一种自增容改性聚乙烯木塑材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及聚乙烯技术领域，具体为一种自增容改性聚乙烯木塑材料及其制备方法。


背景技术：

2.近年来由于过度使用石油基聚合物，导致能源危机和环境问题日益严峻，开发绿色新能源和环保材料成为研究趋势，聚乳酸具有绿色无污染，可生物降解的优点，在新能源环保材料中有着重要的应用，将聚乳酸与聚乙烯、聚丙烯等树脂复合，可以赋予材料优良的可降解性、韧性等特点。论文《聚乳酸/聚乙烯/淀粉共混体系的研究》，采用采用乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元嵌段物作为相容剂，将低密度聚乙烯、热塑性淀粉、与聚乳酸进行共混，得到的复合材料具有很好的相容性和韧性。
3.聚乙烯木塑材料是将木粉、稻壳等植物纤维填充到聚乙烯树脂中，制成的木塑材料具有环保无污染、可塑性强、防腐防虫蛀等优点，是一种极具发展前景的绿色新能源材料；本发明制备了新型的聚乳酸接枝聚乙烯相容剂，将聚乙烯、聚乳酸和木粉复合，得到力学性能优异的自增容改性聚乙烯木塑材料。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.本发明提供了一种聚乳酸接枝聚乙烯相容剂和力学性能优异的自增容改性聚乙烯木塑材料。
6.(二)技术方案
7.为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种自增容改性聚乙烯木塑材料，所述自增容改性聚乙烯木塑材料包括100重量份高密度聚乙烯，15-40重量份的聚乳酸、2-5重量份的聚乳酸接枝聚乙烯相容剂、30-60重量份的木粉。
8.优选的，所述自增容改性聚乙烯木塑材料的制备方法为：将高密度聚乙烯，聚乳酸、聚乳酸接枝聚乙烯相容剂、木粉加入到双螺杆挤出机中，共混温度为180-190℃，挤出温度170-180℃，得到自增容改性聚乙烯木塑材料。
9.优选的，所述聚乳酸接枝聚乙烯相容剂的制备方法为：
10.(1)将100重量份的羧基聚乙烯加入到溶剂中，搅拌均匀然后加入12-30重量份的氯化亚砜，在60-85℃下反应3-6h，反应后加入丙酮析出沉淀，过滤溶剂，丙酮洗涤，得到丙烯酰氯接枝聚乙烯。
11.(2)将100重量份的聚乳酸溶解到二氯甲烷中，加入18-22重量份的二环己基碳二亚胺和10-14重量份的n-羟基丁二酰亚胺，在氮气氛围中，0-5℃下活化2-3h，然后加入10-13重量份的乙二胺，在20-35℃下反应18-36h，反应后加入乙醇析出沉淀，过滤溶剂，乙醇洗涤，得到氨基化聚乳酸。
12.(3)将100重量份的丙烯酰氯接枝聚乙烯加入到n,n-二甲基甲酰胺，搅拌均匀后然
后加入20-50重量份的氨基化聚乳酸和8-20重量份的催化剂，在20-40℃中反应12-36h，反应后加入乙醇沉淀，过滤溶剂，去离子水和乙醇洗涤，得到聚乳酸接枝聚乙烯相容剂。
13.优选的，所述(1)中羧基聚乙烯的制备方法为：将100重量份的聚乙烯树脂加入到甲苯中，然后加入含有2-3重量份op-10的水溶液，搅拌均匀后加入1-2重量份的丙烯酸和0.1-0.18重量份的过氧化二苯甲酰，在氮气氛围中，80-90℃下反应2-5h，反应后减压浓缩，乙醇洗涤，得到羧基聚乙烯。
14.优选的，所述(2)中溶解溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺。
15.优选的，所述(4)中催化剂包括三乙胺、吡啶。
16.(三)有益的技术效果
