[發明專利]一種MDI/KH550改性木質纖維及其制備方法

無效

• 申請號: 201210068245.9
• 申請日: 2012-03-15
• 公開（公告）號: CN102634038A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 孔振武;陳健;吳國民;霍淑平
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: C08H7/00
• 分類號: C08H7/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李紀昌

技術領域

本發明涉及一種改性木質纖維的制造方法，特別涉及一種異氰酸酯改性木質纖維。

背景技術

天然植物纖維資源豐富，價格低廉，具有可再生、可降解、比強度和比模量高以及環境友好等優點，成為最有前景的聚合物基體增強材料。中國專利CN1200128A公開了一種表面酯化改性纖維素纖維的制備方法及其作為填料在纖維、紗線、膜材料和模塑料中的應用，CN101906741A公開了一種木質纖維/不飽和聚酯交聯型木塑復合材料及其制備方法，CN1651518A公開了一種竹纖維、竹粉、木纖維樹脂基復合材料的制備方法，CN101612752A公開了一種用聚甲基丙烯酸甲酯接枝共聚改性木質纖維的制備方法，改性木質纖維經熱壓成型法可以制備無甲醛釋放的高性能木質纖維復合材料,CN1856623A公開了一種木質纖維素纖維樹脂基復合材料的制造方法,CN101365569A公開了一種木質纖維解原纖化制備微纖維與熱塑性聚合物復合材料方法，該材料適用于機動車、航空和家具等結構應用；世界專利WO9310172公開了天然纖維素纖維作為樹脂增強填料的用途；歐洲專利EP0200409A2公開了來源于一種細菌的細菌纖維素纖維作為樹脂增強劑的用途。

由于天然纖維性能的不均一性、易吸濕性以及與基體樹脂相容性差等缺點制約了其在復合材料中的應用。通過對木質纖維表面化學改性，可降低纖維表面極性，提高纖維與基體樹脂之間的相容性。異氰酸酯具有很高的反應活性，能與含活潑氫的基團發生反應，通常作為膠粘劑的主要成份應用于纖維密度板膠和木質材料粘接膠中，例如：CN1181099A公開了一種將聚異氰酸酯與木質素溶劑和任選的木質素結合用作粘合劑粘合木質纖維素材料的方法，CN1180092公開了一種粘結劑、木質纖維素成型板用粘結劑及其制造方法，CN101297012A公開了一種用于復合材料的含有機樹脂、異氰酸酯和硅烷的粘合劑。另外，異氰酸酯還可作為改性劑應用于木質纖維的表面改性。Stenstad等研究了HMDI（hexamethylene?diisocyanate）對微原纖化纖維素表面改性，纖維素纖維的表面疏水性得到顯著提高，該法有效應用于微納米復合材料制備中；Philippe等采用IPTS(3-isocyanatopropyltriethoxysilane)對木材表面改性處理，成功將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'－亞甲基雙（異氰酸苯酯）4,4'－methylenebis(phenyl?isocyanate))和PBNCO（polybutadiene?isocyanate）作為新型偶聯劑用于木質纖維/聚丙烯復合材料中。現有的方法中異氰酸酯一方面作為膠黏劑主要成分，存在用量大的缺點；另一方面異氰酸與樹脂及木質纖維直接共混，很難均勻擴散到木質纖維與基體的界面層，不易達到預期偶聯效果，導致材料性能均一性和穩定性差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種MDI/KH550改性木質纖維及其制備方法，利用MDI分子中的活性異氰酸酯基與木質纖維表面的活性羥基反應，再與KH550的端氨基反應，將含有酯基和硅烷基的長鏈接枝到木質纖維的表面，有效降低了木質纖維的表面極性，提高了纖維表面疏水性。

本發明采用如下技術方案：一種制備MDI/KH550改性木質纖維的方法，通過如下步驟實現：

第一步，以DMF為溶劑，將木質纖維與MDI在氮氣保護下于60～150℃下反應0.5～12h，MDI的物質的量為木質纖維物質的量的0.5～4倍；

第二步，上述反應結束后降溫至30～40℃，加入與MDI等物質的量的KH550,然后反應至紅外光譜圖中無異氰酸基吸收峰時達到反應終點，抽濾；

第三步，將抽濾物于索氏提取器中抽提，最后干燥得到MDI/KH550改性木質纖維。

所用的木質纖維是由木材或木材剩余物為原料粉碎制得，粉碎后的粒徑為40～200目。

第一步中，還加入催化劑辛酸亞錫，辛酸亞錫的質量為木質纖維質量的0～20％。

所述的催化劑辛酸亞錫用量為木質纖維質量的2％。

第三步中所述的抽提溶劑分別為DMF和丙酮。

一種所的制備MDI/KH550改性木質纖維的方法得到的改性木質纖維，以木質纖維與MDI反應得到異氰酸酯改性木質纖維，再與KH550反應,?將含有酯基和硅烷基的長鏈接枝到木質纖維的表面，得到MDI/KH550改性木質纖維，木質纖維質量增加率為40%～60％，水接觸角大于等于124°。

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有益效果：