本发明提供一种脲醛改性木质素高分子相容添加剂的制备与应用，属于高分子材料及其改性领域；解决现有技术中原有木质素分子结构中极性基团不足，难以和极性聚合物相容、影响木质素-极性高聚物复合材料性能所带来的缺陷；本发明以木质素或它的衍生物为主要原料，与醛、尿素进行缩聚放映得到脲醛改性木质素；该改性木质素可以作为高分子相容添加剂，对高分子材料进行改性。本发明使用的原料中尿素、甲醛都是非常廉价的化工原料，使用脲醛改性木质素改性高分子材料，既扩大了可再生资源木质素的应用范围，又可以进一步降低高分子复合材料的成本；并且加工工艺简单、容易实施，改性效果良好。
1.一种脲醛改性木质素高分子相容添加剂的制备方法，其特征在于：所述添加剂的原料配方中各组分的重量份数包括：水 50-80份木质素或它的衍生物 5-30份醛 8-40份尿素 8-35 份碱催化剂 0.2-2.5份酸 0.4-3.0份所述的木质素为溶剂型木质素，是采用溶剂法从木片，竹子，草木秸秆或果壳为生物质原料提取的，或由所述生物质原料发酵制备生物天然气、乙醇、丁醇、丙酮或提取功能性多糖的残渣中提取得到的新型天然高分子材料；
所述木质素的衍生物为溶剂型木质素衍生物，是经过所述溶剂型木质素与醛类、环氧化合物、异氰酸酯或酚类的化学反应形成的；
1）用氢氧化钠或氢氧化钾加水配制重量百分比2%的碱溶液；
2）按照所述配比称取添加需要用量的木质素或它的衍生物和水，用2%的碱溶液调节溶液至pH=10.0-12.0；
3）再按照所述配比称取、添加所需的醛，加热升温至75-95℃，反应0.5-2.0h；
4）在步骤3）的反应物中加入按照所述原料配比中需要用量的尿素，再继续反应
5）加酸调节步骤4）反应物的pH值至4.5-6.0，在75-95℃温度条件下缩聚反应
6）出料：步骤5）缩聚反应完成后的反应物再加酸调pH=2.0-3.0，使其沉降，抽滤，烘干，得到脲醛改性木质素，即为脲醛改性木质素高分子相容添加剂。
2.根据权利要求1所述的脲醛改性木质素高分子相容添加剂的制备方法，其特征在于：所述的碱催化剂为重量百分比2%的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。
3.根据权利要求1所述的脲醛改性木质素高分子相容添加剂的制备方法，其特征在于：所述酸为盐酸，硫酸，磷酸或醋酸中的一种。
4.根据权利要求1所述的脲醛改性木质素高分子相容添加剂的制备方法，其特征在于：所述的醛为甲醛，乙醛或多聚甲醛。
5.一种如权利要求1所述方法制备的脲醛改性木质素高分子相容添加剂的用途，其特征在于：所述脲醛改性木质素高分子相容添加剂作为高分子材料的改性剂，与高分子材料的其它原料互混后经过所述高分子材料相应的制备流程得到改性的高分子材料。
6.根据权利要求5所述的脲醛改性木质素高分子相容添加剂的用途，其特征在于：所述高分子材料为PVC、ABS、聚乳酸或聚己内酯中的一种。
7.根据权利要求5所述的脲醛改性木质素高分子相容添加剂的用途，其特征在于：（1）当高分子材料为PVC时，所述脲醛改性木质素高分子相容添加剂的使用方法如下：原料包括，按照重量份数：PVC 100份，三盐基硫酸铅3份，硬脂酸2份，硬脂酸钙3份，硬脂酸锌1份，脲醛改性木质素高分子相容添加剂 5-20 phr；
按照原料配比，将原料入高速混合机混合均匀，然后将混合好的物料在开放式炼塑机上均匀混合塑炼，最后经压制成型后制得改性PVC复合材料；
制备条件：混炼温度，即双辊温度：160℃； 混炼时间：10min；
（2）当高分子材料为ABS时，所述脲醛改性木质素高分子相容添加剂的使用方法如下：原料包括，按照重量份数：ABS 100份； 脲醛改性木质素高分子相容添加剂用量按照两者总量的17.5-29.8wt%；
