

本发明采用如下技术方案：一种制备MDI/KH550改性木质纤维的方法，通过如下步骤实现：

第一步，以DMF为溶剂，将木质纤维与MDI在氮气保护下于60～150℃下反应0.5～12h，MDI的物质的量为木质纤维物质的量的0.5～4倍；

第二步，上述反应结束后降温至30～40℃，加入与MDI等物质的量的KH550,然后反应至红外光谱图中无异氰酸基吸收峰时达到反应终点，抽滤；

第三步，将抽滤物于索氏提取器中抽提，最后干燥得到MDI/KH550改性木质纤维。

所用的木质纤维是由木材或木材剩余物为原料粉碎制得，粉碎后的粒径为40～200目。

第一步中，还加入催化剂辛酸亚锡，辛酸亚锡的质量为木质纤维质量的0～20％。

所述的催化剂辛酸亚锡用量为木质纤维质量的2％。

第三步中所述的抽提溶剂分别为DMF和丙酮。

一种所的制备MDI/KH550改性木质纤维的方法得到的改性木质纤维，以木质纤维与MDI反应得到异氰酸酯改性木质纤维，再与KH550反应, 将含有酯基和硅烷基的长链接枝到木质纤维的表面，得到MDI/KH550改性木质纤维，木质纤维质量增加率为40%～60％，水接触角大于等于124°。

 

有益效果：