一种异氰酸酯接枝改性汉麻秆芯粉的制备方法
技术领域
本发明属于材料领域。具体涉及一种异氰酸酯接枝改性汉麻秆芯粉的制备方法。
背景技术
汉麻秆芯作为一种自然界可获取的天然资源，具有广泛的来源并且性价比高，价格较低，符合人们对材料的需求，是一种可再生资源，目前，很多研究者将它作为一种高分子填料。在现在的经济发展趋势下，可再生资源相比于石油等不可再生资源具有相当大的潜力，汉麻杆芯作为高分子材料的填料，可以降低其成本，提高复合材料的力学强度，这种应用近年来不断地受到研究者的重视。
近年来，随着人们对发展可生物降解、可持续和可回收材料的需求不断增加，汉麻杆芯粉在复合材料中的应用也越来越多，汉麻杆芯粉有汉麻杆芯由粉碎机多次粉碎制得，汉麻全杆由韧皮部、杆芯部、髓部三部分组成，汉麻杆茎在剥除了韧皮之后，剩余部分就是汉麻的杆芯，其占汉麻全杆重量的79.92％，杆芯部纤维较短，平均长度为0.62mm。汉麻杆芯的纤维素含量与阔叶木接近，高于竹子中的纤维素含量。汉麻杆芯可用于与塑料基质进行复合，进而提高复合材料的硬度。但是汉麻杆芯所含纤维有着可变性的缺点，需要进行表面处理，进而提高其与热塑性、热固性和生物可降解基质制成的复合材料的力学性能。所以，将汉麻杆芯进行改性处理，降低其亲水性能，以便日后作为高分子材料的补强材料，让其充分发挥作用。
20世纪50年代，热塑性树脂开始快速发展，因可持续发展、加工简单等受到欢迎。不同于热固性塑料，热塑性塑料在复合材料中是以连续相形式存在，而汉麻杆芯中的纤维主要以分散相形式存在，起着填充和增强的作用。这也成为目前汉麻杆芯复合材料的发展方向。
本发明通过异氰酸酯对汉麻秆芯粉进行改性，调节汉麻杆芯粉的亲疏水性，使之更容易与塑料复合。
发明内容
本发明利用甲苯二异氰酸酯对汉麻秆芯粉进行改性，通过烧碱溶液处理除去汉麻杆芯粉表面杂质，露出更多的纤维结构，接着使用异氰酸酯对其进行接枝改性。该方法改变了汉麻秆芯粉的亲疏水性，使其变成具有一定疏水性能的粉末，改善了粉体和塑料基体的相容性。
本发明所涉及的一种异氰酸酯接枝改性汉麻秆芯粉的制备方法，包括下述步骤：将汉麻秆芯粉放置于5％-20％氢氧化钠溶液中，分别浸泡2h-6h，将处理后的汉麻秆芯粉进行抽滤，用蒸馏水清洗至pH为中性为止，取出汉麻秆芯粉，烘干去除水分，将初步处理的汉麻秆芯粉转移至四颈烧瓶中，以无水甲苯作为溶剂，水浴加热，反应温度控制在60-80℃，然后匀速滴加甲苯二异氰酸酯，同时不间断搅拌，在滴加完甲苯二异氰酸酯后，再持续搅拌反应2小时，反应结束后冷却至室温，抽滤、为丙酮作为溶剂洗涤沉淀去除未反应物质，然后烘干得改性汉麻杆芯粉。
实验中所加入的甲苯二异氰酸酯的质量为干燥后的汉麻杆芯粉质量的10％-50％。
本发明的优点如下：
本发明制备出的异氰酸酯接枝改性汉麻秆芯粉，亲水性能变弱，改善了与塑料基体的相容性，使原树脂材料抗冲击强度增大，硬度增加。该制备方法简单，无需高端专业的设备，对温度，压力的要求要求不高，快速节能，成本相对低廉。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：
实例1：称取5g氢氧化钠倒入烧杯中，加蒸馏水至50ml刻度线，配置成10％的氢氧化钠溶液，将4g的汉麻秆芯粉置入10％的氢氧化钠溶液中浸泡3h改性。随后抽滤，用蒸馏水洗至中性，烘干去除水分，转移至250mL四颈烧瓶中，加入无水甲苯，使之没过汉麻秆芯粉，水浴锅温度加热到60℃，匀速滴加2g甲苯二异氰酸酯，5分钟滴完，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续搅拌2h，反应结束后冷却至室温，进行抽滤，反复用水清洗，取用洗净的含有些许水分的汉麻秆芯粉，将汉麻秆芯粉用丙酮溶液浸泡12h，洗去未反应的药品，再次进行抽滤，烘干，得改性汉麻秆芯粉。
实例2：称取5g氢氧化钠倒入烧杯中，加蒸馏水至50ml刻度线，配置成10％的氢氧化钠溶液，将10g的汉麻秆芯粉置入10％的氢氧化钠溶液中浸泡4h改性。随后抽滤，用蒸馏水洗至中性，烘干去除水分，转移至250mL四颈烧瓶中，加入无水甲苯，使之没过汉麻秆芯粉，水浴锅温度加热到70℃，匀速滴加5g甲苯二异氰酸酯，5分钟滴完，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续搅拌2h，反应结束后冷却至室温，进行抽滤，反复用水清洗，取用洗净的含有些许水分的汉麻秆芯粉，将汉麻秆芯粉用丙酮溶液浸泡12h，洗去未反应的药品，再次进行抽滤，烘干，得改性汉麻秆芯粉。
