CN102675629B - 一种木塑复合材料用分散剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种木塑复合材料用分散剂的制备方法。在氮气保护下，将偏苯三酸酐和催化剂对甲苯磺酸一起溶于二甲基亚砜中，恒温在120～170℃搅拌回流反应，缓慢滴加乙二胺，回流反应3～7小时，制得中间产物；将硬脂酸加入中间产物中保持反应温度恒温反应2～5小时，反应结束后所得产物用蒸馏水洗涤5～6次，以除去溶剂二甲基亚砜，得到浅黄色脂状物，即为本发明制得的木塑复合材料用分散剂；所述偏苯三酸酐、硬脂酸和二甲基亚砜为工业级，乙二胺和催化剂对甲苯磺酸为化学纯，蒸馏水为分析纯。本发明生产成本低，反应简单，且所得分散剂能够提高木粉与热塑性树脂之间相容性，从而使复合材料的力学性能提高。
Description
技术领域
本发明所属技术领域为化工生产和材料制备领域，特别涉及一种木塑复合材料用分散剂的制备方法。
背景技术
木塑复合材料（Wood-Plastic Composites,WPC）是以木质纤维为主要原料，配混一定比例的塑料基料，经挤出成型后得到的复合材料。木塑复合材料分为两个大类，即结构型木塑复合材料和轻质装饰型木塑复合材料。木塑复合材料适用范围广泛，几乎可涵盖所有原木、塑料、塑钢、铝合金及其它类似复合材料的使用领域，而且由于它使用环保，成本经济，并可以回收再利用，因而也解决了复合材料、木材行业废弃资源的再生利用问题。在如今倡导低碳经济的大环境下，木塑复合材料的可回收特点使其越来越受到重视，木塑复合材料被广泛应用于汽车制造、建筑、化工、家电等行业。但由于木粉与基体树脂的相容性差、分散不均匀、流动性差、造成了木塑复合材料在加工过程中出现的一些问题。
木粉中的木质纤维中含大量的亲水基团-羟基，羟基极性很强很难与非极性的热塑性塑料相结合，这样就造成了木塑复合材料界面相容性差，性能不好。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有生产成本低、反应步骤简单、性能优良的木塑复合材料用分散剂的制备方法。该分散剂能增进木粉与树脂的相容性，提高复合材料的性能。
提供一种具有生产成本低，反应简单，能很好地增加木粉与塑料之间的界面相容性，提高加工共混流动性的润滑剂的制备方法。
具体步骤为：
(1)按照以下摩尔比称取原料，偏苯三酸酐:乙二胺:硬脂酸:催化剂对甲苯磺酸=1:1~2:1~2:0.01~0.05。
(2)在氮气保护下，将步骤(1)称取的偏苯三酸酐和催化剂对甲苯磺酸一起溶于二甲基亚砜中，加入带有搅拌器、温度计、分流器及回流冷凝装置的反应容器中，将温度升至120~170℃，恒温，缓慢滴加步骤(1)称取的乙二胺，回流反应3~7小时，制得中间产物。
(3)将步骤(1)称取的硬脂酸加入步骤(2)制得的中间产物中，在步骤(2)的反应温度下恒温反应2~5小时，反应结束后所得产物用蒸馏水洗涤5~6次，以除去溶剂二甲基亚砜，得到浅黄色脂状物，即为本发明制得的木塑复合材料用分散剂。
所述偏苯三酸酐、硬脂酸和二甲基亚砜为工业级，乙二胺和催化剂对甲苯磺酸为化学纯，蒸馏水为分析纯。
采用本发明所述方法制备分散剂具有反应步骤简单、原料来源广泛和成本低廉等优点，同时所制得的木塑复合材料用分散剂能够使木粉均匀分布于热塑性树脂中，且能够提高木粉与热塑性树脂之间相容性，从而使复合材料的力学性能提高。
