马来酸酐与马来酸接枝聚乙烯蜡改性竹粉的方法和应用技术

本发明专利技术涉及竹粉加工技术领域，具体提供一种马来酸酐与马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性竹粉的方法和应用。所述马来酸酐与马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性竹粉的方法至少包括以下步骤：将竹粉、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、马来酸酐及催化剂置于高混机中，在温度为100～120℃的条件下，先后依次按照700～800r/min、1500～2000r/min的混料速度进行混料处理，获得改性竹粉。本发明专利技术的方法能够使得竹粉表面和内部的羟基形成化学键，降低竹粉的极性和吸湿性，从而有利于提高竹粉与塑料基体的相容性，将其与塑料加工成竹塑复合材料时，复合材料具有良好的力学性能。此外，本改性方法工艺简单可行，适合大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
马来酸酐与马来酸接枝聚乙烯蜡改性竹粉的方法和应用
本专利技术属于竹粉加工
，具体涉及一种马来酸酐与马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性竹粉的方法和应用。
技术介绍
竹子为多年生禾本科竹亚科植物，具有生长周期短、产量大等特点，其茎为木质，主要成分为竹纤维。竹纤维硬度大、强度高、韧性好，有望成为一种理想的纤维增强材料。其与树脂等高分子材料经过热压复合、熔融挤出等可以获得许多新的复合材料，这些新的复合材料同时具有竹纤维和高分子材料的诸多优点，如各向同性、耐水、耐虫蛀、抗腐蚀，而且可以实现回收利用，有利于保护环境，因而可以在建筑、家具、交通、包装、公共设施等领域具有广阔的发展前景。我国作为世界上竹资源最为丰富的国家，竹类资源的开发利用，不仅对缓解我国木材供需矛盾，而且对进一步促进林业产业化的形成、拉动贫困地区经济增长具有深远的现实意义。目前竹子的开发及加工过程中，竹粉与塑料的复合仍然存在着许多技术方面的难题。如竹粉中存在大量极性基团，如羟基(-OH)基团等，使得竹粉表现出较强的亲水性，与非极性塑料的相容性和亲和性差，致使竹粉在塑料基体中极易团聚，分散不均匀，加工流动性差，导致竹塑复合材料的力学性能和加工性能下降。这直接影响复合材料的界面厚度、形状、结构，引起材料性能劣化。为了提高竹塑复合材料的力学性能和加工性能，需要对竹粉表面亲水羟基进行疏水改性，让疏水基团替代亲水羟基，以利于竹粉与塑料形成相容界面，有效提高复合材料的综合性能。目前常规用的改性方法之一是添加相容剂，如添加马来酸酐接枝聚合物等助剂。但是目前的改性方法只能实现竹粉表面羟基的疏水改性，并不能从根本上改变其性能，如即使将竹粉表面的羟基改变成疏水性质之后，仍然无法改变其吸湿性，导致复合材料在加工过程中面临诸多问题，同时无法提高复合材料的综合力学性能。
技术实现思路
针对目前竹粉改性过程中存在的无法对其内部进行改性，不能改善其吸湿性以及与塑料基体混合后的综合力学性能等问题，本专利技术提供一种马来酸酐与马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性竹粉的方法。以及，由上述改性方法获得的改性竹粉及其应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种马来酸酐与马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性竹粉的方法，至少包括以下步骤：将竹粉、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、马来酸酐及催化剂置于高混机中，在温度为100～120℃的条件下，先后以700-800r/min、1500-2000r/min的混料速度进行混料处理，获得改性竹粉。相应地，一种改性竹粉，所改性竹粉采用如上所述的马来酸酐与马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性竹粉的方法改性处理得到。以及，一种竹塑复合材料，所述竹塑复合材料采用以下重量份计的原料组分经挤出加工得到：其中，所述改性竹粉为如上所述的改性竹粉。本专利技术竹粉的改性方法的有益效果在于：相对于现有技术，本专利技术通过马来酸酐接枝聚乙烯蜡、马来酸酐等在高温和变速混料条件下，渗透至竹粉内部，破坏竹粉高次结构，并与竹粉表面和内部的羟基形成化学键，降低竹粉的极性和吸湿性，从而有利于提高竹粉与塑料基体的相容性，将其与塑料加工成竹塑复合材料时，复合材料具有良好的力学性能。此外，本改性方法工艺简单可行，适合大规模生产。本专利技术提供的改性竹粉的有益效果在于：由于这种改性竹粉的表面及内部的羟基均与马来酸酐接枝聚乙烯蜡、马来酸酐等形成化学键，降低了竹粉的极性，能有效提高竹粉在与其他成分如塑料等的相容性，使得竹粉与其他成分形成复合材料时，表现出良好的力学性能；同时，由于改性还降低了竹粉的吸湿性，使得相对于常规表面改性的竹粉具有更加优异的物理特性。本专利技术提供的竹塑复合材料，由于添加了表面和内部均改造过的改性竹粉，各组分之间的界面相容性好，可塑性强，使得竹塑复合材料具有良好的力学性能，此外，由于竹粉改性后其吸湿性降低，在制作复合材料时，水蒸气及挥发性气体产生量极少，从而提高各组分的粘结强度，获得的竹塑复合材料表面孔隙少甚至无孔隙。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实例提供一种马来酸酐与马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性竹粉的方法，该马来酸酐与马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性竹粉的方法至少包括以下步骤：将竹粉、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、马来酸酐及催化剂置于高混机中，在温度为100～120℃的条件下，先后以700-800r/min、1500-2000r/min的混料速度进行混料处理，获得改性竹粉。