专利摘要

本发明公开了一种剑麻微晶改性CaCO3/PP木塑复合材料的制备方法。将剑麻微晶、四氢呋喃及甲醇钾混合在N2保护下升温反应1h后，加入二氧六环和缩水甘油，加热升温反应24~26h后，加入甲醇终止反应，沉淀，过滤，真空干燥24h，制得端羟基超支化聚醚接枝剑麻微晶；称取端羟基超支化聚醚接枝剑麻微晶、硬脂酸和催化剂加入三口烧瓶中在N2保护下搅拌回流反应11~13h，沉淀分离，过滤，真空干燥，制得硬脂酸酯超支化聚醚接枝剑麻微晶；称取PP、CaCO3和硬脂酸酯超支化聚醚接枝剑麻微晶混合搅拌混匀，在双螺杆挤出机中挤出造粒，用立式注射机注射成型，即制得剑麻微晶改性CaCO3/PP木塑复合材料。

权利要求

1.一种剑麻微晶改性CaCO₃/PP木塑复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：

(1)称量0.16~0.32g剑麻微晶、10~20ml四氢呋喃以及40~80ul甲醇钾，依次加入250ml的三口烧瓶中，N₂保护下升温至50~60℃，恒温反应1h后，再加入20~40ml二氧六环和1.8~4ml缩水甘油，加热升温至92~95℃反应24~26h后，加入3~5ml甲醇终止反应，最后倒入50ml有机溶剂中沉淀，过滤，真空干燥24h，制得端羟基超支化聚醚接枝剑麻微晶；

(2)按照以下质量比称取原料，步骤(1)制得的端羟基超支化聚醚接枝剑麻微晶:硬脂酸:催化剂=1:22~45:0.28~0.56，所称取的原料加入三口烧瓶中在N₂保护下于120~130℃下搅拌回流反应11~13h，反应结束后，将产物倒入装有40~50ml有机溶剂的烧杯中沉淀分离，过滤，真空干燥，所得产物即为硬脂酸酯超支化聚醚接枝剑麻微晶；

(3)称取60gPP、40gCaCO₃和2~4g步骤(2)制得的硬脂酸酯超支化聚醚接枝剑麻微晶混合，以600~1000r/min的速率搅拌混匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的转速设置为30r/min，从进料口到出料口的五段温度分别设置为185℃、190℃、190℃、190℃和180℃，然后使用立式注射机将粒料二次注射成型，其中，一次注射压力设置为90bar，注射速度为80mm/bar，二次注射压力设置为90bar，注射速度为50mm/bar，从进料口到出料口的四段温度分别设置为185℃、190℃、190℃和50℃，二次注射成型后，即制得剑麻微晶改性CaCO₃/PP木塑复合材料；

所述有机溶剂为乙醇和丙酮中的一种或两种；

所述催化剂为磷酸、硼酸、对甲苯磺酸和硫酸中的一种或多种。

说明书

技术领域

本发明属于木塑复合材料改性制备技术领域，特别是涉及一种剑麻微晶改性CaCO₃/PP木塑复合材料的制备方法。

背景技术

PM2.5指标的出现以及越来越严重的雾霾天气给我们的环境保护敲响了警钟。造成环境严重污染的原因很多，但是最为首要的还是来自企业、工厂的排放污染。保护环境的关键是减少污染物质的排放，大力发展生态技术，这对建设资源节约、环境友好型社会意义重大。

在这样的背景下，木塑复合材料这种既能发挥材料中各组分的优点，又能充分利用废弃的木材和塑料，减少环境污染，降低生产成本的环保材料愈来愈受到人们的广泛关注。木塑复合材料既具有热塑性塑料的易成型性，又有类似木材的二次加工性，广泛应用于包装行业、铁路轨枕、建筑行业、园林庭院和汽车内装饰件等领域。纤维素是蕴藏量最丰富的天然高分子化合物，是取之不尽用之不竭的天然可再生资源。剑麻又名菠萝麻，属龙舌兰科，是多年生叶纤维作物，也是当今世界用量最大，范围最广的一种硬质纤维，其化学组成由纤维素、木质素、半纤维素三大组分及少量提取物组成。由于硬质纤维特性具有洁白、质地坚韧(拉力强)、富于弹性、耐海水浸、耐摩擦、不易碎断，且胶质少，不易打滑等特性，是制备木塑复合材料的优质原材料。