按照原料配比，第一步将ABS与脲醛改性木质素高分子相容添加剂在双辊开炼机上预混合，第二步再用注塑机进行注塑；得到改性的ABS复合材料；
所述ABS预混合前在电热鼓风干燥箱中于85℃下干燥4h；
前辊温度：140℃ 后辊温度：130℃双辊塑开炼机升到设定温度后，加入混合好的原料，混炼薄通均匀，用时4～5min，加宽混炼1～2min，再薄通1～2min，待物料色泽均匀时下片，整个过程用时10min；将打好的片用破碎机破碎造粒注塑机注射标准样条，四段加热区对应温度如下：
（3）当高分子材料为聚乳酸时，所述脲醛改性木质素高分子相容添加剂的使用方法如下：原料包括，按照重量份数：聚乳酸60-72份； 脲醛改性木质素高分子相容添加剂
将聚乳酸和脲醛改性木质素高分子相容添加剂分别置于鼓风干燥器内于90℃下干燥
2个小时；将干燥好的脲醛改性木质素高分子相容添加剂磨成300目，备用；按照所述配比，称取聚乳酸和300目脲醛改性木质素高分子相容添加剂；将配好的原料混合，用密炼机进行密炼；
密炼机的工作参数为：四个加热区温度均为190℃，转速为40r/min；密炼好后将所得样品置于鼓风干燥器内于90℃下干燥2个小时，除去水分；将干燥好后的样品置于4mm厚的平板模具，后将模具置于真空干燥器内，于220℃下抽真空加热1小时，后停止加热，放气，待冷却后取出样品；将4mm厚的样片置于2mm厚的平板模具内，于175℃下在烘箱内烘
25min，待样品软化后盖上平板盖子，用平板硫化机压，压力为15Mpa；待模具冷却后打开模具，取出样品；得到聚乳酸改性复合材料；
（4）当高分子材料为聚己内酯时，所述脲醛改性木质素高分子相容添加剂的使用方法如下：原料包括，按照重量份数：聚己内酯100份，脲醛改性木质素高分子相容添加剂5-15份；
聚己内酯和脲醛改性木质素高分子相容添加剂共混制备复合材料：将聚己内酯置于真空干燥箱内于45℃下真空干燥1h，将磨成300目的添加剂置于鼓风干燥箱内于70℃下干燥5h；按照原料配比称取的聚己内酯和添加剂；将配好的原料用转矩流变仪进行密炼，转矩流变仪四个加热区的温度均设为90℃，转速为40r/min；密炼15 min后，打开密炼室，取出样品，即得聚己内酯改性复合材料。
脲醛改性木质素高分子相容添加剂的制备与应用
技术领域
[0001] 本发明属于高分子材料及其改性领域，更具体涉及一种脲醛改性木质素高分子相容添加剂的制备与应用。
[0002] 背景技术
[0003] 随着高分子科学的发展，高分子材料成为人们衣、食、住、行不可或缺的重要材料。但是大部分高聚物都是依赖石油化学产品衍生而来。石油、煤炭等矿物、化石原料资源日益减少，可再生资源的开发、应用成为人们关注的目标。复合材料发展迅速，但是材料的相溶性直接影响极性不同原料的复合效果，单纯木质素和其他高分子材料复合时，复合材料的某些性能不佳。为更好地利用生物质资源、降低生产成本，本专利选用溶剂型木质素及其衍生物制备高分子相容添加剂。溶剂型木质素相比其他方法提取的木质素，在结构上含有丰富的酚羟基，并能较好的保留各种活性基团，具有更高的化学活性。木质素与甲醛、尿素的缩合反应机理如下：
[0004]
[0005] 脲醛改性木质素衍生物的分子结构如下图所示：
[0006]
[0007] 溶剂型木质素苯环上面的活泼氢为其与甲醛反应提供了基础，尿素和甲醛反应的产物和木质素甲醛反应产物进一步缩合，得到的脲醛改性木质素衍生物的极性增强，增加与带有极性基团高聚物的相容性，提高复合材料的性能。
[0008] 发明内容
