[發明專利]一種本征紫外屏蔽聚氨酯木質素復合膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202110218809.1
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN113004557A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 楊偉軍;齊國闖;馬丕明;徐鵬武;東為富
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08G18/10;C08G18/64;C08H7/00;C08L75/04
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 林娟

本發明公開了一種本征紫外屏蔽聚氨酯木質素復合膜及其制備方法，屬于環境友好天然高分子材料領域。本發明選用納米木質素作為原料，納米木質素經過水熱酚化改性制備得到高活性納米木質素，將所述的改性納米木質素質量份數為0.5～10份為準，聚氨酯預聚物質量分數計為100份，合成聚氨酯/納米木質素復合材料，該方法制備工藝簡單。本發明所制備的聚氨酯復合材料中，納米木質素可以均勻分散于聚氨酯基體中，兼具增強增韌效果，并賦予聚氨酯復合材料薄膜優異的紫外屏蔽、介電及可重復加工性能。

技術領域

本發明涉及一種本征紫外屏蔽聚氨酯木質素復合膜及其制備方法，屬于環境友好天然高分子材料領域。

背景技術

聚氨酯是在大分子主鏈中含有氨基甲酸酯的聚合物，通常是由二異氰酸酯和端羥基醚或端羥基聚酯作為原料制備而成。由于聚氨酯大分子中含有極性基團和聚酯或聚醚柔性鏈段，使得聚氨酯具有以下特點：較高的機械強度和抗氧化穩定性；具有較高的柔曲性和回彈性；優良的耐油性、耐溶劑性、耐水性和耐火性。因而，經過近九十年的技術發展，該種材料已經廣泛應用于家居領域、建筑領域、日用品領域、交通領域、家電領域等。

隨著生活質量的提升，人們對聚氨酯的性能也提出了更高的要求，因此其性能仍有待改善；除此之外，用于生產聚氨酯的多元醇通常來自于石油產物。在這個過程中，不可再生資源不斷被消耗，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更嚴重負擔。木質素(lignin)作為僅次于纖維素第二豐富的天然高分子材料，具有價廉、可再生、環境友好等優點。同時其分子結構上存在芳香基、酚羥基、醇羥基、碳基共軛雙鍵等活性基團，可以替代部分多元醇，用于合成聚氨酯材料，這不僅有利于提高資源的綜合利用，同時對解決環境問題也具有十分重要的現實意義和戰略意義。木質素在聚氨酯中的應用關鍵技術問題是提高木質素的表面活性和分散均一性。

專利CN104628982A公布了一種由粗堿木質素制備得到精制堿木質素用于部分替代多元醇，用于合成水性聚氨酯的方法，所制備的水性聚氨酯機械強度有所提高，該方法通過純化堿木質素提高反應活性和分散性，堿木質素表面羥基含量實質并未提高。

專利CN101845146A公布了一種由酶解木質素液化制備多元醇的方法，并將所制備的多元醇用于合成聚氨酯彈性體。液化后的木質素羥基含量增多，反應活性有所增加，但其步驟涉及了聚多元醇、丙三醇等多重異相組分改性，且制備過程需要高溫、惰性氣體保護等條件，過程略顯復雜，不利于清潔制備和節能生產。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明提出了一種利用酚化/水熱改性法提升納米木質素表面酚羥基含量，進而提高木質素反應活性的方法，并利用此木質素制備聚氨酯復合材料，本發明方法可以促進納米木質素在聚氨酯基體中均勻分散，所制備的聚氨酯薄膜材料具有本征紫外屏蔽、耐老化、拉伸強度高、斷裂伸長率大且介電性能優異等功能。本發明的方法合成工藝簡單、原料易得、綠色環保。

為了實現上述目的，本發明通過以下技術方案實現：一種本征紫外屏蔽納米木質素基聚氨酯介電薄膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備改性納米木質素：將納米木質素分散至水相中形成納米木質素分散液；將5～20份納米木質素和0.5～40份苯酚(以質量份數計)加入至反應釜中并升溫至100～120℃，向上述混合溶液加入稀酸作為催化劑并調至pH＝0.5～3.5，隨后繼續升溫至180～220℃，保持0.5～6h，反應結束后將改性后的納米木質素經過透析、干燥得到改性納米木質素；

(2)制備聚氨酯復合薄膜：將異氰酸酯與聚多元醇按一定比例溶于有機溶劑中并升溫除去水分，在氮氣保護下向混合溶液中逐滴加入一定量的催化劑，反應一定時間后形成聚氨酯預聚物；隨后向聚氨酯預聚物中加入步驟(1)制備得到的改性納米木質素，繼續反應一段時間后，通過澆筑、干燥形成聚氨酯/納米木質素復合薄膜材料。

在本發明的一種實施方式中，所述納米木質素包括納米堿木質素、納米木質素磺酸鹽、納米硫酸鹽木質素、有機溶劑型納米木質素中的一種。