超支化聚合物是最近几十年发展起来的一类新型高分子材料，其近似球形状的三维空间分子结构使得分子链之间缠结较少，因而具有低粘度、不易结晶和流动性良好等优越的物理化学性能。超支化聚合物可以通过“一锅煮”的方法合成，无需仔细分离，操作过程简单，可以大规模并且低成本的制备。同时，这种高度支化的结构能通过化学修饰带有大量的活性官能团，在纳米材料、光电材料、生物医用材料及超分子材料等领域具有重要的应用价值。

本发明提出利用硬脂酸酯超支化聚醚接枝剑麻微晶改性聚丙烯树脂，可制备出成本低、环境污染小和性能优异的生态木塑复合材料。主要表现在提高其热稳定性、界面相容性和加工流变性，并对复合材料具有明显的增韧改性作用。该研究目前未见文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种剑麻微晶改性CaCO₃/PP木塑复合材料的制备方法。

具体步骤为：

(1)称量0.16~0.32g剑麻微晶、10~20ml四氢呋喃以及40~80ul甲醇钾，依次加入250ml的三口烧瓶中，N₂保护下升温至50~60℃，恒温反应1h后，再加入20~40ml二氧六环和1.8~4ml缩水甘油，加热升温至92~95℃反应24~26h后，加入3~5ml甲醇终止反应，最后倒入50ml有机溶剂中沉淀，过滤，真空干燥24h，制得端羟基超支化聚醚接枝剑麻微晶。

(2)按照以下质量比称取原料，步骤(1)制得的端羟基超支化聚醚接枝剑麻微晶:硬脂酸:催化剂=1:22~45:0.28~0.56，所称取的原料加入三口烧瓶中在N₂保护下于120~130℃下搅拌回流反应11~13h，反应结束后，将产物倒入装有40~50ml有机溶剂的烧杯中沉淀分离，过滤，真空干燥，所得产物即为硬脂酸酯超支化聚醚接枝剑麻微晶。

(3)称取60gPP、40gCaCO₃和2~4g步骤(2)制得的硬脂酸酯超支化聚醚接枝剑麻微晶混合，以600~1000r/min的速率搅拌混匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的转速设置为30r/min，从进料口到出料口的五段温度分别设置为185℃、190℃、190℃、190℃和180℃，然后使用立式注射机将粒料二次注射成型，其中，一次注射压力设置为90bar，注射速度为80mm/bar，二次注射压力设置为90bar，注射速度为50mm/bar，从进料口到出料口的四段温度分别设置为185℃、190℃、190℃和50℃，二次注射成型后，即制得剑麻微晶改性CaCO₃/PP木塑复合材料。

所述有机溶剂为乙醇和丙酮中的一种或两种。

所述催化剂为磷酸、硼酸、对甲苯磺酸和硫酸中的一种或多种。

本发明方法具有以下优点：

(1)原料资源丰富，价格低廉，环境污染小。

(2)制备步骤简单，便于规模化生产。

(3)所制得的木塑复合材料的界面相容性、力学性能及加工流变性能得到显著的提高。

具体实施方式

以下实施例所用的主要原料：轻质碳酸钙（CaCO₃，食品级），聚丙烯(PP，T30S)，硬脂酸（SA，1801)，剑麻微晶（MCC，白色粉末），缩水甘油（GLD，分析纯），甲醇钾溶液(CH₃OK，分析纯)，四氢呋喃（化学纯），二氧六环（化学纯），甲醇（化学纯），丙酮（化学纯）。

实施例1：

(1)称量0.16g剑麻微晶、15ml四氢呋喃以及40ul甲醇钾，依次加入250ml的三口烧瓶中，N₂保护下升温至55℃，恒温反应1h后，再加入20ml二氧六环和1.8ml缩水甘油，加热升温至95℃反应24h后，加入3ml甲醇终止反应，最后倒入50ml丙酮中沉淀，过滤，真空干燥24h，制得端羟基超支化聚醚接枝剑麻微晶。

(2)按照以下质量比称取原料，步骤(1)制得的端羟基超支化聚醚接枝剑麻微晶:硬脂酸:对甲苯磺酸=1:22:0.28，所称取的原料加入三口烧瓶中在N₂保护下于130℃下搅拌回流反应11h，反应结束后，将产物倒入装有40ml丙酮的烧杯中沉淀分离，过滤，真空干燥，所得产物即为硬脂酸酯超支化聚醚接枝剑麻微晶。

