一种聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素弹性体及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素弹性体及其制备方法与应用，属于聚氨酯/聚硅氧烷弹性体的制备技术领域。本发明专利技术提供了一种聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素弹性体的制备方法包括如下步骤：(1)将异氰酸酯、催化剂、聚碳酸酯二醇和有机溶剂混合，得到预聚体混合溶液；然后加入聚硅氧烷和木质素继续混合反应，反应结束后进行降温处理，即得聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素溶液；(2)将上述聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素溶液进行成型处理即得聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素弹性体。本发明专利技术利用了木质素的原料丰富，易得且可再生的特点，通过共价键的作用形成交联结构或填料作用，使得聚氨酯弹性体具有疏水、机械强度高和具有细胞抗毒性的特性。

A polysiloxane polyurethane / lignin elastomer and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素弹性体及其制备方法与应用
本专利技术属于聚氨酯/聚硅氧烷弹性体的制备
，特别涉及一种聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素弹性体及其制备方法与应用。
技术介绍
聚氨酯在耐磨、耐油、机械性和弹性等方面表现出优异的性能，因而聚氨酯弹性体材料在人们的日常生活中得到了广泛应用，但由于聚氨酯材料在耐热性、疏水性、对细胞的相容性等方面仍然存在着不足，从而限制了聚氨酯弹性体的应用领域。聚硅氧烷具有很好的耐高低温特性、表面性能低、疏水性、生物相容性等优点被越来越多的研究者关注和使用。现有技术将聚硅氧烷引入到聚氨酯主链中的方法居多，其中，BetulSuyumbikeYagci等采用二甲双胍为扩链剂合成了聚氨酯弹性体。申请号为200910044952.2的中国专利技术专利公开了以端羟基聚二甲基硅氧烷(有机硅油)和四丙基钛酸酯为原料，合成了一种新型的含端羟基聚二甲基硅氧烷的四取代钛化合物，再配位引入聚己内酯，从而形成含聚二甲基硅氧烷型的聚氨酯弹性体。申请号为201810060747.4的中国专利技术专利公开了羟烃基封端聚二甲基硅氧烷改性水性聚氨酯复合材料的制备方法。申请号为201811314354.8的中国专利通过对木质素进行改性制备了一种木质素基环氧树脂。申请号为201811637610.7的中国专利申请了一种木质素基聚氨酯的制备方法。然而现有技术仅单纯的对聚硅氧烷基聚氨酯或木质素进行研究，往往存在极性的硬段结构和非极性的聚硅氧烷的相容性较差，进而降低材料的机械强度的问题。目前尚未见有以聚氨酯基质和木质素为原料制备聚氨酯材料并将其用于生物医用领域中的相关研究。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素弹性体的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供一种由上述方法制备得到的聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素弹性体。本专利技术的再一目的在于提供上述聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素弹性体的应用。本专利技术的上述目的通过以下技术方案予以实现：一种聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素弹性体的制备方法，包括如下步骤：(1)将异氰酸酯、催化剂、聚碳酸酯二醇和有机溶剂混合，得到预聚体混合溶液；然后加入聚硅氧烷和木质素继续混合反应，反应结束后进行降温处理，即得聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素溶液；(2)将上述聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素溶液进行成型处理即得聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素弹性体。步骤(1)中，所述的异氰酸酯的加入量为聚碳酸酯二醇和聚硅氧烷摩尔数之和的1～1.05倍，其R值为1～1.05倍(R值是NCO/OH的摩尔比值)；所述的异氰酸酯的加入量优选为聚碳酸酯二醇和聚硅氧烷摩尔数之和的为1.05倍，其R值为1.05倍。步骤(1)中，所述的异氰酸酯为2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种；优选为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。步骤(1)中，所述的催化剂的加入量为异氰酸酯、聚碳酸酯二醇和聚硅氧烷质量总和的0.1％。所述的催化剂为胺类催化剂、有机金属催化剂中的一种；优选为有机金属催化剂；所述的有机金属催化剂优选为二月桂酸二丁基锡。步骤(1)中，所述的聚碳酸酯二醇的分子量为500～4000g/moL；优选为1000～3000g/moL。步骤(1)中，所述的有机溶剂为甲苯、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、三氯甲烷和四氢呋喃中的至少一种；优选为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和四氢呋喃中的一种；更优选为N,N-二甲基甲酰胺。步骤(1)中，所述的聚硅氧烷的分子量为500～4000g/moL。步骤(1)中，所述的聚硅氧烷(PDMS)为羟基封端聚硅氧烷、聚醚改性聚二甲基硅氧烷和端氨基硅油中的至少一种。步骤(1)中，所述的聚硅氧烷和聚碳酸酯二醇的投料摩尔比为n:m；其中，n,m的值为0～10。步骤(1)中，所述的聚硅氧烷和聚碳酸酯二醇的投料摩尔比优选为0～5:0～5；进一步优选为1～3:1～3；更优选为1:1、2:1、3:1和3:2中的任一种。