技术领域
本发明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，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，属化学偶联剂技术领域。
发明背景
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/塑复合材料一农业剩余物/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。
发明内容
本发明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丙烯酸酯 共聚乳液分散异氰酸酯偶联剂的制备方法。
本发明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。
本发明的丙烯酸酯共聚乳液分散异氰酸酯偶联剂的制备方法包括如下步骤：
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。
本发明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。
本发明的丙烯酸酯共聚乳液分散异氰酸酯偶联剂的制备方法，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。
本发明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。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
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，加入辛基酚聚氧乙烯醚1.5kg，加热至70～75℃，30min 后，加入0.5kg的异丙苯过氧化氢引发反应，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0.25kg的异丙苯过氧化氢，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35.4％，粘度 410.4mPa.s，玻璃化温度(Tg)按差示扫描量热法(DSC)测定为-24.2℃，数均分子 量按凝胶渗透色谱法(GPC)测得为8.9×104。
使用时丙烯酸酯共聚乳液和甲苯二异氰酸酯按重量比10∶5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4：
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100kg、丙烯 腈单体30kg和丙烯酸异辛酯单体100kg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380kg，加入辛基酚聚氧乙烯醚2.0kg，加热至70～75℃，30min后， 加入0.3kg的叔丁基过氧化氢引发反应，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，再加入叔丁基过氧化氢0.4kg，升温至80～83℃，保温2h， 调PH值为7，降温出料，所得丙烯酸酯共聚乳液：固含量为38.3％，粘度379.2mPa.s， 玻璃化温度(Tg)按差示扫描量热法(DSC)测定为-23.5℃，数均分子量按凝胶渗透 色谱法(GPC)测得为5.2×104。
使用时丙烯酸酯共聚乳液和异佛尔酮二异氰酸酯按重量比10∶7室温混合得丙烯 酸酯共聚乳液分散异佛尔酮二异氰酸酯偶联剂。
实施例5：丙烯酸酯共聚乳液分散异氰酸酯偶联剂的应用
将实施例1～4制备的占麦秸重量4.5％的丙烯酸酯共聚乳液分散异氰酸酯偶联剂 分别与麦秸和回收聚乙烯共混，麦秸和回收聚乙烯的重量比为80∶20，经铺料、预压、 热压、后处理制得麦秸/回收聚乙烯复合材料，麦秸/回收聚乙烯复合材料的密度为 1.0±0.02g/cm3，该材料的内结合强度＞0.7MPa，2h沸水后内结合强度＞0.25MPa，静曲 强度＞35MPa，弹性模量＞4000MPa，与之相对比的是不加偶联剂的麦秸/回收聚乙烯复合 材料，麦秸和回收聚乙烯的重量比为80∶20，经铺料、预压、热压、后处理制得无偶 联剂的麦秸/回收聚乙烯复合材料，其密度为0.9852g/cm3，该材料的内结合强度仅为 0.1296MPa，2h沸水后内结合强度为0.012 3MPa，静曲强度11.87MPa，弹性模量 1619.2MPa。