本发明属于高分子材料领域，涉及一种接枝改性聚烯烃薄膜的制备方法，尤其涉及一种反应挤出法改性聚烯烃-木质素薄膜及其制备方法。
背景技术
聚烯烃是一种常用的聚合物材料，聚烯烃具有相对密度小、耐化学药品性、耐水性好；良好的机械强度、电绝缘性等特点。可用于薄膜、管材、板材、各种成型制品、电线电缆等。在农业上塑料地膜覆盖栽培技术的应用推广大幅度地提高了农作物的产量，解决了城市的米袋子和菜篮子；解决了农村的温饱(特别是提高山区的农作物产量)。但是同时地膜的应用对土地和环境带来了严重的污染，随着地膜作物栽培次数的增多，残留塑料地膜影响机耕作业；残膜在耕地中形成阻隔层影响作物根系的生长发育和水分的吸收。
木质素是以苯基丙烷为结构单元，通过碳－碳键和醚键高度交联的三维网状结构天然芳香族化合物。目前木质素是造纸业的副产物，目前对于木质素的应用十分有限，大部分经过焚烧处理，不仅造成资源浪费，而且产生很大的环境污染。基于此，聚烯烃-木质素薄膜，是一种环保的材料，不但可以减少生物资源的浪费和环境污染，还可以制备出性能好、环境友好的绿色材料，在世界各国大力倡导环保的氛围下，聚烯烃-木质素无疑是一种具有前途的高分子薄膜。木质素加入聚烯烃中能够增加聚烯烃的刚性，经过接枝改性后，韧性能够满足日常使用条件。
由于木质素分子结构中含有羟基、甲氧基等基团，极性很强，而聚烯烃属于非极性物质，两者的极性差别大，相容性很差。木质素与聚烯烃共混时容易发生团聚，使制备的薄膜力学性能变差，影响工业应用。alexy[pavolalexy,etal.modificationoflignin-polyethyleneblendswithhighlignincontentusingethylene-vinylacetatecopolymerasmodifier[j].journalofappliedpolymerscience,2004,94(5):1855-1860]将eva与pe共聚后，再与木质素共混，制备出了pe-木质素复合材料；黎先发[黎先发,罗学刚.增容剂ldpe-g-mah对木质素/聚乙烯吹塑薄膜形貌与性能的影响[j].化工学报,2005,56(12):2493-2433]在木质素和ldpe中加入偶联剂和增塑剂挤出吹塑，制备出了pe木质素膜，但是力学性能较差；黎先发[黎先发.木质素在塑料中的应用进展[j].中华纸业，2004,25(6):53-57]研究了增容剂ldpe-g-mah对pe-木质素膜的影响，但是效果也是不佳。
本发明提供了一种聚烯烃-木质素增加相容性的方法，制备出了性能良好的聚烯烃-木质素薄膜。
技术实现要素：
本发明为解决现有技术中的上述问题，提出一种反应挤出法改性聚烯烃-木质素薄膜及其制备方法，其操作简单，薄膜综合性能好。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一个方面是提供一种反应挤出法改性聚烯烃-木质素薄膜的制备方法，所述改性聚烯烃-木质素薄膜按照如下步骤制备而成：
(1)将重量份为100份的聚烯烃、5-40份的木质素按比例称量好，常温下混合均匀，并将该物理混合物加入到反应设备中；
(2)将重量份数为0.01-1份的引发剂、重量份数为0.01-4份的反应单体、重量份数为3-10份的润滑剂、重量份数为0.1-1份的抗氧剂混合均匀，然后将该混合物加入到上述步骤(1)的反应设备内，在一定温度下共混，吹膜成型。
进一步地，在所述反应挤出法改性聚烯烃-木质素薄膜的制备方法中，所述木质素是分子结构中含有氧代苯丙醇或其衍生物结构单元的芳香型高聚物，粒径为50-500目。
进一步地，在所述反应挤出法改性聚烯烃-木质素薄膜的制备方法中，所述引发剂为过氧化物类引发剂。
进一步优选地，在所述反应挤出法改性聚烯烃-木质素薄膜的制备方法中，所述引发剂为过氧化二异丙苯、双叔丁基过氧化异丙基苯、过氧化叔丁基苯甲酸酯、过氧化叔丁基二碳酸酯、叔丁基过氧化氢、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧基)己烷、过氧化苯甲酰中的一种或几种。
进一步地，在所述反应挤出法改性聚烯烃-木质素薄膜的制备方法中，所述反应单体为马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或者几种。
进一步地，在所述反应挤出法改性聚烯烃-木质素薄膜的制备方法中，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸铝、硬脂酸钙、硬脂酸锌、聚乙烯蜡中的一种或者几种。
进一步地，在所述反应挤出法改性聚烯烃-木质素薄膜的制备方法中，所述抗氧剂为酚类抗氧剂；优选为抗氧剂1010。
进一步地，在所述反应挤出法改性聚烯烃-木质素薄膜的制备方法中，所述反应设备为密炼机、反应型挤出机，其中密炼机转子转速为50-200rpm，反应型挤出机的螺杆转速为100-600rpm。