17.将丙烯酸对聚乙烯进行接枝改性，然后与氯化亚砜反应，得到丙烯酰氯接枝聚乙烯；在二环己基碳二亚胺和n-羟基丁二酰亚胺的催化下，聚乳酸的端羧基与乙二胺的一个氨基发生酰胺化反应，得到氨基化聚乳酸，然后端氨基再与丙烯酰氯接枝聚乙烯进行酰胺化反应，得到聚乳酸接枝聚乙烯相容剂。
18.将高密度聚乙烯、聚乳酸、聚乳酸接枝聚乙烯相容剂和木粉进行共混，得到自增容改性聚乙烯木塑材料；以聚乳酸接枝聚乙烯作为相容剂，增强了高密度聚乙烯和聚乳酸的界面相容性和相互作用力，高密度聚乙烯、聚乳酸、聚乳酸接枝聚乙烯相容剂三者之间形成紧密的分子链交联网络，得到的聚乙烯木塑材料具有优良的力学性能和弯曲强度。在绿色环保的新能源材料中有着广阔的应用前景。
附图说明
19.图1是聚乳酸接枝聚乙烯相容剂的制备路线。
20.图2是聚乳酸接枝聚乙烯相容剂的ft-ir谱。
具体实施方式
21.聚乙烯树脂：牌号：ldpe-2420e02。
22.高密度聚乙烯：牌号兰州石化-5000s。
23.聚乳酸：牌号：natureworks-7001d。
24.实施例1
25.(1)将100重量份的聚乙烯树脂加入到甲苯中，然后加入含有2重量份op-10的水溶液，搅拌均匀后加入1重量份的丙烯酸和0.1重量份的过氧化二苯甲酰，在氮气氛围中，90℃下反应5h，反应后减压浓缩，乙醇洗涤，得到羧基聚乙烯。
26.(2)将100重量份的羧基聚乙烯加入到n,n-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀然后加入12重量份的氯化亚砜，在85℃下反应3h，反应后加入丙酮析出沉淀，过滤溶剂，丙酮洗涤，得到丙烯酰氯接枝聚乙烯。
27.(3)将100重量份的聚乳酸溶解到二氯甲烷中，加入18重量份的二环己基碳二亚胺和12重量份的n-羟基丁二酰亚胺，在氮气氛围中，5℃下活化2h，然后加入12重量份的乙二胺，在25℃下反应36h，反应后加入乙醇析出沉淀，过滤溶剂，乙醇洗涤，得到氨基化聚乳酸。
28.(4)将100重量份的丙烯酰氯接枝聚乙烯加入到n,n-二甲基甲酰胺，搅拌均匀后然后加入20重量份的氨基化聚乳酸和8重量份的催化剂吡啶，在30℃中反应24h，反应后加入
乙醇沉淀，过滤溶剂，去离子水和乙醇洗涤，得到聚乳酸接枝聚乙烯相容剂。
29.(5)将100重量份高密度聚乙烯，15重量份的聚乳酸、2重量份的聚乳酸接枝聚乙烯相容剂、40重量份的杨木粉加入到双螺杆挤出机中，共混温度为190℃，挤出温度180℃，得到自增容改性聚乙烯木塑材料。
30.实施例2
31.(1)将100重量份的聚乙烯树脂加入到甲苯中，然后加入含有2.5重量份op-10的水溶液，搅拌均匀后加入1.8重量份的丙烯酸和0.15重量份的过氧化二苯甲酰，在氮气氛围中，80℃下反应2h，反应后减压浓缩，乙醇洗涤，得到羧基聚乙烯。
32.(2)将100重量份的羧基聚乙烯加入到n,n-二甲基乙酰胺中，搅拌均匀然后加入200重量份的氯化亚砜，在85℃下反应4h，反应后加入丙酮析出沉淀，过滤溶剂，丙酮洗涤，得到丙烯酰氯接枝聚乙烯。
33.(3)将100重量份的聚乳酸溶解到二氯甲烷中，加入20重量份的二环己基碳二亚胺和14重量份的n-羟基丁二酰亚胺，在氮气氛围中，5℃下活化3h，然后加入13重量份的乙二胺，在30℃下反应24h，反应后加入乙醇析出沉淀，过滤溶剂，乙醇洗涤，得到氨基化聚乳酸。
34.(4)将100重量份的丙烯酰氯接枝聚乙烯加入到n,n-二甲基甲酰胺，搅拌均匀后然后加入30重量份的氨基化聚乳酸和12重量份的催化剂吡啶，在40℃中反应12h，反应后加入乙醇沉淀，过滤溶剂，去离子水和乙醇洗涤，得到聚乳酸接枝聚乙烯相容剂。
35.(5)将100重量份高密度聚乙烯，20重量份的聚乳酸、3重量份的聚乳酸接枝聚乙烯相容剂、40重量份的杨木粉加入到双螺杆挤出机中，共混温度为180℃，挤出温度170℃，得到自增容改性聚乙烯木塑材料。
