丙烯酸酯共聚乳液分散异氰酸酯偶联剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种丙烯酸酯共聚乳液分散异氰酸酯偶联剂的制备方法，属于化学偶联剂技术领域。先将丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯腈和丙烯酸异辛酯单体混合，将混合单体总重量的１／４加入反应釜中，搅拌，加入蒸馏水，加入辛基酚聚氧乙烯醚，加热，加入引发剂引发反应，反应至无单体回流为止，再加热至７５～８０℃，２．５～３ｈ滴完余下的混合单体，再加入引发剂，升温至８０～８３℃，保温２～３ｈ，调ｐＨ值为６～７，降温出料，得丙烯酸酯共聚乳液；使用时将丙烯酸酯共聚乳液和异氰酸酯按重量比１０∶１～１０室温混合得丙烯酸酯共聚乳液分散异氰酸酯偶联剂。该制备方法无废气、废液、废固体产生，原料成本低，操作简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，具体涉及一种应用于制备农业剩余物/热塑性塑料复合材料的偶联剂，属化学偶联剂

技术介绍
木材是环境友好且对生态平衡具有重要作用的可再生、可循环利用的天然生物高分子资源，但我国木材资源供应不足，尤其是天然林保护工程的实施，木材供需缺口日益增大。农业剩余物如水稻、小麦、玉米、谷子等属一年生农业剩余生物高分子资源，同木材的主要组成成分相似，农业剩余物也是由纤维素、半纤维素以及木质素大分子高聚物组成，我国资源巨大，1998年，农业剩余物资源总量达12.8亿吨，1999年，仅麦秸资源总量达1.2亿吨，且呈逐年增加的趋势；另一方面，随塑料工业长足的发展，热塑性塑料，如低密度或高密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯等产量及消费量逐年递增，2001年，我国仅聚乙烯表观消费量已达718.9万吨，而聚乙烯废弃率一般高达90％左右，废弃的热塑性塑料对环境造成了严重的污染，因此，以农业剩余物与回收的热塑性塑料为原料，制备一种高性能的木/塑复合材料-农业剩余物/热塑性塑料复合材料，经济效益和社会效益显著。但农业剩余物与热塑性塑料高分子结构的特点决定了其界面相容性差，仅将两原材料共混复合，两相界面间粘合强度较弱，两组分性能特点不能有效互补，因此，改善两相界面的相容性是提高该复合材料物理及力学性能的关键，而向复合体系中引入增强界面相容性的偶联剂是改善该体系综合性能行之有效的重要途径。凡分子中含高活性异氰酸酯基(-NCO)的有机化合物统称为异氰酸酯。在热压的条件下，异氰酸酯分子中高活性游离的异氰酸酯基，一方面可与农业剩余物表面的纤维素、半纤维素以及木质素羟基(-OH)反应生成氨基甲酸酯，使得农业剩余物结构单元间产生化学键合，另一方面，与水反应生成取代脲甚至二脲和三脲等结构，该结构与生成的氨基甲酸酯共同与农业剩余物大分子中的纤维素、半纤维素和木质素等大分子形成氢键，使得原材料大分子之间进一步缔合。异氰酸酯对麦秸人造板材物理及力学性能显著的改善作用，已经得到了国内外同行的普遍认可，但异氰酸酯居高不下的价格并未得到木材工业的广泛应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术任务是针对上述现有技术存在的不足而提出一种。本专利技术的丙烯酸酯共聚乳液分散异氰酸酯偶联剂是由丙烯酸酯共聚乳液和异氰酸酯共混而成；丙烯酸酯共聚乳液和异氰酸酯的重量比为10∶1～10。本专利技术的包括如下步骤1)丙烯酸酯共聚乳液的合成先将丙烯酸单体10～20重量份、丙烯酸丁酯单体70～100重量份、丙烯腈单体30～50重量份和丙烯酸异辛酯单体80～120重量份混合，将混合单体总重量的1/4加入反应釜中，搅拌，加入蒸馏水250～400重量份，加入辛基酚聚氧乙烯醚1.5～2.5重量份，加热至70～75℃，30min后，加入0.25～0.5重量份的引发剂引发反应，反应至无单体回流为止，再加热至75～80℃，2.5～3h滴完余下的混合单体，再加入引发剂0.25～0.5重量份，升温至80～83℃，保温2～3h，调PH值为6～7，降温出料，得丙烯酸酯共聚乳液。其中引发剂选自下列之一过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢。2)使用时丙烯酸酯共聚乳液和异氰酸酯按重量比10∶1～10室温混合得丙烯酸酯共聚乳液分散异氰酸酯偶联剂。其中异氰酸酯选自下列之一甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、液化的二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环亚己基二异氰酸酯，水可乳化的二苯基甲烷二异氰酸酯。