[發明專利]木質素基聚氨酯及其制備和應用

有效

• 申請號: 201811637610.7
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109734864B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 石剛;李新;李贏;王大偉;桑欣欣;白繪宇;倪才華
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C08G18/65
• 分類號: C08G18/65;C08G18/64;C08G18/48;C08G18/42;C08G18/10;C09J175/08;C09J175/06;C08H7/00
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 徐洋洋

本發明涉及一種木質素基聚氨酯的制備方法，包括以下步驟：按照固液比為1:5～15(w/v)，采用高沸醇在130～260℃下提取生物質中的木質素，得到含有高沸醇木質素的提取液；將聚醚多元醇或聚酯多元醇和二異氰酸酯在45～70℃以及無水條件下在有機溶劑中進行預聚反應，得到預聚體；將所述含有高沸醇木質素的提取液與預聚體混合后，在攪拌條件下在20～30℃下發生反應，得到木質素基聚氨酯。本發明提供的生物質基聚氨酯具有粘接能力強，工業簡單、綠色環保的特點。

技術領域

本發明涉及聚氨酯制備技術和膠黏劑制備技術領域，尤其涉及一種木質素基聚氨酯及其制備和應用。

背景技術

隨著世界人口和科技的不斷增長，人類對資源的需求量也將會越來越多，而不可再生資源(石油、煤炭)在這個過程中不斷被消耗，人類將面臨無資源可用的境況；同時這些石油類資源的使用也給環境帶來了嚴重的污染問題。因此，人們迫切需要尋求一種可再生、可降解、符合環保要求的材料，而木質素恰恰能滿足人們的這種要求。在這樣時代背景下，人們越來越重視木質素并對其展開一系列的研究。木質素具有以下的特點:(1)木質素(Lignin)是植物界第二大生物質資源(僅次于纖維素)，在木材中的木質素有15％-30％，而一年生植物中的木質素含量為12％-20％；(2)作為自然界中唯一能提供芳香基團的生物質資源，木質素卻能夠生物降解，人們期望其改性的材料同樣具有這種生物降解性能；(3)木質素含有多種官能團(如羥基，羧基，甲氧基等)，能過進行多種化學反應和改性；(4)木質素是造紙和生物乙醇生產的副產物，僅我國造紙行業，每年生產的可利用木質素就達到了1000多萬噸，并且其中的絕大部分都沒有得到充分利用。(5)農作物秸稈的焚燒，不僅造成了資源的嚴重浪費，同時也嚴重的污染了環境。因此，世界各國越來越重視木質素的相關研究，擴大木質素的應用范圍，以減少環境污染和對石油資源的依賴。目前木質素的應用中存在以下問題：堿木質素由于其制備過程中需要經過高溫堿煮，導致其結構中的活性基團被破壞，反應活性低，需要進行改性才能用于聚合物的合成。木質素提取分離過程中容易發生團聚，使用時分散效果不佳，影響聚合物產品的性能。

聚氨酯(簡稱PU)是一種在其高分子結構主鏈上含有許多氨基甲酸酯(-NHCOO-)重復單元的聚合物。聚氨酯自20世紀30年代由德國化學家O.Bayer發明以來，因其具有突出的耐油性、優越的粘接性以及耐磨、耐低溫、耐沖擊等特性，現已被廣泛地應用于生產生活的許多領域，逐漸成為目前世界上第六大合成材料。聚氨酯膠黏劑具有配方多樣性和優異的粘接特性能解決許多粘接難題，特別在其他類型膠黏劑不能粘接或粘接有困難的地方有突出表現。

木質素分子中含有豐富的羥基直接或經過改性提高羥基的含量用于替代部分多元醇，合成聚氨酯材料，這有利于提高資源的綜合利用，同時對解決環境問題具有很大的意義。木質素在聚氨酯應用的關鍵技術問題是木質素的活化改性和分散的均勻性。如果木質素的改性和分散效果不佳反而會降低聚氨酯的各種性能，使木質素的添加變得沒有意義。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種木質素基聚氨酯及其制備和應用，本發明的方法合成工藝簡單、原料易得、綠色環保，能夠有效提高所制備的木質素基聚氨酯的剪切強度和熱穩定性。

本發明的第一個目的是提供一種木質素基聚氨酯的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照固液比為1:5～15(w/v)，采用高沸醇在130～260℃下提取生物質中的木質素(高沸醇與生物質的質量比為5～20:1)，得到含有高沸醇木質素的提取液；固液比指的是生物質的質量與高沸醇的體積比；

(2)將聚醚多元醇或聚酯多元醇和二異氰酸酯在45～70℃以及無水條件下，在催化劑的作用下在有機溶劑中進行預聚反應，得到預聚體；其中，步驟(1)和步驟(2)沒有先后順序；

(3)將所述含有高沸醇木質素的提取液與預聚體混合后，在攪拌條件下在20～30℃下發生反應，得到所述木質素基聚氨酯。