[0009] 本发明的目的是提供利用溶剂型木质素或它的衍生物经过脲醛缩聚改性产物为主要原料的高分子相容添加剂的制备及其应用方法；解决现有技术中原有木质素分子结构中极性基团不足，难以和极性聚合物相容、影响木质素-极性高聚物复合材料性能所带来的缺陷；尿素、甲醛都是非常廉价的化工原料，使用脲醛改性木质素改性高分子材料，既扩大了可再生资源木质素的应用范围，又可以进一步降低高分子复合材料的成本；并且加工工艺简单、容易实施，改性效果良好。
[0010] 本发明的技术方案如下：
[0011] (一)原料配方：
[0012] 水 50-80份
[0013] 木质素或它的衍生物 5-30份
[0014] 醛 8-40份
[0015] 尿素 8-35份
[0016] 碱催化剂 0.2-2.5份
[0017] 酸 0.4-3.0份
[0018] (二)制备工艺：
[0019] 1)用氢氧化钠或氢氧化钾加水配制重量百分比2％的碱溶液；
[0020] 2)按照所述配比称取添加需要用量的木质素或它的衍生物和水，用2％的碱溶液调节溶液至pH＝10.0-12.0；
[0021] 3)再按照所述配比称取、添加所需的醛，加热升温至75-95℃，反应0.5-2.0h； [0022] 4)在步骤3)的反应物中加入按照所述原料配比中需要用量的尿素，再继续反应1.0-1.5h；
[0023] 5)加酸调节步骤4)反应物的pH值至4.5-6.0，在75-95℃温度条件下缩聚反应15-80min；
[0024] 6)出料：步骤5)缩聚反应完成后的反应物再加酸调pH＝2.0-3.0，使其沉降，抽滤，烘干，得到脲醛改性木质素，即为脲醛改性木质素高分子相容添加剂。 [0025] 本发明的脲醛改性木质素高分子相容添加剂的用途：所述脲醛改性木质素高分子相容添加剂作为高分子材料的改性剂，与高分子材料的其它原料互混后经过所述高分子材料相应的制备流程得到改性的高分子材料。
[0026] 本发明的显著优点：
[0027] 本发明采用的溶剂型木质素是从生物质原料或经过生物炼制制备生物天然气、功能性多糖或生物酒精的残渣中采用溶剂法分离提取的木质素，提取过程没有经过高温、高压等工序，较好地保留了天然木质素的化学活性，得到的木质素纯度高，其灰分含量小于3％，远远低于造纸工业得到的木质素磺酸钙或碱木素。溶剂型木质素的原料是可以利用农林废弃物或生物质炼制产业的废弃残渣，制造成本较低。
[0028] 由于溶剂型木质素较好地保留了天然木质素的化学活性。在一定的条件下，溶剂型木质素可以制得醛类，酚类，环氧化或异氰酸酯衍生物，可以根据不同类型高聚物相容剂的需要，挑选合适类型的溶剂型木质素或它的衍生物制备相应的相容剂。 [0029] 溶剂型木质素及其衍生物作为制备高分子相容剂的重要原料可以减少石油化工原料的用量，可以充分利用木质素可再生资源，有利于可持续发展。
[0030] 溶剂型木质素或其衍生物制备脲醛改性木质素高分子相容剂中脲醛组分的含量可根据高分子相容剂性能的需要决定，一般可在10-60％之间，其结果大大改善了木质素和极性高聚物之间的亲和性能，提高木质素-高聚物复合材料的力学性能，与单纯木素相比，脲醛改性木质素衍生物添加剂不仅加工、使用方便，而且可以扩大木质素改性聚合物的应用范围，提高可再生资源产品的竞争力。
[0031] 本发明的溶剂型木质素相比其他方法提取的木质素，在结构上含有丰富的酚羟基，并能较好的保留各种活性基团，具有更高的化学活性。溶剂型木质素苯环上面的活泼氢为其与甲醛反应提供了基础，尿素和甲醛反应的产物和木质素甲醛反应产物进一步缩合，得到的脲醛改性木质素衍生物的极性增强，增加与带有极性基团高聚物的相容性，与未经改性的木质素相比，极性高聚物和脲醛改性木质素复合材料之间的相容性得到改善，大大提高了复合材料的力学性能。
