[發明專利]一種基于聚丙烯酰基多巴胺仿生界面改性增強竹粉/聚乙烯界面相容性技術

在審

• 申請號: 201910343424.0
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110105781A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 陳政豪;胡小霞;宋偉;張雙保;曹陽;王翠翠;李榮榮;張凱強
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: C08L97/02
• 分類號: C08L97/02;C08L23/06;C08L33/24;C08K3/26;C08K3/22
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發明涉及木塑復合材料制造技術領域,特別涉及一種基于聚丙烯酰基多巴胺為改性劑的竹塑復合材料生產的制備工藝。本發明提出的一種基于聚丙烯酰基多巴胺仿生界面改性增強的竹纖維與聚乙烯復合材料，其制造工藝配方為竹粉40?60份，聚乙烯40?60份，聚丙烯酰基多巴胺0.5?1.5份，無機填料10?15份，抗老化劑1份。本發明目的在于通過聚丙烯酰基多巴胺增強了竹粉與聚乙烯塑料間的界面結合強度，在保證產品性能的前提下，相比常用的木塑增容劑，其改善原有增容劑多塑料的選擇性和適用局限性。

技術領域

本發明涉及木塑復合材料制造技術領域,特別涉及一種基于聚丙烯酰基多巴胺為改性劑的竹塑復合材料生產的制備工藝。

背景技術

木塑復合材料的制備最早是木粉與熱固性樹脂酚醛樹脂復合制備而成的。后來到七八十年代,運用木粉與聚丙烯相混合制成木塑復合材料憑借其價廉、質輕強度高的優點應用于福特車的內襯,從而木塑復合材料得到快速的利用和發展。許多研究者都嘗試運用各種植物纖維如竹材、麥秸、黃麻甚至椰殼等于熱塑性樹脂復合,并改善其復合材料的性能還有研究者研究提高木塑的復合比例,從而試圖開發出性能優越、品質優良的木塑產品。國內外對木塑復合材料的研究十分廣泛,研究主要集中在對于木粉的前期處理、對于廢舊塑料的應用和復合材料的性能提高等研究方面。

但由于塑料的疏水性與植物纖維的親水性間存在顯著差異，由此產生的界面不相容問題已經很嚴重地影響到了原材料的均勻結合，并對制品的力學強度、耐久性等產生了嚴重影響。因此，解決植物纖維與塑料間的界面相容問題一直是木塑復合材料生產制造領域所關注的核心熱點。

海洋貝類蛋白中的關鍵粘附功能單元“多巴”具有優異的粘附性能和優異的生物相容性，在仿生粘合劑、船舶防水涂料、醫用外科手術創口縫合等方面有著良好應用前景。由于傳統生物提取繁瑣、昂貴、產量低，結合“多巴”衍生物與普通高分子，基于“多巴”修飾、兒茶酚基保護獲得的高分子備受關注。對于木塑復合材料而言，界面增容的關鍵是將極性天然纖維與非極性熱塑性高聚物牢固膠合，應借助包含雙功能基團的改性劑。

自2007年多巴胺仿生技術被Messenth等人提出后，以多巴胺為代表的分子改性仿生修飾制備具有關鍵功能元“多巴”的高分子物質引起了眾多學者的密切關注。多巴胺(dopamine,學名3,4-二羥基苯丙胺)，分子結構如附圖1所示，是多巴的兒茶酚衍生物，多巴胺同時兼具多巴的鄰苯二酚基團和賴氨酸的氨基官能團，可以在濕態下氧化自聚，其自聚產物聚多巴胺可牢固吸附在固體基質表面，呈現出類似貽貝蛋白mfp-5的超強粘合特性；同時，多巴胺具有很高的反應活性，既可作為接枝改性的起點，與各類基體材料形成化學鏈接，亦可作為化學二次反應的平臺。

對于竹塑復合材料而言，界面增容的關鍵是將極性天然竹纖維與非極性熱塑性高聚物牢固膠合，應借助包含雙功能基團的改性劑。首都醫科大學張棟梁等曾制備了基于多巴胺的仿生黏合劑聚乙二醇單甲醚-聚賴氨酸-g-3,4-二羥基苯丙酸[mPEG-b-P(LL-g-DHPPA)]，結果表明氨基鄰苯二酚基團發生氧化交聯的過程可顯著替身粘合劑的內聚強度，從而保證粘合過程中較高的拉伸和剝離強度，且聚合物本身兼具親水和疏水的特性，可有效促進人體與醫用材料的粘接，使得mPEG-b-P(LL-g-DHPPA)有望成為牙科、創傷修復等領域的手術理想粘合劑。

發明內容

基于發明背景技術所述，為解決竹塑復合材料界面相容性問題，本發明提出了通過添加0.5至1.5份的聚丙烯酰基多巴胺界面增容劑改性竹粉，并制備竹粉/聚乙烯復合材料。相比于相同添加比傳統硅烷、鈦酸酯等界面改性劑，聚丙烯酰基多巴胺不僅具有長鏈丙烯酰基，可與許多塑料等非極性表面形成較好的分子間相容；與此同時，兒茶酚側基上的親水羥基可對竹纖維等極性材料表面產生良好的鍵合作用。

本發明提出的一種基于聚丙烯酰基多巴胺仿生界面改性增強的竹纖維與聚乙烯復合材料，其制造工藝配方為竹粉40-60份，聚乙烯40-60份，聚丙烯酰基多巴胺0.5-1.5份，無機填料10-15份，抗老化劑1份。

本發明有益效果：