所述的聚二甲基硅氧烷和聚碳酸酯二醇的投料摩尔比优选为1～5:1～5。步骤(1)中，所述的木质素为碱性木质素。步骤(1)中，所述的木质素的加入量为异氰酸酯、聚碳酸酯二醇和聚硅氧烷质量之和的0.25％～20％；优选为0.25％～10％；更优选为0.25％～5％。步骤(1)中，所述的异氰酸酯、催化剂、聚碳酸酯二醇和有机溶剂混合的方式为通过加热搅拌混合。所述的加热的温度为60℃～90℃。所述的搅拌的转速为300～600rpm，搅拌的时间为1～5h。步骤(1)中，还包括将聚硅氧烷和木质素溶于有机溶剂中进行超声处理的操作；具体地，将聚硅氧烷溶于有机溶剂中，然后向其中加入木质素后再进行超声处理。所述的有机溶剂为甲苯、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、三氯甲烷和四氢呋喃中的至少一种；优选为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和四氢呋喃中的至少一种；更优选为N,N-二甲基甲酰胺。所述的超声处理的时间为0～60min，超声功率为400～1200W；优选为30～60min，400～600W。步骤(1)中，所述的混合反应的温度为60℃～90℃；优选为60℃～70℃。所述的混合反应的时间为3～8h。步骤(1)中，所述的降温处理是指将温度降至50℃～60℃。步骤(2)中，所述的成型处理包括将聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素溶液置于模具中，在室温条件下进行溶剂挥发，然后置于烘箱中进行烘干的操作。所述的溶剂挥发的时间优选为12～24h。所述的烘干的温度为50℃～60℃，烘干时间为12～24h。一种聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素弹性体，由上述制备方法制备得到。所述的聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素弹性体在疏水和/或耐热材料中的应用，特别适合在建筑材料、生物质材料或生物医用材料中进行应用。本专利技术将第二大生物基材料木质素添加到聚氨酯基体中，其中，一部分木质素分子中的羟基和异氰酸酯反应形成一个交联的半互穿网络结构；另一部分木质素充当填料，从而实现对材料机械性能的改善。其反应机理如下：本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及有益效果：(1)本专利技术将异氰酸酯和聚碳酸酯二醇混合，通过预聚合的方法合成了具有线性结构的无规共聚物。本专利技术首先将异氰酸酯和多元醇充分混合，在一定的温度和搅拌转速下，充分反应相应的时间后，再将聚硅氧烷/木质素混合物加入到反应体系中进行进一步的反应，反应结束后将产物转移到模具中进行成型，先在室温下进行溶剂挥发，然后进行热处理制得聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素弹性体。(2)本专利技术利用了聚硅氧烷原料丰富且易得的特点，通过共价键的作用将硅氧烷引入到聚氨酯的骨架中，使得聚氨酯弹性体具有疏水、耐热的性能。(3)本专利技术利用了木质素的原料丰富，易得且可再生的特点，通过共价键本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素弹性体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将异氰酸酯、催化剂、聚碳酸酯二醇和有机溶剂混合，得到预聚体混合溶液；然后加入聚硅氧烷和木质素继续混合反应，反应结束后进行降温处理，即得聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素溶液；/n(2)将上述聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素溶液进行成型处理即得聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素弹性体。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素弹性体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将异氰酸酯、催化剂、聚碳酸酯二醇和有机溶剂混合，得到预聚体混合溶液；然后加入聚硅氧烷和木质素继续混合反应，反应结束后进行降温处理，即得聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素溶液；
(2)将上述聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素溶液进行成型处理即得聚硅氧烷基的聚氨酯/木质素弹性体。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的异氰酸酯的加入量为聚碳酸酯二醇和聚硅氧烷摩尔数之和的1～1.05倍，其R值为1～1.05倍；
所述的异氰酸酯为2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种；进一步为异佛尔酮二异氰酸酯。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的催化剂的加入量为异氰酸酯、聚碳酸酯二醇和聚硅氧烷质量总和的0.1％；
所述的催化剂为胺类催化剂、有机金属催化剂中的一种；进一步为二月桂酸二丁基锡。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的有机溶剂为甲苯、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、三氯甲烷和四氢呋喃中的至少一种；进一步为N,N-二甲基甲酰胺；
所述的聚硅氧烷为羟基封端聚硅氧烷、聚醚改性聚二...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕满庚，徐长安，屈贞财，谭智友，吴坤，史珺，
申请(专利权)人：中科院广州化学有限公司，南雄中科院孵化器运营有限公司，国科广化南雄新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44