附图说明
[0032] 图1是本发明应用实施例2中采用注塑机进行注塑的工艺流程图。 具体实施方式
[0033] 制备方法的具体步骤为：
[0034] 1)用氢氧化钠或氢氧化钾加水配制重量百分比2％的碱溶液；
[0035] 2)按照所述配比称取添加需要用量的木质素或它的衍生物和水，用2％的碱溶液调节溶液至pH＝10.0-12.0；
[0036] 3)再按照所述配比称取、添加所需的醛，加热升温至75-95℃，反应0.5-2.0h； [0037] 4)在步骤3)的反应物中加入按照所述原料配比中需要用量的尿素，再继续反应1.0-1.5h；
[0038] 5)加酸调节步骤4)反应物的pH值至4.5-6.0，在75-95℃温度条件下缩聚反应15-80min；
[0039] 6)出料：步骤5)缩聚反应完成后的反应物再加酸调pH＝2.0-3.0，使其沉降，抽滤，烘干，得到脲醛改性木质素，即为脲醛改性木质素高分子相容添加剂。 [0040] 其中：
[0041] 碱催化剂为重量百分比2％的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。
[0042] 酸为为盐酸，硫酸，磷酸或醋酸中的一种。
[0043] 醛为甲醛，乙醛或多聚甲醛。
[0044] 木质素为溶剂型木质素，是采用溶剂法从木片，竹子，草木秸秆或果壳为生物质原料提取的，或由所述生物质原料发酵制备生物天然气、乙醇、丁醇、丙酮或提取功能性多糖的残渣中提取得到的新型天然高分子材料。
[0045] 木质素的衍生物为溶剂型木质素衍生物，是经过所述溶剂型木质素与醛类、环氧化合物、异氰酸酯或酚类的化学反应或溶剂型木质素与其他高分子单体接枝共聚形成的。 [0046] 本发明所用原料中的溶剂型木质素或它的衍生物已经是本领域的现有技术，比如在以下文献中已经详细记载：如木质素可以是由从木材、竹子、草木秸杆或果壳等农作物原料发酵制备酒精或功能性多糖的残渣中提取得到的(详见中国发明专利，“酶解木质素的分离提取方法”，国家发明专利ZL 200510099747.8；“酶解木质素的有机分离提取方法”，国家发明专利申请号2006101438894)。文献“刘晓玲、程贤甦；酶解木质素的分离与结构研究；纤维素科学与技术，2007年9月第3期，41-51页”就详细的记载了采用两种方法从酶解玉米秸秆制备能源酒精的残渣中分离得到酶解木质素；Chen Yunping，Cheng Xiansu.Separation and Characteristic Analysis of Steam-exploded Lignin from CornstalksResidue.，Vol.45，(5)，693-696(SCI收录).；FangRun，Cheng Xiansu，Fu Jian，Zheng Zuanbin.Research on the GraftCopolymerization of EH-lignin with Acrylamide，《Natural Science》Volume
1.(1).17-22，2009；Cheng Xiansu，Separation and Properties of EnzymaticHydrolysis Lignin，GSC-AON 2007，第一届亚太绿色、可持续化学国际会议论文集，136，2007年3月，日本东京)；
