一种木质素/聚醚多元醇抗冲击、自愈合涂料及其制备方法技术

本发明专利技术属于抗冲击、自愈合涂层材料技术领域，特别涉及一种木质素/聚醚多元醇抗冲击、自愈合涂料及其制备方法。本发明专利技术以工业木质素为原料，通过提纯以及分子量分级，得到具有高纯度且具有特定分子量范围的提纯木质素；将部分具有高纯度且具有特定分子量范围的提纯木质素与苯乙烯混合并微纳米化，得到木质素

【技术实现步骤摘要】
一种木质素/聚醚多元醇抗冲击、自愈合涂料及其制备方法


[0001]本专利技术属于抗冲击、自愈合涂层材料
，特别涉及一种木质素/聚醚多元醇抗冲击、自愈合涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]木质素是植物中仅次于纤维素的第二大生物质资源，被誉为21世纪可被人类利用的最丰富的绿色资源之一。抗冲击复合材料是国民经济与高科技发展不可或缺的重要材料，用途非常广泛。传统的丙烯酸酯、聚氨酯等，依赖石油化工产品，且只能用于特定材质、光滑平整的表面，受到外力易被刮伤，不具备抗冲击性能与自愈合功能。
[0003]木质素可降解、无毒害，是具有三维网状结构的天然高分子化合物，其分子中丰富的苯环单元、酚羟基、羧基结构使其成为具有疏水骨架的两亲性大分子。近年来，研究者通过引入木质素来提高的硬度、抗冲击强度等力学性能。
[0004]聚醚多元醇是主链含有醚键(
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R
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O
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R
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)，端基或侧基含有大于2个羟基(
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OH)的低聚物。聚醚多元醇常用于合成聚氨酯。不同分子量或结构单元的聚醚多元醇，具有不同的物理化学性质。比如，Fuensanta等人利用相对分子质量较大的聚醚多元醇制备的聚氨酯胶黏剂，粘度、拉伸强度、粘接强度等性能，都随分子量增加而提高(Int.J.Adhes.Adhes.,2019,88,81
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90.)。但是，传统聚氨酯，严重依赖化石资源，并且需要使用异氰酸酯等有毒物质作为原料与聚醚多元醇反应。也有研究人员采用木质素改性聚氨酯胶黏剂，例如：闫茹等人利用臭氧氧化后的木质素制备木质素基聚氨酯，使其硬度从2B上升至2H。但该方法仍需加入异氰酸酯，并且所得木质素基聚氨酯不具备抗冲击与自愈合功能(闫茹长春工业大学硕士论文木质素基漆膜材料的制备与研究)。。因此，木质素改性聚氨酯的制备当中，依然需要使用异氰酸酯等有毒物质，并且所得木质素改性聚氨酯粘附力不佳，不具备自愈合与抗冲击等性能。
[0005]综上，传统存在制备过程复杂、需要异氰酸酯等有毒原料、依赖石化资源不绿色的问题，而木质素改性也存在抗冲击强度差，磨损后不能自愈合等难题。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术中存在的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种木质素/聚醚多元醇抗冲击、自愈合涂料的制备方法，该方法利用木质素的三维网状结构和具有亲水
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疏水两性基团的聚合物结构，采用共混工艺，将预先纯化分级的木质素、木质素
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苯乙烯微纳米粒子与一定分子量的聚醚多元醇嵌段共聚物进行物理共混，使其自组装形成具有优良粘附性能的木质素/聚醚多元醇抗冲击、自愈合涂料，该方法有效克服了传统依赖石油化工产品不具有自愈合、抗冲击、界面识别能力等问题。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的木质素/聚醚多元醇抗冲击、自愈合涂料，该涂料具有抗冲击、自愈合功能，且具有可在各种基底上使用、绿色环保、可回收利用、粘附性能优良等优点。
[0008]本专利技术的再一目的在于提供上述木质素/聚醚多元醇抗冲击、自愈合涂料的应用。
[0009]本专利技术的目的通过下述方案实现：
[0010]一种木质素/聚醚多元醇抗冲击、自愈合涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)以工业木质素为原料，通过提纯以及分子量分段，得到具有高纯度且具有特定分子量范围的提纯木质素；
[0012](2)将步骤(1)制得的具有高纯度且具有特定分子量范围的提纯木质素与苯乙烯混合并微纳米化，得到木质素
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苯乙烯微纳米粒子；
[0013](3)在有或无溶剂条件下，将步骤(1)制得的具有高纯度且具有特定分子量范围的提纯木质素、步骤(2)制得的木质素
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苯乙烯微纳米粒子与聚醚多元醇在4～60℃的条件下共混5～60min，得到木质素/聚醚多元醇抗冲击、自愈合涂料；
[0014]步骤(1)中所述的工业木质素可为但不限于造纸工业中碱法制浆所得到的副产物碱木质素、木质纤维素发酵制乙醇提取的酶解木质素、有机溶剂法从木质纤维素中提取的有机溶剂木质素、亚硫酸盐法制浆的副产物木质素磺酸盐(包含木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸)中的至少一种；
[0015]步骤(1)中所述的提纯的方法为加酸沉降、透析袋透析、有机试剂提取、通二氧化碳等酸性气体沉降和超滤纯化中的至少一种；
[0016]步骤(1)中所述的分子量分段的方法为超滤膜分段，有机试剂萃取分段，通过预聚、预降解得到具有特定分子量范围的木质素等方法中的至少一种；
[0017]步骤(1)中所述的具有高纯度且具有特定分子量范围的提纯木质素的纯度为99.7％以上，分子量范围可为但不限1000～4000Da、4000～5000Da、3000～4000Da、3000～5000Da、5000～6000Da、5000～8000Da、8000～10000Da、10000～20000Da、20000～30000Da以及30000～50000Da这些区段中的一段；