(3)称取60gPP、40gCaCO₃和2g步骤(2)制得的硬脂酸酯超支化聚醚接枝剑麻微晶混合，以800r/min的速率搅拌混匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的转速设置为30r/min，从进料口到出料口的五段温度分别设置为185℃、190℃、190℃、190℃和180℃，然后使用立式注射机将粒料二次注射成型，其中，一次注射压力设置为90bar，注射速度为80mm/bar，二次注射压力设置为90bar，注射速度为50mm/bar，从进料口到出料口的四段温度分别设置为185℃、190℃、190℃和50℃，二次注射成型后，即制得剑麻微晶改性CaCO₃/PP木塑复合材料。

本实施例制得的复合材料的热分解温度由358℃提高到474℃，熔融指数由1.71g/10min提高到3.50g/10min，冲击强度由19.1KJ/m²提高到38.3KJ/m²，韧性由112.5J/m³提高到1255.8J/m³。

实施例2：

(1)称量0.24g剑麻微晶、15ml四氢呋喃以及50ul甲醇钾，依次加入250ml的三口烧瓶中，N₂保护下升温至55℃，恒温反应1h后，再加入30ml二氧六环和3ml缩水甘油，加热升温至92℃反应26h后，加入3.5ml甲醇终止反应，最后倒入50ml丙酮中沉淀，过滤，真空干燥24h，制得端羟基超支化聚醚接枝剑麻微晶。

(2)按照以下质量比称取原料，步骤(1)制得的端羟基超支化聚醚接枝剑麻微晶:硬脂酸:对甲苯磺酸=1:30:0.38，所称取的原料加入三口烧瓶中在N₂保护下于125℃下搅拌回流反应12h，反应结束后，将产物倒入装有45ml丙酮的烧杯中沉淀分离，过滤，真空干燥，所得产物即为硬脂酸酯超支化聚醚接枝剑麻微晶。

(3)称取60gPP、40gCaCO₃和3g步骤(2)制得的硬脂酸酯超支化聚醚接枝剑麻微晶混合，以800r/min的速率搅拌混匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的转速设置为30r/min，从进料口到出料口的五段温度分别设置为185℃、190℃、190℃、190℃和180℃，然后使用立式注射机将粒料二次注射成型，其中，一次注射压力设置为90bar，注射速度为80mm/bar，二次注射压力设置为90bar，注射速度为50mm/bar，从进料口到出料口的四段温度分别设置为185℃、190℃、190℃和50℃，二次注射成型后，即制得剑麻微晶改性CaCO₃/PP木塑复合材料。

本实施例制得的复合材料的热分解温度由358℃提高到476℃，熔融指数由1.71g/10min提高到4.14g/10min，冲击强度由19.1KJ/m²提高到55.8KJ/m²，韧性由112.5J/m³提高到1750.1J/m³。

实施例3：

(1)称量0.32g剑麻微晶、20ml四氢呋喃以及80ul甲醇钾，依次加入250ml的三口烧瓶中，N₂保护下升温至55℃，恒温反应1h后，再加入40ml二氧六环和4ml缩水甘油，加热升温至93.5℃反应25h后，加入4ml甲醇终止反应，最后倒入50ml丙酮中沉淀，过滤，真空干燥24h，制得端羟基超支化聚醚接枝剑麻微晶。

(2)按照以下质量比称取原料，步骤(1)制得的端羟基超支化聚醚接枝剑麻微晶:硬脂酸:对甲苯磺酸=1:45:0.56，所称取的原料加入三口烧瓶中在N₂保护下于120℃下搅拌回流反应13h，反应结束后，将产物倒入装有50ml丙酮的烧杯中沉淀分离，过滤，真空干燥，所得产物即为硬脂酸酯超支化聚醚接枝剑麻微晶。

(3)称取60gPP、40gCaCO₃和4g步骤(2)制得的硬脂酸酯超支化聚醚接枝剑麻微晶混合，以800r/min的速率搅拌混匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，双螺杆挤出机的转速设置为30r/min，从进料口到出料口的五段温度分别设置为185℃、190℃、190℃、190℃和180℃，然后使用立式注射机将粒料二次注射成型，其中，一次注射压力设置为90bar，注射速度为80mm/bar，二次注射压力设置为90bar，注射速度为50mm/bar，从进料口到出料口的四段温度分别设置为185℃、190℃、190℃和50℃，二次注射成型后，即制得剑麻微晶改性CaCO₃/PP木塑复合材料。

本实施例制得的复合材料的热分解温度由358℃提高到475℃，熔融指数由1.71g/10min提高到5.23g/10min，冲击强度由19.1KJ/m²提高到64.7KJ/m²，韧性由112.5J/m³提高到2186.7J/m³。

剑麻微晶改性CaCO3/PP木塑复合材料的制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。