[0047] 该木质素也可以是是通过高沸醇溶剂法从植物原料中提取出来的高沸醇木质素。 [0048] 本发明的木质素的衍生物可以是原料为上述专利方法制得的木质素，利用酶解木质素的 活性基团与醛类、酚类、环氧类，异氰酸酯、胺类或卤化反应获得的衍生物，或酶解木质素与其他高分子单体形成接枝产物或与其他高分子乳液共沉降形成复合物。其制备方法参见有关文献，如酶解木质素聚氨酯的原料配方及其制备方法，国家发明专利申请号200610069531.1；酶解木质素环氧树脂的原料配方及其制备方法国家发明专利申请号200610069529.4；或其他参考文献，如蒋挺大编著的《木质素》化学工业出版社2001年版。 [0049] 本发明所述的溶剂型木质素和它的衍生物均可以按照(但不仅限于上述的文献记载)现有技术中(如以上)记载的制备方法制备或者购买市面已有的。
[0050] 原料与仪器设备：
[0051] 聚氯乙烯(PVC)：PVC-SG，芜湖融汇化工有限公司；酶解木质素：120目，山东龙力生物科技有限公司提供；木质素磺酸钙：广州造纸厂提供；尿素：分析纯，上海公亿化学试剂有限公司；甲醛：分析纯，汕头市西陇化工厂有限公司；乙醛：试剂级，苏州万隆化学试剂有限公司；多聚甲醛：工业级，山东银河机械化工有限公司；聚乳酸：PLA-REVODE101，浙江海正生物材料股份有限公司；三盐基硫酸铅、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙及其他添加剂：工业品，市售。电热恒温鼓风干燥箱：DHG-9036A，上海精宏实验设备有限公司；傅里叶红外光谱仪：FTIR-8400S，日本岛津公司；高速混合机：SHR-10A，张家港市轻工机械厂有限公司；开放式炼塑机：SK-160B，上海橡胶机械厂；平板硫化机：QLB-D，宜兴市轻工机械厂；电子万能试验机：CMT1604，深圳新三思材料检测有限公司；电子简支梁冲击试验机：XXJD-5，承德市金建检测仪器有限公司；热变形、维卡软化点温度测定仪：XRW-300，承德市金建检测仪器有限公司；扫描电子显微镜：XL30E，荷兰PHILIPS公司。XNZ-I型转矩流变仪，吉林大学科教仪器厂。
[0052] 实施例1：
[0053] 称取15g干燥好的酶解木质素，放入盛有225mL重量百分比浓度2％NaOH溶液的500ml三颈瓶中，搅拌15min，使酶解木质素完全溶解在NaOH溶液中；加入33mL、重量百分比浓度37％甲醛溶液，水浴加热升温至80℃，回流搅拌反应1h后，加入24.3g尿素，继续反应1小时；反应结束后缓慢加入重量百分比浓度12％的盐酸溶液，调节pH值至3左右，静置沉淀，倾倒出上层清液，离心分离，沉淀物用去离子水水洗三次，再把所得产物放入干燥箱中于80℃下烘干至恒重，即得40.5g脲醛改性酶解木质素。
[0054] 实施例2：
[0055] 制备木质素衍生物：量取21ml环氧氯丙烷，加入干净的250ml三口烧瓶中(容器中)，称取5克酶解木质素，倒入烧瓶容器中，升温至50℃，搅拌30min，让木质素与环氧氯丙烷充 分溶解混合，在20分钟内加完0.8ml重量百分比浓度30％NaOH溶液，升温到5560℃，搅拌回流1小时，升温到70℃，在20分钟，内加完2ml重量百分比浓度30％的NaOH溶液，再搅拌回流1小时，减压蒸出过量的环氧氯丙烷，得到10ml环氧氯丙烷和不溶于水、且具有一定弹性的棕色固体，经水洗烘干得10.85克脆性棕色固体酶解木质素环氧树脂。 [0056] 将10.85克脆性棕色固体酶解木质素环氧树脂放入盛有210mL重量百分比浓度2％NaOH溶液的500ml三颈瓶中，搅拌25min，使酶解木质素完全溶解在NaOH溶液中；加入