本专利技术制得的丙烯酸酯共聚乳液粘度为300～1000mPa.s；玻璃化温度(Tg)按差示扫描量热法(DSC)测定为-25～5℃；数均分子量按凝胶渗透色谱法(GPC)测得为1.0×104～1.0×105。本专利技术的，其突出特点是合成中无废气、废液、废固体产生，原料成本低，操作简单。室温下，将丙烯酸酯共聚乳液分散异氰酸酯偶联剂与农业剩余物和热塑性塑料共混，即可实现对农业剩余物/热塑性塑料复合材料原材料的预处理；丙烯酸酯共聚乳液分散异氰酸酯偶联剂的用量占农业剩余物重量的1.0～10％。上述的农业剩余物是指水稻、小麦、玉米或谷子粮食作物，或者是选自其中的两种或两种以上的农业剩余物的混合物；上述的热塑性塑料是指新的或回收的低密度或高密度聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯中的一种或两种以上的混合物。将丙烯酸酯共聚乳液分散异氰酸酯偶联剂预处理的农业剩余物和热塑性塑料经铺装、预压、热压、后处理可制得农业剩余物/热塑性塑料复合材料。本专利技术制得的丙烯酸酯共聚乳液分散异氰酸酯偶联剂用于制造农业剩余物和热塑性塑料复合材料，可显著改善农业剩余物/热塑性塑料复合材料的界面结合强度、降低界面张力、提高复合材料的物理及力学性能；与硅烷以及钛酸酯界面偶联剂相比较，成本显著较低，对原材料预处理工艺简单，对操作工人无污染，对环境友好；所制备的复合材料无甲醛等有害物质的释放，同木材相似，可锯、刨、铆、钉、降解、回收利用；在建筑、交通、包装、公共设施等方面的应用前景广阔，该复合材料的产业化将产生较高的社会以及经济效益。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1丙烯酸酯共聚乳液的制备先将丙烯酸单体12kg、丙烯酸丁酯单体80kg、丙烯腈单体40kg和丙烯酸异辛酯单体90kg混合，将混合单体总重量的1/4加入反应釜中，搅拌，加入蒸馏水300kg，加入辛基酚聚氧乙烯醚2.0kg，加热至70～75℃，30min后，加入0.25kg的过硫酸钾引发反应，反应至无单体回流为止，再加热至75～80℃，3h滴完余下的混合单体，再加入过硫酸钾0.4kg，升温至80～83℃，保温2.5h，调PH值为6，降温出料，所得丙烯酸酯共聚乳液固含量为41.8％，粘度590.7.3mPa.s，玻璃化温度(Tg)按差示扫描量热法(DSC)测定为-10.3℃，数均分子量按凝胶渗透色谱法(GPC)测得为3.4×104。使用时丙烯酸酯共聚乳液和甲苯二异氰酸酯按重量比10∶3室温混合得丙烯酸酯共聚乳液分散甲苯二异氰酸酯偶联剂。实施例2丙烯酸酯共聚乳液的制备先将丙烯酸单体15kg、丙烯酸丁酯单体90kg、丙烯腈单体30kg和丙烯酸异辛酯单体120kg混合，将混合单体总重量的1/4加入反应釜中，搅拌，加入蒸馏水350kg，加入辛基酚聚氧乙烯醚2.5kg，加热至70～75℃，30min后，加入0.4kg的过硫酸铵引发反应，反应至无单体回流为止，再加热至75～80℃，3h滴完余下的混合单体，再加入过硫酸铵0.3kg，升温至80～83℃，保温2h，调PH值为6.5，降温出料，所得丙烯酸酯共聚乳液固含量为40.1％，粘度458.3mPa.s，玻璃化温度(Tg)按差示扫描量热法(DSC)测定为-14.5℃，数均分子量按凝胶渗透色谱法(GPC)测得为1.9×104。使用时丙烯酸酯共聚乳液和多苯基多亚甲基多异氰酸酯按重量比10∶4室温混合得丙烯酸酯共聚乳液分散多苯基多亚甲基多异氰酸酯偶联剂。实施例3丙烯酸酯共聚乳液的制备先将丙烯酸单体20kg、丙烯酸丁酯单体70kg、丙烯腈单体30kg和丙烯酸异辛酯单体110kg混合，将混合单体总重量的1/4加入反应釜中，搅拌，加入蒸馏水400kg，加入辛基酚本文档来自技高网...

【技术保护点】
丙烯酸酯共聚乳液分散异氰酸酯偶联剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：先将丙烯酸单体１０～２０重量份、丙烯酸丁酯单体７０～１００重量份、丙烯腈单体３０～５０重量份和丙烯酸异辛酯单体８０～１２０重量份混合，将混合单体总重量的１／４加入反应釜中，搅拌，加入蒸馏水２５０～４００重量份，加入辛基酚聚氧乙烯醚１．５～２．５重量份，加热至７０～７５℃，３０ｍｉｎ后，加入０．２５～０．５重量份的引发剂引发反应，反应至无单体回流为止，再加热至７５～８０℃，２．５～３ｈ滴完余下的混合单体，再加入引发剂０．２５～０．５重量份，升温至８０～８３℃，保温２～３ｈ，调ＰＨ值为６～７，降温出料得丙烯酸酯共聚乳液；使用时丙烯酸酯共聚乳液和异氰酸酯按重量比１０∶１～１０室温混合得丙烯酸酯共聚乳液分散异氰酸酯偶联剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王志玲，王正，张书香，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]