[发明专利]一种聚氨酯基竹塑复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于竹塑复合材料生产技术领域，具体涉及一种聚氨酯基竹塑复合材料的制备方法。

背景技术

我国竹资源十分丰富，其中竹林面积、竹子种类以及经济利用水平均居世界首位。竹类植物以其生长快、培育周期短、便于栽培与管理的特点，已日益受到人们的重视。目前，我国竹子主要用于制作传统的手工业品，如篮子、椅子、地板等，附加价值以及利用率均很低，尚有极大的开发和应用潜力。

随着石油化工的发展，塑料作为人工合成的高分子材料，也得到迅速发展。由于具有良好的成型、成膜性，绝缘性，耐酸碱、耐腐蚀性，低透气以及易于着色、外观鲜艳等特点，塑料成为了一类不可代替且与生活息息相关的材料，广泛用于家电产品、汽车、家具、包装用品、农用薄膜等许多方面。到目前为止，世界塑料年产量已达1亿2千万吨，我国每年产量也超过500万吨。然而随着塑料产量增大、成本降低、大量的商品包装袋、液体容器以及农膜等，人们已经不再反复使用，而是用过即作为垃圾丢弃的一次性消费品，最后给环境带来了“白色污染”。由于人们环保意识的增强以及对生态的关注，废弃塑料带来的“白色污染”,今天已经成为一种不能再被忽视的社会公害。

竹塑复合材料是一种新型结构的材料，具有轻质、抗腐蚀、耐高温、抗老化、易降解等一系列的优点，且有助于提高竹子的利用价值，降低塑料的使用量以及减少环境污染，具有极大的开发利用前景。目前，竹塑复合材料的开发依然面临着很多的技术难题，其中最重要的就是竹纤维与塑料之间的兼容性问题。竹纤维表面是强极性的，亲水性较强，而塑料是非极性的，疏水性较强，从而导致竹纤维和塑料之间的兼容性差，界面粘结力小。为了解决上述问题，较多研究人员采用偶联剂、改性剂等对竹粉的表面进行处理，以提高竹粉与塑料之间的兼容性。这些偶联剂和改性剂可一定程度上提高竹粉和塑料之间的兼容性，但仍然无法满足高质量竹塑复合材料的要求。因此，利用现代技术解决竹塑复合材料的兼容性问题，探索高效、安全和环保的竹塑复合材料的制备工艺仍然是当前我国竹塑新材料开发的重要内容。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的聚氨酯基竹塑复合材料的制备方法。本发明方法包括如下顺序的步骤：

（1）将36～53重量份的二异氰酸酯、200～600重量份的聚酯或聚醚二元醇、0.5～0.8重量份的催化剂、600～1800重量份的溶剂在反应器中于温度80℃下反应1小时，得到粘稠的异氰酸根封端的聚氨酯溶液；

（2）将所制备的异氰酸根封端聚氨酯溶液降温至30～35℃，加入750～6300重量份的竹粉，搅拌1小时，混合均匀；再加入1.5～1.8重量份的催化剂和14.0～47.0重量份的交联剂，升温至80℃反应2小时；然后倾入水中沉析出来，经水洗涤去除溶剂，在常温下脱水、干燥、造粒，得到聚氨酯改性竹粉颗粒料；

（3）将第（2）步所得的聚氨酯改性竹粉颗粒料与热塑型聚氨酯颗粒料按照一定的质量比例，于185℃～205℃下利用挤出机进行混合，造粒，即得到竹塑复合材料的颗粒料，根据实际应用需求，可将聚氨酯基竹塑复合材料的颗粒料加工成型制备成多种制品。

更具体地说，所述二异氰酸酯优选为：甲苯二异氰酸酯即TDI、二苯基甲烷二异氰酸酯即MDI、六亚甲基-1,6-二异氰酸酯即HMDI、 1,6－己二异氰酸酯即HDI和异氟尔酮二异氰酸酯即IPDI中的至少一种。

所述聚醚或聚酯二元醇优选为：聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸新戊二醇酯二醇中的至少一种，其数均相对分子质量为2000～6000。

所述催化剂为辛酸亚锡或者月桂酸二丁基锡中的至少一种。

所述溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的一种或者一种以上的混合物。

所述交联剂为三羟基丙烷、蓖麻油、三乙醇胺中的至少一种。

所述竹粉为从竹子或竹制品边角料或竹制品废弃物粉碎制备而成的粉末，竹粉颗粒大小为300～500目，竹粉水分质量含量为10％～15％。

步骤（3）所述热塑型聚氨酯材料即TPU是优选聚醚型TPU、聚酯型TPU、聚醚或聚酯混合型TPU中的一种，其邵氏硬度为85A到95A的颗粒料。

步骤（2）所得聚氨酯改性竹粉颗粒料中，聚氨酯和竹粉之间的比例可以在一定的范围内变化，优选为：聚氨酯的质量百分含量是9.5%～31.0%，竹粉的质量百分含量是69.0%～90.5%。