具体实施方式
以下实施例所述所述偏苯三酸酐、硬脂酸和二甲基亚砜为工业级，乙二胺和催化剂对甲苯磺酸为化学纯，蒸馏水为分析纯。实施例中用于验证分散剂性能的木塑复合材料配方：高密度聚乙烯的含量为50wt%，木粉的含量为50wt%，分散剂用量为原料总质量的0.5%。
实施例1:
(1)在氮气保护下，将19克偏苯三酸酐、0.5克催化剂对甲苯磺酸一起溶于二甲基亚砜中，加入带有搅拌器、温度计、分流器及回流冷凝管的500ml三口烧瓶中，将温度升至160℃，恒温，缓慢滴加6克乙二胺，回流反应5小时，制得中间产物；
(2)将30克硬脂酸加入步骤(1)制得的中间产物中，在步骤(1)的反应温度下恒温反应4小时，反应结束后所得产物用蒸馏水洗涤6次，以除去溶剂二甲基亚砜，得到浅黄色脂状物，即为本发明制得的木塑复合材料用分散剂。
用本实施例制备的分散剂加入木塑复合材料中，其冲击强度和弯曲强度比未添加分散剂的复合材料分别提高了40%和21%。
实施例2:
(1)在氮气保护下，将19克偏苯三酸酐、0.8克催化剂对甲苯磺酸一起溶于二甲基亚砜中，加入带有搅拌器、温度计、分流器及回流冷凝管的500ml三口烧瓶中，将温度升至165℃，恒温，缓慢滴加9克乙二胺，回流反应6小时，制得中间产物；
(2) 将40克硬脂酸加入步骤(1)制得的中间产物中，在步骤(1)的反应温度下恒温反应5小时，反应结束后所得产物用蒸馏水洗涤6次，以除去溶剂二甲基亚砜，得到浅黄色脂状物，即为本发明制得的木塑复合材料用分散剂。
用本实施例制备的分散剂加入木塑复合材料中，其冲击强度和弯曲强度比未添加分散剂的复合材料分别提高了35%和26%。
实施例3:
(1)在氮气保护下，将19克偏苯三酸酐、1克催化剂对甲苯磺酸混合溶于二甲基亚砜中，加入带有搅拌器、温度计、分流器及回流冷凝管的500ml三口烧瓶中，将温度升至170℃，恒温，缓慢滴加12克乙二胺，回流反应6.5小时，制得中间产物；
(2) 将45克硬脂酸加入步骤(1)制得的中间产物中，在步骤(1)的反应温度下恒温反应6小时，反应结束后所得产物用蒸馏水洗涤6次，以除去溶剂二甲基亚砜，得到浅黄色脂状物，即为本发明制得的木塑复合材料用分散剂。
用本实施例制备的分散剂加入木塑复合材料中，其冲击强度和弯曲强度比未添加分散剂的复合材料分别提高了28%和14%。
Claims (1)
1.一种木塑复合材料用分散剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：
(1)按照以下摩尔比称取原料，偏苯三酸酐:乙二胺:硬脂酸:催化剂对甲苯磺酸=1:1~2:1~2:0.01~0.05；
(2)在氮气保护下，将步骤(1)称取的偏苯三酸酐和催化剂对甲苯磺酸一起溶于二甲基亚砜中，加入带有搅拌器、温度计、分流器及回流冷凝装置的反应容器中，将温度升至120~170℃，恒温，缓慢滴加步骤(1)称取的乙二胺，回流反应3~7小时，制得中间产物；
(3)将步骤(1)称取的硬脂酸加入步骤(2)制得的中间产物中在步骤(2)的反应温度下恒温反应2~5小时，反应结束后所得产物用蒸馏水洗涤5~6次，以除去溶剂二甲基亚砜，得到浅黄色脂状物，即为木塑复合材料用分散剂；
所述偏苯三酸酐、硬脂酸和二甲基亚砜为工业级，乙二胺和催化剂对甲苯磺酸为化学纯，蒸馏水为分析纯。
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