[0018]步骤(2)中所述的木质素
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苯乙烯微纳米粒子的制备可为但不限于溶剂交换自组装法、球磨法和微纳米乳液模板法中的至少一种；
[0019]步骤(3)中所述的聚醚多元醇可为聚(乙二醇)
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聚(丙二醇)
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聚(乙二醇)嵌段共聚物(PEG
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PPG
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PEG)、聚乙二醇单甲醚(mPEG)、聚乙二醇(PEG)、聚乙二醇
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聚苯醚
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聚乙二醇嵌段(PEG
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PPO
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PEG)、聚氧化丙烯二醇(PPG)、聚四氢呋喃二醇(PTHF)和聚氧四亚甲基二醇(PTMEG)中的至少一种；
[0020]步骤(3)中所述的溶剂优选为水、丙酮、乙腈、四氢呋喃、N,N
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二甲基甲酰胺和乙醇中的至少一种；
[0021]步骤(3)中所述的具有高纯度且具有特定分子量范围的提纯木质素与木质素
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苯乙烯微纳米粒子、聚醚多元醇和溶剂的质量比优选为(1～10)：(1～10)：(1～6.7)：(0.1～1)；
[0022]步骤(3)中所述的共混的方式优选为球磨、研磨和搅拌中的至少一种；
[0023]步骤(3)中所述的共混优选在加热条件下进行，通过适当加热可促进共混；
[0024]步骤(1)中所述的具有高纯度且具有特定分子量范围的提纯木质素的制备方法，优选包括以下步骤：
[0025]①
将工业木质素溶于碱液中，然后在搅拌条件下缓慢加入酸液进行沉降，使木质素析出；
[0026]②
离心取出沉淀物，将沉淀物置于Mw＝1000Da的透析袋中进行透析，然后干燥，得到纯度99.7％以上的高纯度木质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种木质素/聚醚多元醇抗冲击、自愈合涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)以工业木质素为原料，通过提纯以及分子量分段，得到具有高纯度且具有特定分子量范围的提纯木质素；(2)将步骤(1)制得的具有高纯度且具有特定分子量范围的提纯木质素与苯乙烯混合并微纳米化，得到木质素
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苯乙烯微纳米粒子；(3)在有或无溶剂条件下，将步骤(1)制得的具有高纯度且具有特定分子量范围的提纯木质素、步骤(2)制得的木质素
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苯乙烯微纳米粒子与聚醚多元醇在4～60℃的条件下共混5～60min，得到木质素/聚醚多元醇抗冲击、自愈合涂料。2.根据权利要求1所述的木质素/聚醚多元醇抗冲击、自愈合涂料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的提纯的方法为加酸沉降、透析袋透析、有机试剂提取、通酸性气体沉降和超滤纯化中的至少一种。步骤(1)中所述的分子量分段的方法为超滤膜分段，有机试剂萃取分段，通过预聚、预降解得到具有特定分子量范围的木质素方法中的至少一种。3.根据权利要求1所述的木质素/聚醚多元醇抗冲击、自愈合涂料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的具有高纯度且具有特定分子量范围的提纯木质素的纯度为99.7％以上，分子量范围可为但不限1000～4000Da、4000～5000Da、3000～4000Da、3000～5000Da、5000～6000Da、5000～8000Da、8000～10000Da、10000～20000Da、20000～30000Da以及30000～50000Da这些区段中的一段。4.根据权利要求1所述的木质素/聚醚多元醇抗冲击、自愈合涂料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的聚醚多元醇可为聚(乙二醇)
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聚(丙二醇)
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聚(乙二醇)嵌段共聚物、聚乙二醇单甲醚、聚乙二醇、聚乙二醇
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聚苯醚
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聚乙二醇嵌段、聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇和聚氧四亚甲基二醇中的至少一种。5.根据权利要求1所述的木质素/聚醚多元醇抗冲击、自愈合涂料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的溶剂为水、丙酮、乙腈、四氢呋喃、N,N
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二甲基甲酰胺和乙醇中的至少一种。...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱学青，王淼，刘伟峰，杨东杰，钱勇，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：