[發(fā)明專利]一種反應(yīng)擠出合成腰果酚接枝高密度聚乙烯及其在竹塑復(fù)合材料中的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910801362.3
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN110483695B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳欽慧;陳登龍;林金火;錢偉;劉金玲
• 申請（專利權(quán)）人: 福建師范大學(xué)泉港石化研究院
• 主分類號: C08F255/02
• 分類號: C08F255/02;C08F4/34;C08L51/06;C08L97/02;C08L23/12;C08L27/06
• 代理公司: 泉州市潭思專利代理事務(wù)所(普通合伙) 35221
• 代理人: 卞勇

本發(fā)明公開一種反應(yīng)擠出合成腰果酚接枝高密度聚乙烯及其在竹塑復(fù)合材料中的應(yīng)用，其包括如下步驟：a.反應(yīng)擠出腰果酚接枝高密度聚乙烯的制備：復(fù)合引發(fā)劑過氧化月桂酰(LPO)和過氧化二苯甲酰(BPO)溶解于腰果酚后，將其加入高密度聚乙烯(HDPE)樹脂中，高速攪拌混合均勻后，利用擠出機(jī)擠出，經(jīng)水冷、造粒，得到反應(yīng)擠出產(chǎn)物腰果酚接枝高密度聚乙烯；b.反應(yīng)擠出腰果酚接枝高密度聚乙烯的應(yīng)用：將步驟a)制得的腰果酚接枝高密度聚乙烯與竹粉、塑料高速攪拌混合均勻后，利用擠出、注塑或熱壓成型得到竹塑復(fù)合材料。利用復(fù)合引發(fā)劑反應(yīng)擠出腰果酚接枝高密度聚乙烯自由基濃度穩(wěn)定、加工溫度低、產(chǎn)物無需純化、接枝率高，用作竹塑復(fù)合材料的塑料基體或偶聯(lián)劑可以防止竹粉的熱降解。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種反應(yīng)擠出合成腰果酚接枝高密度聚乙烯，屬于通用高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

木塑復(fù)合材料具有良好的加工性能，可使用木工器具鋸、釘、刨，它的抗壓、抗彎曲等機(jī)械性能優(yōu)于木質(zhì)材料，并具有優(yōu)良的耐水、耐腐蝕和調(diào)整性能，是國內(nèi)外近年蓬勃興起的一類新型復(fù)合材料。木塑復(fù)合材料主要是利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等代替通常的樹脂膠粘劑，與超過50％以上的木粉、稻殼、秸稈等廢植物纖維混合成新的木質(zhì)材料，再經(jīng)擠壓、模壓、注射成型等塑料加工工藝制備而成的。但是，疏水的聚乙烯和親水的纖維界面粘結(jié)作用弱，為增強(qiáng)它們的界面粘接，常常需要加入偶聯(lián)劑或者對聚乙烯和纖維進(jìn)行表面改性，其中，接枝極性單體的熱塑性彈性體或聚烯烴的效果較好。目前，常以馬來酸酐作為極性單體采用反應(yīng)擠出的方法獲得馬來酸酐接枝聚烯烴，但是，反應(yīng)擠出過程揮發(fā)出來的馬來酸酐單體具有腐蝕性，會對機(jī)器和人體造成傷害；其次，產(chǎn)物含有未反應(yīng)的單體難以純化，影響其性能；第三，反應(yīng)過程聚烯烴分子主鏈在引發(fā)劑作用下會發(fā)生降解和交聯(lián)等副反應(yīng)。

天然腰果殼榨取液的主要成分腰果酚是具有不飽和長側(cè)碳鏈的單酚衍生物。它的不飽和長側(cè)碳鏈能發(fā)生加成聚合反應(yīng)，苯環(huán)上的酚羥基使腰果酚具有一定的極性，并能進(jìn)行酯化反應(yīng)、醚化反應(yīng)、氧化反應(yīng)和配位反應(yīng)，還能進(jìn)行酚類化合物的縮聚反應(yīng)、硝化反應(yīng)、磺化反應(yīng)、鹵代反應(yīng)、Friedel-Crafts反應(yīng)、硫化反應(yīng)和偶氮反應(yīng)等。在聚烯烴主鏈上引入腰果酚，即能增加聚烯烴的表面能，又使聚烯烴的反應(yīng)官能團(tuán)增加。陰鳳琴、鄧毅和毛行功等在他們的碩士論文“引發(fā)劑類型對反應(yīng)擠出聚丙烯接枝腰果酚的影響”、“反應(yīng)擠出聚丙烯接枝腰果酚的工藝優(yōu)化、老化性能及其增容作用”、“稀土氧化物對反應(yīng)擠出聚丙烯接枝腰果酚的影響”以及林建榮發(fā)表的論文“加工工藝對反應(yīng)擠出腰果酚接枝聚丙烯的影響”(中國塑料，2016，30(5)：71)、“螺套組合對反應(yīng)擠出聚丙烯接枝腰果酚的影響”(福建師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2018，34(2)：28)中研究了反應(yīng)擠出聚丙烯接枝腰果酚引發(fā)劑、助引發(fā)劑和反應(yīng)條件對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和性能的影響。在反應(yīng)擠出的最佳溫度180℃下，受到腰果酚酚羥基對自由基的穩(wěn)定作用，聚丙烯主鏈基本不發(fā)生降解。但是，反應(yīng)使用的引發(fā)劑DCP分解溫度較高(120～125℃)，半衰期為1分鐘的分解溫度為165℃。雙螺桿擠出機(jī)螺筒內(nèi)是一個高溫、高壓、高粘的場所，它的傳質(zhì)、傳熱、傳壓過程都不同于一般的反應(yīng)場所，加上反應(yīng)擠出是一個連續(xù)的過程，物料在螺筒內(nèi)停留的時間很短。因此，單一的DCP引發(fā)劑由于其引發(fā)分解溫度較高使其在剛進(jìn)入螺筒時未分解，接枝反應(yīng)不能進(jìn)行，而DCP一旦開始分解受傳質(zhì)傳熱過程困難的影響，又使其局部自由基濃度較高，容易導(dǎo)致聚烯烴發(fā)生降解和交聯(lián)副反應(yīng)，不能高效引發(fā)接枝反應(yīng)。為此，在本發(fā)明制備腰果酚接枝高密度聚乙烯時，選用半衰期為1分鐘分解溫度分別為115℃和133℃的過氧化月桂酰(分解溫度70～80℃)和過氧化二苯甲酰(分解溫度105℃)復(fù)合作為引發(fā)劑，在較低的加工溫度反應(yīng)擠出合成制備腰果酚接枝高密度聚乙烯。較低的加工溫度一是可以降低能耗，二是可以減少竹粉的熱降解；復(fù)合引發(fā)劑可以使螺筒內(nèi)各段自由基濃度保持一個穩(wěn)定的水平，延長接枝反應(yīng)時間，提高接枝反應(yīng)的效率，這對獲得加工性能和機(jī)械性能優(yōu)良的竹塑復(fù)合材料具有重要的應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是旨在克服反應(yīng)擠出腰果酚接枝聚丙烯使用單一DCP引發(fā)劑存在的缺點(diǎn)，提出一種使用復(fù)合引發(fā)劑，保持螺筒內(nèi)自由基濃度穩(wěn)定，延長反應(yīng)時間，提高接枝率的反應(yīng)擠出腰果酚接枝高密度聚乙烯的方法。