技术摘要：
一种木质素增强聚丙烯复合材料及其制备方法。本发明涉及改性聚丙烯制备领域。本发明要解决熔融共混法制备木质素增强聚丙烯复合材料存在聚丙烯易降解、冲击强度低，难以发泡的技术问题。该复合材料由聚丙烯树脂、预辐照聚丙烯粉末、木质素、预辐照木质素、预辐照羧基丁  全部
背景技术：
聚丙烯是最重要的通用塑料之一。与其他热塑性树脂相比，PP具有低密度、高熔 点、来源广、价格低以及机械性能优越，化学稳定性好等优点，聚丙烯已经为包装、轻工、电 子、电器和汽车等行业不可或缺的基本原料。但半结晶型的常规线性等规聚丙烯韧性差、热 成型加工中易降解、难以发泡，致应用领域受限。针对上述问题选取来源广、价格低、环境友 好型天然高分子材料木质素，其结构单元之间是通过苯环、醚键、酚羟基、和C-C键等活性基 团连接在一起的天然多酚类无规聚合物。因此可通具有活性基团的木质素增强聚丙烯，弥 补聚丙烯缺点的同时，实现木质素高附加值利用。 目前，木质素增强聚丙烯的常用方法仍是熔融共混，因其工艺简便，易于实现批量 化，但木质素粉末粒子强烈的分子间相互作用导致团聚其难以分散，同时，木质素与聚丙烯 间相容性差，熔混极为困难。因此，木质素有效利用率低、增强性能差并难以回收再利用，现 在仍是木质素增强聚丙烯的技术关键和工艺瓶颈。
技术实现要素：
本发明要解决熔融共混法制备木质素增强聚丙烯复合材料存在聚丙烯易降解、冲 击强度低，难以发泡的技术问题，而提出的一种木质素增强聚丙烯复合材料及其制备方法。 一种木质素增强聚丙烯复合材料，所述的复合材料由聚丙烯树脂、预辐照聚丙烯 粉末、木质素、预辐照木质素、预辐照羧基丁腈橡胶乳液、单体助剂和热稳定剂熔融反应共 混制成。 所述的聚丙烯树脂与预辐照聚丙烯粉末的质量比为100∶(0.5～10)；所述的聚丙 烯树脂与木质素的质量比为100∶(0.5～35)；所述的聚丙烯树脂与预辐照木质素的质量比 为100∶(0.5～5)；所述的聚丙烯树脂与预辐照羧基丁橡胶乳液的质量比为100∶(1～15)；所 述的聚丙烯树脂与单体助剂的质量比为100∶(0.1～5)；所述的聚丙烯树脂与热稳定剂的质 量比为100∶(0.1～2)。 所述预辐照聚丙烯粉末是将聚丙烯粉末密封入PE袋中并进行电子束处理，其中所 述的电子束处理参数为：辐照剂量率为5kGy/h-102kGy/h，辐照剂量为0.1kGy-10kGy，辐照 时间为0.001h-2h。 所述预辐照木质素是将木质素密封入PE袋中并进行电子束处理，其中所述的电子 束处理参数为：辐照剂量率为5kGy/h-102kGy/h，辐照剂量为100kGy-400kGy，辐照时间为 1h-80h。 所述预辐照羧基丁腈橡胶乳液是将羧基丁腈橡胶乳液密封入PET瓶中并进行γ- 射线处理，其中所述的行γ-射线处理参数为：辐照剂量率为0.5kGy/h-20kGy/h，辐照剂量 为50kGy-250kGy，辐照时间为2.5h-500h。 4 CN 111548563 A 说　明　书 2/9 页 所述单体助剂为丙烯酸、丙烯酸钠、丙烯酰胺、苯乙烯、双甲基丙烯酸三乙二醇酯、 双甲基丙烯酸四乙二醇酯、1,6一己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、三 羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲基丙烷三丙 烯酸酯、氰尿酸三烯丙酯、季戊四醇四丙烯酸酯和季戊四醇四甲基丙烯酸酯中的一种或几 种的混合物。 所述热稳定剂为Irganox  1076。 所述一种木质素增强聚丙烯复合材料的制备方法按照以下步骤进行： 一、预辐照聚丙烯粉末的制备：将聚丙烯粉末密封入PE袋中在辐照剂量率为5kGy/ h-102kGy/h、辐照剂量为0.1kGy-10kGy的条件下辐照0.001h-2h，即得预辐照聚丙烯粉末。 