一种纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体及其制备方法技术

本申请提供了一种纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体的制备方法，采用有机溶剂置换纤维素纳米晶的水悬浮液中的水；将得到的纤维素纳米晶的有机溶剂悬浮液分散于多元醇中，加热，减压蒸馏后得到纤维素纳米晶的多元醇分散液；再加入异氰酸酯进行搅拌反应，得到纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体。该制备方法操作简单，无需引入高沸点溶剂，且纤维素纳米晶的团聚现象减少，制得的纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体具有较大的拉伸强度。本申请还提供了一种纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体。维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体。维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体及其制备方法


[0001]本申请涉及聚氨酯制备领域，具体涉及一种纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯是一类分子链上含有重复氨基甲酸酯结构的软硬段交替的多嵌段共聚物，聚氨酯材料具有弹性好、韧性大、耐磨、耐溶剂、耐腐蚀等优点，被广泛应用于民用、军用及航空领域中。大部分聚氨酯可以通过相对低分子量的聚氨酯预聚体进行制备，即先用多元醇或含活泼氢的原料与异氰酸酯进行反应制得聚氨酯预聚体，再将制得的聚氨酯预聚体作为下一步反应的中间体制备聚氨酯，从而达到优化配方、工艺和性能的效果。
[0003]纤维素纳米晶具有非常大的模量和硬度，将其用于纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体的制备可以实现对聚氨酯预聚体的改性，使聚氨酯预聚体的强度、韧性及其它方面的性能得到提升。
[0004]现有技术以水解法、氧化法和低共熔溶剂结合机械处理法等制得的纤维素纳米晶原料为水分散体系，通常将纤维素纳米晶原料经干燥除水后直接用于聚氨酯预聚体的改性反应，该方法存在纤维素纳米晶易发生团聚、聚氨酯预聚体界面结合作用力弱等问题。通过将纤维素纳米晶经改性和干燥后用于聚氨酯预聚体的改性反应，虽然可以提高聚氨酯预聚体的界面结合力，但该方法仍存在纤维素纳米晶易发生团聚、引入较多高沸点有机溶剂、制备过程繁琐等问题。因此，有必要提供一种能够制备出性能更优的纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体的高效简便、经济环保的制备方法。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供了一种纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体的制备方法，该制备方法工艺高效简便、经济环保，且制得的纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体界面结合力强、拉伸强度大。
[0006]具体地，本申请第一方面提供了一种纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体的制备方法，包括以下步骤：
[0007]采用有机溶剂置换纤维素纳米晶的水悬浮液中的水，得到纤维素纳米晶的有机溶剂悬浮液；所述有机溶剂包括醇类溶剂、醚类溶剂、醇醚类溶剂中的一种或多种；
[0008]将所述纤维素纳米晶的有机溶剂悬浮液分散于多元醇中，加热，减压蒸馏，得到纤维素纳米晶的多元醇分散液；
[0009]向所述纤维素纳米晶的多元醇分散液中加入异氰酸酯，搅拌反应，得到所述纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体。
[0010]本申请纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体制备方法采用有机溶剂置换纤维素纳米晶的水悬浮液中的水溶剂，并在此状态下直接与多元醇共混分散，将纤维素纳米晶的脱水干燥、混合、分散、改性反应等工艺步骤进行合并，制得纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚
体。该制备方法可使纤维素纳米晶不易发生团聚，且制备过程无需引入过多高沸点有机溶剂，工艺高效简便、经济环保，且制得的纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体界面结合力强、拉伸强度大。
[0011]本申请中，所述有机溶剂的沸点小于或等于150℃，且所述有机溶剂与水、多元醇均能互溶。
[0012]可选地，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇单甲醚中的一种或多种。
[0013]本申请中，所述加热的温度为80℃
‑
130℃；所述减压蒸馏的压强为
‑
0.1MPa至
‑
0.05MPa，持续时间为1h
‑
4h。
[0014]本申请中，所述搅拌反应的温度为60℃
‑
100℃；所述搅拌反应的时间为1h
‑
3h。
[0015]本申请中，所述纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体的制备原料中，纤维素纳米晶为1
‑
40质量份、多元醇为10
‑
50质量份、异氰酸酯为5
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20质量份。
