[發明專利]一種半纖維素基吸水保水材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610010296.4
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN105524283B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 劉傳富;張雪琴;孫潤倉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08G81/00
• 分類號: C08G81/00;C08B37/14
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅嘯秋

本發明屬于生物質材料技術領域，公開了一種半纖維素基吸水保水材料及其制備方法。所述制備方法為：將聚乙二醇與4,4’?亞甲基雙(異氰酸苯酯)分別用無水二甲基甲酰胺溶解后混合，在20～80℃溫度下反應3～24h，得到聚乙二醇接枝4,4’?亞甲基雙(異氰酸苯酯)預聚物；將半纖維素溶解于離子液體中；得到半纖維素溶液；然后將聚乙二醇接枝4,4’?亞甲基雙(異氰酸苯酯)預聚物加入到半纖維素溶液中，20～100℃反應3～48h，反應產物經沉淀、過濾、洗滌和冷凍干燥，得到所述半纖維素基吸水保水材料。本發明產物具有良好的吸水保水性、生物相容性和生物降解性，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于生物質材料技術領域，具體涉及一種半纖維素基吸水保水材料及其制備方法。

背景技術

吸水保水性材料是一種極為重要的生物材料，具有可以從濕潤環境中吸收并保留水分的特性，可應用于薄膜、傳感器、個人護理產品以及農業等領域。其中，在農業上的應用結果表明，吸水保水性材料可以幫助減少灌溉用水量并促進肥料在土壤中的保留。

半纖維素是農林生物質資源的三大組分之一，在自然界中的含量僅次于纖維素，約占植物資源總量的20-40％，具有廉價易得、可再生、可生物降解等優點。隨著人們對環境問題的重視以及綠色化學的快速發展，采用可再生資源制備性能優良的生物材料已經不可避免地成為了今后的發展趨勢。但由于半纖維素具有結構不均一、低聚合度、低分子量、強分子內氫鍵等缺點而缺乏吸水保水性。接枝改性是一種有效的方法，可以彌補半纖維素固有的缺陷，合成具有理想性能的半纖維素基材料。

以往的研究表明聚乙二醇是最合適的接枝聚合物之一，具有良好吸濕性、溶解性、生物相容性、生物降解性以及低毒性等優點，在化工、生物化學以及生物技術等領域發揮著重要的作用。目前并無關于使用聚乙二醇對半纖維素進行接枝改性的報道，更無關于將半纖維素接枝聚乙二醇作為吸水保水性生物材料的報道。

為了解決以上現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種半纖維素基吸水保水材料的制備方法。

本發明的另一目的在于提供一種通過上述方法制備得到的半纖維素基吸水保水材料。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種半纖維素基吸水保水材料的制備方法，包括以下制備步驟：

(1)將單封端的聚乙二醇與4,4’-亞甲基雙(異氰酸苯酯)分別用無水二甲基甲酰胺溶解后混合，在20～80℃溫度下反應3～24h，得到聚乙二醇接枝4,4’-亞甲基雙(異氰酸苯酯)預聚物；

(2)將半纖維素溶解于離子液體中；得到半纖維素溶液；

(3)將步驟(1)所得聚乙二醇接枝4,4’-亞甲基雙(異氰酸苯酯)預聚物加入到步驟(2)所得半纖維素溶液中，20～100℃反應3～48h，反應產物經沉淀、過濾、洗滌和冷凍干燥，得到所述半纖維素基吸水保水材料。

優選地，所述單封端的聚乙二醇為含有一個活性羥基的聚乙二醇單甲醚；單封端的聚乙二醇的分子量為300～8000g/mol。

優選地，步驟(1)中所述單封端的聚乙二醇與4,4’-亞甲基雙(異氰酸苯酯)的摩爾比為1:1。

優選地，所述半纖維素中木聚糖質量百分含量≥55％。

優選地，所述離子液體為氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑、氯化1-丁基-3-甲基咪唑、氯化1-己基-3-甲基咪唑、溴化1-己基3-甲基咪唑或碘化1-己基3-甲基咪唑。

優選地，所述的離子液體在使用前先在70℃、0.1MPa下減壓真空干燥72h或110℃下常壓干燥12h或-40℃下冷凍干燥36h。

優選地，步驟(3)中所述聚乙二醇接枝4,4’-亞甲基雙(異氰酸苯酯)預聚物與半纖維素中所含木糖單元的摩爾比為(0.5～10):1。