26mL、重量百分比浓度37％甲醛溶液，水浴加热升温至85℃，回流搅拌反应1.5h后，加入
21.5g尿素，继续反应1小时；反应结束后缓慢加入重量百分比浓度12％的盐酸溶液，调节pH值至3左右，静置沉淀，倾倒出上层清液，离心分离，沉淀物用去离子水水洗三次，再把所得产物放入干燥箱中于80℃下烘干至恒重，即得34.5g脲醛改性酶解木质素。 [0057] 实施例3：
[0058] 称取10g干燥好的氯化酶解木质素，放入盛有150mL重量百分比浓度2％NaOH溶液的500ml三颈瓶中，搅拌15min，使酶解木质素完全溶解在NaOH溶液中；加入11mL、重量百分比浓度37％甲醛溶液，水浴加热升温至78℃，回流搅拌反应1.5h后，加入10.3g尿素，继续反应1小时；反应结束后缓慢加入重量百分比浓度12％的盐酸溶液，调节pH值至3左右，静置沉淀，倾倒出上层清液，离心分离，沉淀物用去离子水水洗三次，再把所得产物放入干燥箱中于80℃下烘干至恒重，即得19.2g脲醛改性氯化酶解木质素。
[0059] 实施例4：
[0060] 称取15g干燥好的酶解木质素，放入盛有225mL重量百分比浓度2％NaOH溶液的500ml三颈瓶中，搅拌15min，使酶解木质素完全溶解在NaOH溶液中；加入40mL、重量百分比浓度30％乙醛溶液，水浴加热升温至80℃，回流搅拌反应1h后，加入26.5g尿素，继续反应1小时；反应结束后缓慢加入重量百分比浓度12％的盐酸溶液，调节pH值至3左右，静置沉淀，倾倒出上层清液，离心分离，沉淀物用去离子水水洗三次，再把所得产物放入干燥箱中于80℃下烘干至恒重，即得42.5g脲醛改性酶解木质素。
[0061] 实施例5：
[0062] 称取15g干燥好的酶解木质素，放入盛有225mL重量百分比浓度2％NaOH溶液的500ml三颈瓶中，搅拌15min，使酶解木质素完全溶解在NaOH溶液中；加入14g多聚甲醛粉末，水浴加热升温至80℃，回流搅拌反应1h后，加入28.3g尿素，继续反应1小时；反应结束后缓慢加入重量百分比浓度12％的盐酸溶液，调节pH值至3左右，静置沉淀，倾倒出上层清液，离心分离，沉淀物用去离子水水洗三次，再把所得产物放入干燥箱中于80℃下烘干至恒重，即得 45.5g脲醛改性酶解木质素。
[0063] 对比实施例1：
[0064] 称取15g干燥好的木质素磺酸钙，放入盛有225mL重量百分比浓度2％NaOH溶液的500ml三颈瓶中，搅拌15min，使酶解木质素完全溶解在NaOH溶液中；加入33mL、重量百分比浓度37％甲醛溶液，水浴加热升温至80℃，回流搅拌反应1h后，加入24.3g尿素，继续反应1小时；反应结束后缓慢加入12％的盐酸溶液，调节pH值至3左右，静置沉淀，倾倒出上层清液，离心分离，沉淀物用去离子水水洗三次，再把所得产物放入干燥箱中于80℃下烘干至恒重，即得11.01g脲醛改性酶解木质素。与实施例1相比，相同的投料量、相同的原料重量比得到的产物，只有实施例1的四分之一，没有实际应用价值。
[0065] 应用实施例
[0066] 其中所称的“脲醛改性酶解木质素”均为本发明制备得到的脲醛改性木质素高分子相容添加剂。
[0067] 应用实施例1：酶解木质素和脲醛改性木质素-PVC复合材料的性能对比 [0068] PVC加工的基本配方与工艺条件：PVC 100g，三盐基硫酸铅3g，硬脂酸2g，硬脂酸钙3g，硬脂酸锌1g，氯化木质素或木质素变量。PVC与木质素混炼温度(双辊温度)：160℃；混炼时间：10min