进一步地，在所述反应挤出法改性聚烯烃-木质素薄膜的制备方法中，所述步骤(2)中共混时的反应温度为130-190℃。
本发明的第二个方面是提供一种采用上述方法制备的反应挤出法改性聚烯烃-木质素薄膜。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
(1)本发明制备的聚烯烃-木质素薄膜综合力学性能好；
(2)本发明与其他制备方法相比操作简单，效果好；
(3)本发明将可生物降解的造纸副产品-木质素和常用塑料聚烯烃有机的结合起来，制造出半生物降解的塑料，既可以充分利用造纸副产品木质素，又可以提高聚烯烃的综合力学性能；
(4)本发明在聚烯烃-木质素薄膜制备过程中完全不涉及溶剂的使用，所用的所有组分不需要进一步处理，直接通过搅拌机进行物理混合；
(5)本发明通过密炼机或挤出机熔融共混制备聚烯烃-木质素粒子，然后吹膜成型，该方法完全可实现工业化大规模生产。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例1本实施例提供一种反应挤出法改性聚烯烃-木质素薄膜的制备方法，按质量份数计算，其组成和含量如下：
上述配方按照下列步骤进行反应：
(1)先把聚乙烯和木质素按比例称量好，常温下混合均匀；
(2)将称量好的dcp、gma、硬脂酸、1010混合均匀后，与聚乙烯和木质素混合物一起加入到反应型挤出机中，挤出机温度设定为150℃，螺杆转速为400rpm，挤出造粒，制得聚乙烯-木质素薄膜粒子；将上述薄膜粒子经吹膜成型(吹膜温度为130-180℃，吹膜时挤出速度500-900rpm、牵引机速度30-50hz和收卷机速度30-50hz，三个速度要固定，使得薄膜具有相对恒定的吹胀比)，制得厚度均匀的薄膜，将薄膜按照横纵两个方向用拉伸裁刀进行裁样，制得标准测试样，备用。
实施例2本实施例提供一种反应挤出法改性聚乙烯-木质素薄膜的方法，按质量份数计算，其组成和含量如下：
上述配方按照下列步骤进行反应：
(1)先把聚乙烯和木质素按比例称量好，常温下混合均匀；
(2)将称量好的dcp、gma、硬脂酸、1010混合均匀后，与聚乙烯和木质素混合物一起加入到反应型挤出机中，挤出机温度设定为190℃，螺杆转速为300rpm，挤出造粒，制得聚乙烯-木质素薄膜粒子；将上述薄膜粒子经吹塑成型(注塑工艺同实施例1)制得标准测试样，备用。
实施例3本实施例提供一种反应挤出法改性聚乙烯木质素薄膜的方法，按质量份数计算，其组成和含量如下：
上述配方按照下列步骤进行反应：
(1)先把聚乙烯和木质素按比例称量好，常温下混合均匀；
(2)将称量好的dcp、gma、硬脂酸、1010混合均匀后，与聚乙烯和木质素混合物一起加入到反应型挤出机中，挤出机温度设定为160℃，螺杆转速为100rpm，挤出造粒，制得聚乙烯-木质素薄膜粒子；将上述薄膜粒子经吹塑成型(注塑工艺同实施例1)制得标准测试样，备用。
实施例4本实施例提供一种反应挤出法改性聚乙烯木质素薄膜的方法，按质量份数计算，其组成和含量如下：
上述配方按照下列步骤进行反应：
(1)先把聚乙烯和木质素按比例称量好，常温下混合均匀；
(2)将称量好的dcp、gma、硬脂酸、1010混合均匀后，与聚乙烯和木质素混合物一起加入到反应型挤出机中，挤出机温度设定为180℃，螺杆转速为600rpm，挤出造粒，制得聚乙烯木质素薄膜粒子；将上述薄膜粒子经吹塑成型(注塑工艺同实施例1)制得标准测试样，备用。
实施例5本实施例提供一种反应挤出法改性聚乙烯木质素薄膜的方法，按质量份数计算，其组成和含量如下：
上述配方按照下列步骤进行反应：
(1)先把聚乙烯和木质素按比例称量好，常温下混合均匀；
(2)将称量好的dcp、gma、硬脂酸、1010混合均匀后，与聚乙烯和木质素混合物一起加入到反应型挤出机中，挤出机温度设定为170℃，螺杆转速为300rpm，挤出造粒，制得聚乙烯木质素薄膜粒子；将上述薄膜粒子经吹塑成型(注塑工艺同实施例1)制得标准测试样，备用。
对比例以未改性聚乙烯和未改性的聚乙烯/木质素(由聚乙烯和木质素进行简单的共混)为对比例。
性能测试：采用万能电子拉力试验机(ky800c，由江都市开源实验机械厂制造)上述实施例1-4和对比例最终所制备得到的样品拉伸强度、断裂伸长率进行测定，其结果见表一所示：
表一实施例1-4和对比例各性能测试结果
通过上述表一各性能测试结果可以看出，相对未改性聚乙烯和未改性的聚乙烯/木质素，本发明实施例1-4制得的反应挤出法改性后的聚乙烯/木质素薄膜性能显著提高。综上，本发明可以有效增强聚烯烃-木质素薄膜的相容性，赋予材料良好的性能，并且降低成本，有利于实现生态效益、社会效益和经济效益的统一，对经济与社会可持续发展有重要的意义。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。