一种磁性可降解纤维素基形状记忆聚酯材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磁性可降解纤维素基形状记忆聚酯材料及其制备方法，第一步：将纤维素、ε

【技术实现步骤摘要】
一种磁性可降解纤维素基形状记忆聚酯材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种磁性可降解纤维素基形状记忆聚酯材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于过度使用化石原料，导致了环境的严重破坏以及不可再生能源的稀缺。近年来，利用可再生的生物质资源来制备高分子聚合物材料、功能化学品逐渐走入大众的视野，成为人们研究的热点。纤维素作为世界上储量最丰富的生物质资源，具有环境友好、可降解、价格低廉等优点，已被广泛应用于合成塑料、涂料、橡胶代用品、油墨和绝缘材料等，具有替代部分石油化石资源的前景。
[0003]形状记忆材料是一类智能材料，在施加如热、光、电、磁性和水等外部刺激后，可恢复至初始形状。这类材料已被广泛应用于建筑、航空航天、医药卫生等领域。近年来，已有众多研究人员使用生物基材料制备形状记忆材料，但由于其机械性能、热性能较差以及高成本使其应用受到限制，因而探索稳健及低成本合成生物基形状记忆材料的方法至关重要。磁性Fe3O4具有比表面积高、低毒性、在外部磁场下易于分离等优点，将磁性Fe3O4的表面功能化后使其应用更加广泛。在形状记忆材料中添加磁性材料，可以扩大其应用范围，使得形状记忆材料能被更多人关注并进行深入研究。
[0004]因此，通过制备磁性可降解纤维素基形状记忆聚酯材料，可扩大纤维素的应用领域，提升纤维素的利用价值，实现纤维素的高值化利用，对进一步开发资源丰富且绿色环保的形状记忆聚酯材料具有重大意义。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的之一是提供一种磁性可降解纤维素基形状记忆聚酯材料，该磁性可降解形状记忆聚酯材料能通过化学方法进行降解，且降解之后可通过外部磁场回收磁性铁粒子，减少环境污染及提高磁性铁粒子重复利用率，更符合可持续发展战略的要求；本专利技术的目的之二是提供一种磁性可降解纤维素基形状记忆聚酯材料的制备方法，具有操作方便、高效、稳定性高的特点。
[0006]技术方案：本专利技术所述的一种磁性可降解纤维素基形状记忆聚酯材料，其结构通式如下所示：
[0007][0008]其中，R为纤维素的特征官能团，其为H或
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CH3、
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CH2CH3、
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COCH3、
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CH2CH2OH、
‑
CH2CH2CH2OH中的任一种，R1为二异氰酸酯交联剂的结构单元。
[0009]本专利技术还提供了一种磁性可降解纤维素基形状记忆聚酯材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010](1)将纤维素、ε
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己内酯、催化剂按一定摩尔比例在良溶剂中，于80～150℃反应4～10h制备纤维素基接枝聚合物；
[0011](2)将六水合三氯化铁、有机二胺、无水乙酸钠、乙二醇按一定质量比例于150～250℃，0.2～0.4MPa反应4～8h制备氨基化磁性铁粒子；
[0012](3)将纤维素基接枝共聚物、交联剂、氨基化磁性铁粒子按一定质量比例在良溶剂中，超声分散后倒入模具，待溶剂挥发后于80～200℃反应1～8h制备磁性可降解纤维素基形状记忆聚酯材料。
[0013]上述步骤(1)中，纤维素、ε
‑
己内酯、催化剂三者的摩尔比例为[纤维素]∶[ε
‑
己内酯]∶[催化剂]＝1∶10～100∶0.05～0.2。
[0014]其中，纤维素为甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、醋酸纤维素、微晶纤维素、纳米纤维素中的任一种；催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡中的任一种；良溶剂为N，N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N，N
‑
二甲基乙酰胺/氯化锂、甲苯、四氢呋喃中的任一种。
