[發明專利]CIMV小麥秸稈木質素聚氨酯薄膜的制備方法

無效

• 申請號: 201310091534.5
• 申請日: 2013-03-20
• 公開（公告）號: CN103183801A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 周永紅;王治民;楊曉慧;劉承果;胡麗紅;王娟
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: C08G18/64
• 分類號: C08G18/64;C08G18/48;C08J5/18;C08L75/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐循文

技術領域

本發明屬于木質素應用領域，具體涉及一種CIMV小麥秸稈木質素聚氨酯薄膜的制備方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，聚合物薄膜在國民經濟中的應用越來越廣泛，對薄膜材料使用性能的要求也越來越高。聚氨酯薄膜具有高張力、高拉力、防水透氣性、強韌性和耐老化的性能，并且具有優異的生物和血液相容性以及耐化學藥品性，同時因為其制品易于使用，功能多樣化等原因，使得聚氨酯薄膜得到了迅速的發展，并廣泛應用于醫療衛生、高檔紡織面料、工業等多個領域，深受用戶的歡迎和青睞。

目前，化石資源的日益枯竭是全世界普遍面臨的難題之一，而可再生生物質資源就引起了廣泛的關注，以生物質資源替代化石資源發展化學工業是人類可持續發展的必經之路。木質素是植物界僅次于纖維素的一種最豐富的大分子有機物質，它是由苯丙烷結構單元以一定方式聚合起來的復雜的芳香族聚合物。經研究證明，具有大量的醇羥基和酚羥基的木質素可以代替聚醚多元醇與異氰酸酯發生親核加成反應用于制備聚氨酯材料，這樣不但可以減少對石油產品的依賴性，提高木質素的附加值，而且為聚氨酯工業降低了成本，對聚氨酯工業的發展以及緩減能源危機都具有十分重要的現實意義和戰略意義。

在本發明中，選取有機溶劑型木質素—CIMV小麥秸稈木質素用于制造聚氨酯薄膜。CIMV小麥秸稈木質素是由CIMV公司使用CIMV過程分離出的一種低聚合度，高羥基含量的木質素。該過程是將小麥秸稈混合于一種乙酸、甲酸以及水以體積比為30：55：15的混合溶劑中在105℃下反應3.5h，之后經過濾、調節pH，可以得到50%的紙漿，25%的五碳糖和25%的純度約為95%的木質素。CIMV小麥秸稈木質素有和酶解木質素相同的羥基含量約為5mmol/g，是堿木質素、木質素磺酸鈣等羥基含量的2-3倍，但CIMV小麥秸稈木質素的分散系數較低，分子量較小，因此在DMF等非水相極性溶劑中的溶解性比較好，更適合做聚氨酯薄膜材料。而且在價格上是酶解木質素的一半，將會有更有利的市場發展潛力。

發明內容

解決的技術問題：本發明目的在于提供一種CIMV小麥秸稈木質素聚氨酯薄膜的制備方法。該類聚氨酯薄膜以一種CIMV小麥秸稈木質素為原料，具備高的羥基含量以及低分散性，以及在非水相極性溶劑中好的溶解性，因此無需再次分離或者改性，可直接添加替代聚醚多元醇制備聚氨酯薄膜。

技術方案：CIMV小麥秸稈木質素聚氨酯薄膜的制備方法，步驟為：

（1）CIMV小麥秸稈木質素和聚醚多元醇的混合：稱取5～40質量份的CIMV小麥秸稈木質素溶于有機溶劑中，并加入15～75質量份的聚醚多元醇，在50～60℃攪拌0.5～1h，使其充分混合均勻；

（2）CIMV小麥秸稈木質素聚氨酯薄膜的形成：將40～70質量份的異氰酸酯加入步驟（1）所得的液體混合物中攪拌，在50～75℃下密閉反應1～1.5h后，倒入聚四氟乙烯模具中，將模具置入一個水平臺上，靜置12～24h；

（3）CIMV小麥秸稈木質素聚氨酯薄膜的熟化：將步驟（2）所得的膜放入烘箱中在80～100℃下熟化6h得成品。

所述有機溶劑是由丙酮和DMF按體積比2:3混合的有機溶劑。

所述聚醚多元醇組分是分子中羥基含量為2～3、相對分子質量為600～2000的聚醚多元醇中的一種或幾種的混合物。

所述異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷二異氰酸酯（包括PAPI和MDI）、六亞甲基二異氰酸酯（HDI）或異佛爾酮二異氰酸酯（PPDI）。

本發明的原理是：CIMV小麥秸稈木質素可以提供羥基替代部分聚醚多元醇，并且可以很好的溶解在混合溶劑中與異氰酸酯充分接觸反應，所以制成質地均一，機械性能好的薄膜。

有益效果：

（1）本發明直接添加木質素替代部分聚醚多元醇，沒有對木質素進行分離提取，也無改性，這樣就減少分離提取中所用的堿液對環境的污染，以及避免了改性所帶來的額外消耗，切實減少原料成本，減少了對石油資源的依賴，節約了能源，并提高了木質素資源的利用率。

（2）本發明利用丙酮和DMF配制的混合溶劑，可以很好的溶解CIMV小麥秸稈木質素，使其與其他反應原料很好的相溶，使得制備出的薄膜質地光滑均一，并且丙酮可以在成膜后很快揮發，可以大大減少靜止固化所用的時間，比單純的使用DMF或者四氫呋喃作為溶劑更有效率。

（4）本發明制備的木質素聚氨酯薄膜的導熱系數相比普通聚氨酯薄膜降低了30%左右，即相比普通聚氨酯薄膜有更好的隔熱效果，對聚氨酯薄膜的隔熱性的研究有促進作用。