下面对本专利技术的技术方案做进一步的详细解释。本专利技术的竹粉为自然界的竹子经过粉碎得到的产物。优先地，竹粉的目数为20～3000目。优选地，马来酸酐接枝聚乙烯蜡的重均分子量在5000及以下，以马来酸酐接枝聚乙烯蜡结合马来酸酐及催化剂的催化作用，可以有效地渗透至竹粉内部，并对竹粉内部的羟基进行改性。优选地，马来酸酐为液态形式，其中液态马来酸酐保温在高于熔点的保温瓶里。马来酸酐以液态的方式加入，可以快速实现均匀分散，并且提高各组分分散的均一性。优选地，催化剂为稀土催化剂、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的至少一种，这几种催化剂有降低反应活化能的作用，提高反应速率，从而马来酸酐接枝聚乙烯蜡、马来酸酐可有效渗透至竹粉内部，破坏竹粉的高次结构，从而对其内部进行改性。其中，稀土催化剂为La(1-x)KxMnO3，0＜x＜1、Cu-Mn-La钙钛矿型氧化物、CeO2、Y2O3中的一种或几种。在上述各原料组分的前提下，按照重量份计，本专利技术中竹粉、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、马来酸酐、催化剂的投料量如下：该投料比例下，竹粉改性彻底，并且每个组分不出现多余，获得的改性竹粉，在常规吸湿性测试中，200min吸水率小于4.0％。优选地，700-800r/min的混料时间为3～5min；所述1500-2000r/min的混料时间为10～20min，在前述温度、转速条件下，按此高低混料速度和混料时间已经基本达到改性效果，时间过长不利于生产效率的提高。改性处理结束，为了便于取料，还包括进一步将获得的改性竹粉冷却至40℃以下。本专利技术提供的马来酸酐与马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性竹粉的方法，通过马来酸酐接枝聚乙烯蜡、马来酸酐及催化剂等在高温条件下，渗透至竹粉内部，破坏竹粉高次结构，并与竹粉表面和内部的羟基形成化学键，降低竹粉的极性和吸湿性，从而有利于提高竹粉与塑料基体的相容性，当将经改性后的竹粉与塑料加工成竹塑复合材料时，复合材料具有良好的力学性能。此外，本改性方法工艺简单可行，适合大规模生产。由于本专利技术采用马来酸酐与马来酸酐接枝聚乙烯蜡对竹粉进行改性获得的改性竹粉具有上述优良特性，因此其可以作为竹塑复合材料的组分之一。由此，本专利技术还进一步提供获得的改性竹粉在复合材料中的应用。具体地，一种竹塑复合材料，以形成所述竹塑复合材料的原料组分的重量份计，包括以下原料组分：其中，竹塑复合材料的成分之一的改性竹粉为本专利技术前述提到的马来酸酐与马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性竹粉的方法获得的改性竹粉。本专利技术的竹塑复合材料各原料组分，在高混机中混合并经过双螺杆挤出机挤出、拉条、冷却切粒后，即可获得竹塑复合材料粒子。本专利技术的竹塑复合材料原料组分中，由于添加了表面和内部均改造过的改性竹粉，在制作竹塑复合材料过程中，各原料组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种马来酸酐与马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性竹粉的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：将竹粉、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、马来酸酐及催化剂置于高混机中，在温度为100～120℃的条件下，先后以700‑800r/min、1500‑2000r/min的混料速度进行混料处理，获得改性竹粉。

【技术特征摘要】
1.一种马来酸酐与马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性竹粉的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：将竹粉、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、马来酸酐及催化剂置于高混机中，在温度为100～120℃的条件下，先后以700-800r/min、1500-2000r/min的混料速度进行混料处理，获得改性竹粉。2.如权利要求1所述的马来酸酐与马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性竹粉的方法，其特征在于，所述马来酸酐接枝聚乙烯蜡的重均分子量在5000及以下。3.如权利要求1所述的马来酸酐与马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性竹粉的方法，其特征在于，按照重量份比，所述竹粉、马来酸酐接枝聚乙烯蜡、马来酸酐、催化剂的投料量分别为20～60份、10～30份、1～5份、1～5份。4.如权利要求1所述的马来酸酐与马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性竹粉的方法，其特征在于，所述催化剂为稀土催化剂、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的至少一种。5.如权利要求3所述的马来酸酐与马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性竹粉的方法，其特征在于，所述稀土催化剂为La(1-x)KxMnO3、Cu-Mn-La钙钛矿型氧化物、CeO2、Y2O3中的一种或几种。6.如权利要求1所述的马来酸酐与马来酸酐接枝聚乙烯蜡改性竹粉的方法，其特征在于，所述竹粉的目数为20～3000目。7.如权利要求1所述的马来酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔力，陈永龙，
申请(专利权)人：深圳市中京科林环保塑料技术有限公司，江西省中京科林环保塑料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44