[0015]上述步骤(2)中，六水合三氯化铁、有机二胺、无水乙酸钠、乙二醇四者的质量比例为[六水合三氯化铁]∶[有机二胺]∶[无水乙酸钠]∶[乙二醇]＝1∶4～10∶2～5∶40～50。
[0016]其中，有机二胺为乙二胺、丁二胺、己二胺、辛二胺中的任一种。
[0017]上述步骤(3)中，纤维素基接枝共聚物、交联剂、氨基化磁性铁粒子三者的质量比例为[纤维素基接枝共聚物]∶[交联剂]∶[氨基化磁性铁粒子]＝1∶0.01～0.1∶0.01～0.1。
[0018]其中，交联剂为二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的任一种；良溶剂为N，N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、甲苯、四氢呋喃中的任一种。
[0019]有益效果：
[0020](1)本专利技术所涉及的磁性可降解纤维素基形状记忆聚酯材料的制备方法，具有操作方便、高效的特点，可制备具有多重响应形状记忆性能的可降解形状记忆聚酯材料。
[0021](2)本专利技术所涉及的磁性可降解纤维素基形状记忆聚酯材料可作为一种新型生物基形状记忆聚合物，除具有优良的形状记忆性能外，通过加入磁性粒子来赋予磁性以及光热转换、电磁屏蔽等性能，拥有更广的应用范围。
附图说明
[0022]图1为实施例1中乙基纤维素、磁性可降解乙基纤维素形状记忆聚酯材料反应前后的红外光谱图。
[0023]图2为实施例1中磁性可降解乙基纤维素形状记忆聚酯材料的单向拉伸应力
‑
应变曲线。
[0024]图3为实施例1中磁性可降解乙基纤维素形状记忆聚酯材料的形状记忆示意图。
[0025]图4为实施例1中磁性可降解乙基纤维素形状记忆聚酯材料的磁滞回线图。
具体实施方式
[0026]下面结合实例对本专利技术进一步地详细描述。
[0027]以下实施例中的原料和试剂均为市售。
[0028]实施例1：利用乙基纤维素制备磁性可降解纤维素基形状记忆聚酯材料
[0029]第一步：将乙基纤维素、ε
‑
己内酯、辛酸亚锡按摩尔比例[乙基纤维素]∶[ε
‑
己内酯]∶[辛酸亚锡]＝1∶60∶0.2溶于甲苯中于100℃反应8h制备乙基纤维素接枝共聚物；
[0030]第二步：将六水合三氯化铁、己二胺、无水乙酸钠、乙二醇按质量比例[六水合三氯化铁]∶[己二胺]∶[无水乙酸钠]∶[乙二醇]＝1∶5∶1∶45于200℃，0.3MPa反应8h制备氨基化磁性铁粒子；
[0031]第三步：将乙基纤维素接枝共聚物、二苯基甲烷二异氰酸酯、氨基化磁性铁粒子按质量比例[乙基纤维素接枝共聚物]∶[二苯基甲烷二异氰酸酯]∶[氨基化磁性铁粒子]＝1∶0.05∶0.05溶于甲苯中，超声分散后倒入模具，待甲苯挥发后于120℃反应4h制备磁性可降解乙基纤维素形状记忆聚酯材料。
[0032]图1为实施例1中乙基纤维素、磁性可降解乙基纤维素形状记忆聚酯材料反应前后的红外光谱图，图中1730cm
‑1处对应于乙基纤维素接枝共聚物的酯键吸收峰的出现，表明乙基纤维素接枝共聚物成功地制备，2250cm
‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性可降解纤维素基形状记忆聚酯材料，其特征在于结构通式如下：其中，R为纤维素的特征官能团，其为H或
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CH3、
‑
CH2CH3、
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COCH3、
‑
CH2CH2OH、
‑
CH2CH2CH2OH中的任一种，R1为二异氰酸酯交联剂的结构单元。2.一种磁性可降解纤维素基形状记忆聚酯材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将纤维素、ε
‑
己内酯、催化剂按一定摩尔比例在良溶剂中，于80～150℃反应4～10h制备纤维素基接枝聚合物，所述的纤维素、ε
‑
己内酯、催化剂按一定摩尔比例为[纤维素]∶[ε
‑
己内酯]∶[催化剂]＝1∶10～100∶0.05～0.2，所述的纤维素为甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、醋酸纤维素、微晶纤维素、纳米纤维素中的任一种，所述的催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡中的任一种，所述的良溶剂为N，N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N，N<...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢传巍，沈熠，储富祥，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：