[發(fā)明專利]超支化聚硅氧烷改性木質(zhì)素相容劑及其制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210158405.2
• 申請日: 2022-02-21
• 公開（公告）號: CN114621458B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 伍巍;曹賢武;黃敬鉥;趙婉婧
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: C08H7/00
• 分類號: C08H7/00;C08G77/42;C08L67/04;C08L67/02;C08L83/10;C08L97/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 江裕強(qiáng)

本發(fā)明公開了超支化聚硅氧烷改性木質(zhì)素相容劑及其制備方法與應(yīng)用，屬于可降解高分子復(fù)合材料相容性添加劑技術(shù)領(lǐng)域，解決現(xiàn)有木質(zhì)素性能差，易團(tuán)聚，對多相不相容體系增容效果不足的問題；本發(fā)明以有機(jī)木質(zhì)素為主要原料，與超支化聚硅氧烷進(jìn)行基團(tuán)反應(yīng)制備得到超支化聚硅氧烷改性木質(zhì)素(lignin?HBPSi)；該改性木質(zhì)素可以作為高分子多相混合物的增容劑，對高分子復(fù)合材料進(jìn)行改性。本發(fā)明中木質(zhì)素價格低廉、容易獲取，使用超支化聚硅氧烷改性木質(zhì)素不但能改善高分子多相體系不相容界面的融合，還能提高高分子復(fù)合材料的力學(xué)和加工性能，同時降低生產(chǎn)成本，加工過程工藝簡單、操作容易，增容效果好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于可降解高分子復(fù)合材料相容性添加劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及超支化聚硅氧烷改性木質(zhì)素相容劑及其制備方法與應(yīng)用。

技術(shù)背景

隨著生物可降解塑料逐步替代傳統(tǒng)石油基塑料在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用，可降解復(fù)合材料的開發(fā)和應(yīng)用越來越受到人們的關(guān)注。研究人員根據(jù)使用的要求，制備具有不同性能的可降解高分子復(fù)合材料，但是在多相復(fù)合體系中，材料間由于極性的不同，其相容性比較差，影響復(fù)合效果。因此，往往會通過添加界面相容劑來提高多相界面的融合。由于木質(zhì)素原料成本低、降解速度快，常被用于各種聚合物的抗氧化、防紫外線和填充劑。

中國專利報道了一種脲醛改性木質(zhì)素高分子相容添加劑的制備方法，將溶劑型木質(zhì)素經(jīng)過脲醛縮聚改性得到脲醛改性木質(zhì)素，彌補(bǔ)了木質(zhì)素分子結(jié)構(gòu)中極性基團(tuán)含量不足的缺點，提高了與極性聚合物的相容性。但沒有考慮到木質(zhì)素本身性能差，獨特的多酚結(jié)構(gòu)和分子中眾多的極性羥基官能團(tuán)，使其分子內(nèi)氫鍵作用強(qiáng)，易形成大團(tuán)聚體，會降低增容效果。

對木質(zhì)素進(jìn)行第一級化學(xué)修飾(取代極性羥基)成為了提高木質(zhì)素增容效果的有效方法。超支化聚硅氧烷(HBPSi)是一種結(jié)合了無機(jī)聚硅氧烷和有機(jī)超支化聚合物優(yōu)點的無機(jī)-有機(jī)雜化材料。HBPSi具有表面能低、耐濕性好、熱穩(wěn)定性高、韌性好等優(yōu)點。HBPSi中高密度的活性末端官能團(tuán)使其成為木質(zhì)素的理想表面改性材料。HBPSi改性后的木質(zhì)素反應(yīng)活性官能團(tuán)增多，能夠作為一種可降解相容劑，高效的改善多相復(fù)合體系的相容性，提高復(fù)合材料的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供超支化聚硅氧烷改性木質(zhì)素相容劑及其制備方法與應(yīng)用，解決現(xiàn)有技術(shù)中原木質(zhì)素性能不足、容易團(tuán)聚而導(dǎo)致界面增容效果差等問題。超支化聚硅氧烷合成原料種類多、步驟簡單，端基反應(yīng)活性官能團(tuán)豐富，其三維Si-O-Si網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠賦予木質(zhì)素一定的剛性，使改性后的高分子復(fù)合材料不但相容提高，剛韌性也得到加強(qiáng)，加工過程工藝簡單、操作容易。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

超支化聚硅氧烷改性木質(zhì)素相容劑，按質(zhì)量份數(shù)計，原料配方中各組分的質(zhì)量包括：

木質(zhì)素?40～90份

超支化聚硅氧烷(HBPSi)?3～8份

二甲苯?43～86份。

進(jìn)一步地，所述木質(zhì)素為有機(jī)木質(zhì)素，呈不規(guī)則的層次結(jié)構(gòu)，尺寸從幾十納米到微米不等，具有大量獨特的多酚結(jié)構(gòu)和分子中眾多的極性羥基官能團(tuán)。

進(jìn)一步地，所述木質(zhì)素為有機(jī)木質(zhì)素，其尺寸范圍從10納米到100微米，具有多酚結(jié)構(gòu)、分子中存在極性羥基官能團(tuán)。

進(jìn)一步地，所述超支化聚硅氧烷具有不同的活性官能團(tuán)，包括乙氧基、磷基和氰基中的一種。

進(jìn)一步地，所述HBPSi由帶有乙氧基、磷基、氰基等不同種類基團(tuán)的硅烷合成。

進(jìn)一步地，乙氧基超支化聚硅氧烷的合成的步驟如下：

(1)將40g?1,3,5,7-四乙烯基-1,3,5,7-四甲基環(huán)四硅氧烷和0.1g?Karstedt催化劑分散在?15mL甲醇中，得到混合溶液；