[0069] 实验分别取不同比例的酶解木质素和脲醛改性酶解木质素按配方分别与PVC、三盐、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙等添加剂送入高速混合机混合均匀，然后将混合好的物料在开放式炼塑机上均匀混合塑炼，最后经压制成型后制得板材样片，与其进行共混，测试共混物的力学性能，实验结果如表1所示。表
[0070] 表1.酶解木质素、脲醛改性酶解木质素用量对聚氯乙烯性能的影响 [0071]
[0072] 对比添加不同份数的PVC/酶解木质素和PVC/脲醛改性酶解木质素的力学性能，可以看出，PVC/脲醛改性酶解木质素共混物在拉伸强度和冲击强度上都比PVC/酶解木质素共混物高，这说明脲醛改性酶解木质素改善了酶解木质素分子的极性，在与PVC共混时明显改善了两者 的相容性。
[0073] 应用实施例2：脲醛改性酶解木质素的添加量对ABS/酶解木质素复合材料力学性能的影响：
[0074] 为了能够使脲醛改性酶解木质素与ABS混合的更均匀，我们是采用了两个步骤进行混合，第一步是ABS与脲醛改性酶解木质素在双辊开炼机上预混合，第二步再用注塑机进行注塑(注塑机注塑过程也相当于一次混合)，整个流程图1：
[0075] 注：ABS粒料使用前在电热鼓风干燥箱中于85℃下干燥4h
[0076] 工艺参数：
[0077] (1)双辊开炼机混炼
[0078] 前辊温度：140℃ 后辊温度：130℃
[0079] 双辊塑开炼机升到设定温度后，加入混合好的原料，混炼薄通均匀，用时4～5min，加宽混炼1～2min，再薄通1～2min，待物料色泽均匀时下片，整个过程用时大约
10min；将打好的片用破碎机破碎造粒
[0080] (2)注塑机注射标准样条，四段加热区对应温度如下：
[0081] 喷嘴 三区 二区 进料口
[0082] 195℃ 195℃ 185℃ 185℃
[0083] 对样片进行力学性能测试，结果如下表2所示(表中的数据均为脲醛氯化木质素添加量为10份时所得的结果)
[0084]ABS/份 脲醛改性酶解木质素 含量/wt％ 拉伸强度/MPa 冲击强度/(kJ/m2)
100 0 46.26 3.47
100 17.5 48.73 3.71
100 22.5 47.94 3.83
100 29.8 47.82 3.97
[0085] (表2中的脲醛改性酶解木质素的百分数是按照ABS和脲醛改性酶解木质素两者总量的重量百分数)
[0086] 从表2中可以看出，脲醛改性木质素含量对拉伸强度的影响还不是很大，而随着脲醛改性木质素含量的增大，ABS树脂的冲击强度则有所提高，ABS树脂是一种比较高档、综合性能优良的工程塑料，脲醛改性木质素的成本仅有ABS树脂的三分之一，能够部分替代ABS原料，进 一步改善它的某些性能有实际应用的价值。
[0087] 应用实施例3：脲醛改性木质素-聚乳酸复合材料性能对比
[0088] (1)将聚乳酸和酶解木质素或脲醛改性木质素分别置于鼓风干燥器内于90℃下干燥2个小时；
[0089] (2)将干燥好的酶解木质素或脲醛改性木质素磨成300目，备用； [0090] (3)按照表3-1中的配比，称取一定量的聚乳酸和300目酶解木质素或脲醛改性木质素；
[0091] (4)将配好的原料用密炼机进行密炼，密炼机的工作参数为：四个加热区温度均为190℃，转速为40r/min；
[0092] (5)密炼好后将所得样品置于鼓风干燥器内于90℃下干燥2个小时，除去水分； [0093] (6)将干燥好后的样品置于4mm厚的平板模具，后将模具置于真空干燥器内，于220℃下抽真空加热1小时，后停止加热，放气，待冷却后取出样品；
[0094] (7)将4mm厚的样片置于2mm厚的平板模具内，于175℃下在烘箱内烘25min，待样品软化后盖上平板盖子，用平板硫化机压，压力为15Mpa；
