[发明专利]一种复合材料偶联剂的制备与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料偶联剂的制备方法与应用，具体涉及一种采用生物柴油副产物甘油为原料制备的偶联剂，该偶联剂用于制备农业剩余物/回收塑料复合材料，属于农业剩余物资源综合利用、复合材料和偶联剂化学技术领域。

背景技术

为了解决目前面临的石油资源紧缺问题，国内外正积极开发可再生能源替代石油化学产品，生物柴油是其中的一种。

生物柴油是以油料作物、野生油料植物和工程微藻等植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料，通过醇解(酯交换)工艺制得的再生性柴油，由于醇解工艺采用的醇常为甲醇，所以，生物柴油的化学成分为系列分子量不同的长链脂肪酸甲酯，其主要副产物为甘油，随着生物柴油产业的发展，甘油产量也迅速增加。

醇解反应分离得到的粗甘油相，甘油的质量百分数低于80％，另含有甲醇和皂化物等杂质，粗甘油的纯化，一般包括：过滤、加入化学添加剂、提纯和蒸馏等，如需在化妆品等领域使用，还需要进一步脱臭、漂白、离子交换，以消除其中的微量物质，处理工艺复杂，成本高。

另一方面，我国的粮食作物剩余物，如稻秸、麦秸、玉米秸、谷秸等农业剩余物资源及其丰富。同木材的化学组成相似，该农业剩余物也是由纤维素、半纤维素以及木质素大分子高聚物组成。另外，随塑料工业的逐步发展，我国聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯等塑料的消费量年年递增，废弃物也一年比一年多。

以农业剩余物与回收塑料为原材料，按一定的工艺途径制备的农业剩余物/回收塑料复合材料，可替代现常用的人造板，为此，该复合材料的制备是积极扩展木材工业原料资源、开发新的木材替代品、缓解木材资源短缺、改善生态环境、解决供需矛盾的重要技术举措之一，它符合我国经济、林业可持续发展的要求。

农业剩余物与塑料高分子结构的特点决定了其界面相容性差，仅将两原材料共混复合，两相界面间黏合强度较弱，两组分性能特点不能有效互补，因此，向复合体系中引入高性价比的、增强界面黏接强度的偶联剂，是改善该复合材料综合性能行之有效的重要途径。

综上所述，以生物柴油副产物粗甘油为原料，制备对其纯度要求低的农业剩余物/回收塑料复合材料偶联剂，对我国生物柴油产业及木材工业的发展具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的技术任务之一是为了弥补现有技术的不足，提供一种农业剩余物基复合材料偶联剂的制备方法，该制备工艺简单，技术成熟可靠。

本发明的技术任务之二是提供该偶联剂用途，该偶联剂用于农业剩余物/回收塑料复合材料，显著改善农业剩余物/回收塑料复合材料的性能。

本发明的技术方案如下：

1.一种复合材料偶联剂的制备，步骤如下：

(1)端羟基多元醇水乳液的制备

向干燥、洁净的烧瓶中，加入精制甘油100质量份，搅拌下，加入聚醚多元醇50-100质量份、丁二酸酐10-20质量份、催化剂0.05-0.10质量份，用功率为400W的微波加热10-15min；加入乙二胺乙磺酸2-10质量份、丁二酸酐10-20质量份，用功率为400W的微波继续加热10-15min，再用功率为600W的微波继续加热30-40min，直至无水分馏出；冷到室温，加入丙酮50-100质量份降黏，再慢慢加入150-200质量份的NaOH水溶液中和，加入辛基酚聚氧乙烯醚0.1-1.0质量份，并增加搅拌转速至5000-6000rpm，先进行强制剪切乳化，再慢慢调整转速，降低转速至2000-3000rpm，使乳液稳定后，25-30℃减压蒸馏，馏出的丙酮循环使用，得端羟基多元醇水乳液；

所述催化剂选自下列之一：钛酸丁酯、钛酸异丙酯、钛酸异丁酯；催化剂的使用，使反应速度加快，反应时间缩短。

所述聚醚多元醇分子量为1000，官能度为2，羟值为102mgKOH/g；

所述辛基酚聚氧乙烯醚为OP-10或OP-9；

所述精制甘油，制备步骤如下：

向100质量份的粗甘油中，加入10-15质量份的低沸点有机溶剂，再用酸中和、离心分离，下层用于制备肥皂，上层液减压蒸馏，得到的低沸点有机溶剂循环使用，温度升至105-110℃，减压蒸馏1h，得精制甘油；

所述粗甘油，为生物柴油醇解过程中分离的副产物粗甘油相；所述生物柴油醇解，使用原料选自下列之一：野生植物油脂、工程微藻水生植物油脂、动物油脂、餐饮垃圾油；

所述极性有机溶剂，选自下列之一：甲醇、乙醇、丙酮、丁酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯；

所述酸为盐酸或硫酸。