36.实施例3
37.(1)将100重量份的聚乙烯树脂加入到甲苯中，然后加入含有3重量份op-10的水溶液，搅拌均匀后加入2重量份的丙烯酸和0.18重量份的过氧化二苯甲酰，在氮气氛围中，90℃下反应3h，反应后减压浓缩，乙醇洗涤，得到羧基聚乙烯。
38.(2)将100重量份的羧基聚乙烯加入到n,n-二甲基乙酰胺中，搅拌均匀然后加入30重量份的氯化亚砜，在75℃下反应4h，反应后加入丙酮析出沉淀，过滤溶剂，丙酮洗涤，得到丙烯酰氯接枝聚乙烯。
39.(3)将100重量份的聚乳酸溶解到二氯甲烷中，加入22重量份的二环己基碳二亚胺和14重量份的n-羟基丁二酰亚胺，在氮气氛围中，0℃下活化3h，然后加入12重量份的乙二胺，在35℃下反应24h，反应后加入乙醇析出沉淀，过滤溶剂，乙醇洗涤，得到氨基化聚乳酸。
40.(4)将100重量份的丙烯酰氯接枝聚乙烯加入到n,n-二甲基甲酰胺，搅拌均匀后然后加入50重量份的氨基化聚乳酸和20重量份的催化剂三乙胺，在30℃中反应36h，反应后加入乙醇沉淀，过滤溶剂，去离子水和乙醇洗涤，得到聚乳酸接枝聚乙烯相容剂。
41.(5)将100重量份高密度聚乙烯，40重量份的聚乳酸、5重量份的聚乳酸接枝聚乙烯相容剂、60重量份的杨木粉加入到双螺杆挤出机中，共混温度为180℃，挤出温度170℃，得到自增容改性聚乙烯木塑材料。
42.实施例4
43.(1)将100重量份的聚乙烯树脂加入到甲苯中，然后加入含有2.5重量份op-10的水溶液，搅拌均匀后加入1.4重量份的丙烯酸和0.14重量份的过氧化二苯甲酰，在氮气氛围
中，85℃下反应4h，反应后减压浓缩，乙醇洗涤，得到羧基聚乙烯。
44.(2)将100重量份的羧基聚乙烯加入到n,n-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀然后加入22重量份的氯化亚砜，在75℃下反应3h，反应后加入丙酮析出沉淀，过滤溶剂，丙酮洗涤，得到丙烯酰氯接枝聚乙烯。
45.(3)将100重量份的聚乳酸溶解到二氯甲烷中，加入20重量份的二环己基碳二亚胺和14重量份的n-羟基丁二酰亚胺，在氮气氛围中，0℃下活化3h，然后加入12重量份的乙二胺，在35℃下反应18h，反应后加入乙醇析出沉淀，过滤溶剂，乙醇洗涤，得到氨基化聚乳酸。
46.(4)将100重量份的丙烯酰氯接枝聚乙烯加入到n,n-二甲基甲酰胺，搅拌均匀后然后加入40重量份的氨基化聚乳酸和15重量份的催化剂吡啶，在30℃中反应24h，反应后加入乙醇沉淀，过滤溶剂，去离子水和乙醇洗涤，得到聚乳酸接枝聚乙烯相容剂。
47.(5)将100重量份高密度聚乙烯，25重量份的聚乳酸、4重量份的聚乳酸接枝聚乙烯相容剂、50重量份的桉木粉加入到双螺杆挤出机中，共混温度为185℃，挤出温度170℃，得到自增容改性聚乙烯木塑材料。
48.对比例1
49.(1)将100重量份高密度聚乙烯，15重量份的聚乳酸、30重量份的杨木粉加入到双螺杆挤出机中，共混温度为190℃，挤出温度180℃，得到聚乙烯木塑材料。
50.聚乙烯木塑材料的拉伸性能参考gb/t 1040.1-2018标准，采用电子万能试验机测定，拉伸速率50mm/min，试样为长12cm，宽3cm，高4mm。
51.弯曲强度参考gb/t 9341-2008标准，采用电子万能试验机测定，试验速度2mm/min，试样为长8cm，宽4cm，高4mm。
[0052][0053]
采用聚乳酸接枝聚乙烯相容剂进行改性，聚乙烯木塑材料的拉伸强度达到26.5-35.7mpa，断裂伸长率达到12.2-17.9％，弯曲强度达到33.6-46.4％。