二、预辐照木质素制备：将木质素密封入PE袋中并进行电子束处理，其中所述的电 子束处理参数为：辐照剂量率为5kGy/h-102kGy/h，辐照剂量为100kGy-400kGy，辐照时间为 1h-80h，即得预辐照木质素。 三、预辐照羧基丁腈橡胶乳液制备：将羧基丁腈橡胶乳液密封入PET瓶中并进行 γ-射线处理，其中所述的行γ-射线处理参数为：辐照剂量率为0.5kGy/h-20kGy/h，辐照剂 量为50kGy-250kGy，辐照时间为2.5h-500h，即得预辐照羧基丁腈橡胶乳液。 四、将预辐照聚丙烯粉末、聚丙烯树脂、木质素、预辐照木质素、预辐照羧基丁腈橡 胶乳液、单体助剂和热稳定剂放入转矩流变仪中共混，设定剪切速率为50-100转/分，温度 为180℃-220℃下混合5-20分钟，造粒，得到木质素增强聚丙烯复合材料。 步骤四中所述的单体助剂为丙烯酸、丙烯酸钠、丙烯酰胺、苯乙烯、双甲基丙烯酸 三乙二醇酯、双甲基丙烯酸四乙二醇酯、1,6一己二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二 乙烯基苯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化三羟甲 基丙烷三丙烯酸酯、氰尿酸三烯丙酯、季戊四醇四丙烯酸酯和季戊四醇四甲基丙烯酸酯中 的一种或几种的混合物。 步骤四中所述的热稳定剂为Irganox  1076。 步骤四中所述的聚丙烯树脂与预辐照聚丙烯粉末的质量比为100∶(0.5～10)；所 述的聚丙烯树脂与木质素的质量比为100∶(0.5～35)；所述的聚丙烯树脂与预辐照木质素 的质量比为100∶(0.5～5)；所述的聚丙烯树脂与预辐照羧基丁橡胶乳液的质量比为100∶(1 ～15)；所述的聚丙烯树脂与单体助剂的质量比为100∶(0.1～5)；所述的聚丙烯树脂与热稳 定剂的质量比为100∶(0.1～2)。 本发明的有益效果是： 本发明利用聚丙烯、预辐照聚丙烯、木质素、预辐照木质素、预辐照羧基丁腈橡胶 乳液、单体助剂及热稳定剂于转矩流变仪中捏合，设定转速、温度和时间熔融反应共混制备 木质素增强聚丙烯复合材料。通过辐照产生活性中心、无需外加引发剂、体系纯净，辐照效 果重复性好，性能稳定。木质素的主要作用有：一、木质素属极性大分子表面活性剂，在反应 中提供极性环境，促进极性单体和羧基丁腈胶乳分散；二、木质素分子中含有大量受阻酚结 构，能够稳定自由基，熔融过程中抑制聚丙烯基体主链降解，同时具有耐光和热老化性能； 三、木质素分子中含有大量羟基和苯环结构可与其他组分间形成分子内或分子间氢键或π- π键作用。而单体助剂能够强化聚丙烯与木质素、聚丙烯与羧基丁腈橡胶、木质素与羧基丁 腈橡胶界面结合，提高相容性，同时修复聚丙烯断链促进羧基丁腈橡胶和木质素在聚丙烯 5 CN 111548563 A 说　明　书 3/9 页 基体中的分散均匀性和稳定性。本方法设计思路巧妙、新颖，加工工艺简单、能耗低、产品结 构可调控，解决现有技术制备木质素增强聚丙烯复合材料的技术瓶颈，在生产和实际应用 中具有明显的技术优势和产品竞争力。 经验证，本发明制备的木质素/聚丙烯复合材料冲击强度较纯聚丙烯高出3倍，发 泡倍率高达44倍。 本发明用于制备木质素增强聚丙烯复合材料。 附图说明 图1为对比实验一制备的聚丙烯树脂Ⅰ的扫描电镜图； 图2为对比实验二制备的聚丙烯树脂Ⅱ的扫描电镜图； 图3为对比实验三制备的聚丙烯树脂Ⅲ的扫描电镜图； 图4为实施例三制备的木质素增强聚丙烯复合材料的扫描电镜图； 图5为对比实验一制备的聚丙烯树脂Ⅰ、对比实验二制备的聚丙烯树脂Ⅱ、对比实 验三制备的聚丙烯树脂Ⅲ和实施例三制备的木质素增强聚丙烯复合材料的(η*)-ω关系曲 线图；其中1为对比实验一，2为对比实验二，3为对比实验三，4为实施例三； 图6为对比实验一制备的聚丙烯树脂Ⅰ、对比实验二制备的聚丙烯树脂Ⅱ、对比实 验三制备的聚丙烯树脂Ⅲ和实施例三制备的木质素增强聚丙烯复合材料的G′-ω关系曲线 图；其中1为对比实验一，2为对比实验二，3为对比实验三，4为实施例三。