[0016]本申请中，所述多元醇的分子量为300g/mol
‑
3000g/mol；所述多元醇的羟值为30mgKOH/g
‑
300mgKOH/g；所述多元醇的羟基平均官能度大于或等于2。
[0017]本申请一方面提供的制备方法工艺高效简便，经济环保，适于规模化量产，采用该方法制备的纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体固化后具有较强的界面结合力和较大的拉伸强度。
[0018]本申请第二方面提供了一种纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体，所述纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体采用本申请第一方面提供的制备方法制备而得。
[0019]本申请中，纤维素纳米晶在所述纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体中的质量占比为5％
‑
40％。
[0020]本申请中，所述纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体固化后的拉伸强度为13MPa
‑
17MPa。
[0021]本申请第二方面提供的纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体以浆料形式存在，浆料细腻、悬浮稳定性好、纤维素纳米晶的分散状态好，固化后的纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体具有较大的拉伸强度。
附图说明
[0022]图1为本申请实施例提供的纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
[0023]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0024]参见图1，本申请实施例提供了一种纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体的制备方法，包括以下步骤：
[0025]S10、采用有机溶剂置换纤维素纳米晶的水悬浮液中的水，得到纤维素纳米晶的有
机溶剂悬浮液；有机溶剂包括醇类溶剂、醚类溶剂、醇醚类溶剂中的一种或多种；
[0026]S20、将纤维素纳米晶的有机溶剂悬浮液分散于多元醇中，加热，减压蒸馏，得到纤维素纳米晶的多元醇分散液；
[0027]S30、向纤维素纳米晶的多元醇分散液中加入异氰酸酯，搅拌反应，得到纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体。
[0028]本申请实施方式中，纤维素纳米晶的来源可以是富含纤维素成分的生物质原料，例如可以是棉、麻、秸秆、蔗渣、纸类、细菌和被囊类动物提取物等。其中，由于棉质原料的纤维素含量较高，且由棉质原料制备纤维素纳米晶的工艺简单，容易得到纤维素纳米晶，本申请一些实施例中，选用棉质原料作为纤维素纳米晶的制备原料。具体地，纤维素纳米晶可以是采用上述生物质原料通过水解法、氧化法和低共熔溶剂结合机械处理法中的一种或多种方法制备得到，得到的纤维素纳米晶分散在水中形成水分散体系。其中，水解法包括无机酸水解法和纤维素酶催化水解法。本申请一些实施中，采用无机酸水解法制得粗纤维素纳米晶混合物后，采用离心法去除混合物中的酸，再用去离子水洗涤5
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10次后，得到pH为6.8
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7.0的纤维素纳米晶的水悬浮液。在具体的实施例中，最终制得的纤维素纳米晶的水悬浮液的pH可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：采用有机溶剂置换纤维素纳米晶的水悬浮液中的水，得到纤维素纳米晶的有机溶剂悬浮液；所述有机溶剂包括醇类溶剂、醚类溶剂、醇醚类溶剂中的一种或多种；将所述纤维素纳米晶的有机溶剂悬浮液分散于多元醇中，加热，减压蒸馏，得到纤维素纳米晶的多元醇分散液；向所述纤维素纳米晶的多元醇分散液中加入异氰酸酯，搅拌反应，得到所述纤维素纳米晶改性的聚氨酯预聚体。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂的沸点小于或等于150℃，且所述有机溶剂与水、多元醇均能互溶。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇单甲醚中的一种或多种。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为80℃
‑
130℃；所述减压蒸馏的压强为
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0.1MPa至
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0.05MPa，持续时间为1h
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4h。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌反应的温度为60℃
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100℃；所述搅拌反应的时间为1h
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄飞，陈小芳，段平平，
申请(专利权)人：惠州比亚迪电池有限公司，
类型：发明
国别省市：