[0095] (8)待模具冷却后打开模具，取出样品；
[0096] (9)用刀具切样，待测力学性能。
[0097] 样片拉伸性能测试
[0098] 按GB/T1040-92要求将得样品切成哑铃形样条，用GMT6104型微机控制电子万能试验机测试其拉伸强度，拉伸速度20mm/min。
[0099] 表3-1聚乳酸/木质素复合材料配方
[0100]配方一 聚乳酸75克
配方二 聚乳酸72克+1.47克(2％)酶解木质素
配方三 聚乳酸70克+3.68克(5％)酶解木质素
配方四 聚乳酸65克+7.22克(10％)酶解木质素
配方五 聚乳酸72克+1.47克(2％)脲醛改性酶解木质素
配方六 聚乳酸70克+3.68克(5％)脲醛改性酶解木质素
配方七 聚乳酸65克+7.22克(10％)脲醛改性酶解木质素
[0101] 表3-2聚乳酸/木质素或脲醛改性木质素复合材料性能(试验标准GB/T1040-92)
[0102]
[0103]
[0104] 比较酶解木质素和脲醛改性酶解木质素-聚乳酸复合材料的性能，可以看出脲醛改性木质素由于含有更多极性官能团，与酶解木质素相比，脲醛改性木质素和聚乳酸形成复合材料具有更好的力学性能，而脲醛改性酶解木质素也是可自然降解的材料，成本比聚乳酸低50％以上，具有推广应用的价值。
[0105] 应用实施例4：脲醛改性氯化木质素聚己内酯复合材料性能对比聚己内酯-脲醛改性氯化木质素复合材料制备工艺过程分为两步：第一步：聚己内酯和脲醛改性氯化木质素共混制备聚己内酯/脲醛改性氯化木质素复合材料，第二步：将第一步制备好的复合材料做成标准样条测试力学性能。具体工艺参数如下：
[0106] 聚己内酯和脲醛改性氯化木质素共混制备复合材料：(1)将聚己内酯置于真空干燥箱内于45℃下真空干燥1h，将磨成300目的脲醛改性氯化木质素置于鼓风干燥箱内于70℃下干燥5h；(2)按实验配方称取一定量的聚己内酯和脲醛改性氯化酶解木质素；(3)将配好的原料用转矩流变仪进行密炼，转矩流变仪四个加热区的温度均设为90℃，转速为
40r/min；(4)密炼约15min后，打开密炼室，取出样品，即得聚己内酯/脲醛改性氯化木质素复合材料。
[0107] 标准样条制备
[0108] (1)将密炼好后得到的复合材料样品置于鼓风干燥箱内于50℃下干燥2h，尽量除去水分；(2)将干燥好后的样品置于4mm厚的平板模具内，后将模具放入真空干燥箱内，于95℃下熔融抽真空加热1h(尽量除去样品内的水分，防止样片内产生气泡)，后停止加热，放气，待冷却后取出样片；(3)将4mm厚的样片置于2mm厚的平板模具内，然后将模具置于
90℃的平板硫化机上预热10min后，加压至10MPa，保压1min、放气，如此重复三次；最后保压3min，随后取出模具冷压30min，待冷却后，取出2mm后的标准样片；(4)用刀具在2mm厚的样片上切取标准样条，测试样片的拉伸强度。
[0109] 表3.聚己内酯(PCL)与脲醛改性氯化酶解木质素共混初步数据
[0110]PCL/份 脲醛改性氯化木质素/份 拉伸强度/MPa
100 0 11.07
100 5 13.33
100 10 14.31
100 15 14.22
[0111] 随着脲醛改性氯化酶解木质素用量的增加，材料的拉伸强度呈上升趋势，从实验过程和实验数据来看，脲醛改性氯化酶解木质素和聚己内酯(PCL)复合物的相容性比较好，酶解木质素和聚己内酯都是可以自然降解的高分子材料，而且聚己内酯成本也比较高，利用脲醛改性氯化酶解木质素改性还可以降低成本，有应用价值。
