木质素-单宁酸基聚氨酯材料及其制备方法与作为阻隔材料的应用技术

本发明专利技术涉及生物基材料领域，具体涉及木质素

【技术实现步骤摘要】
木质素
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单宁酸基聚氨酯材料及其制备方法与作为阻隔材料的应用


[0001]本专利技术涉及生物基材料领域，具体涉及木质素
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单宁酸基聚氨酯材料及其制备方法与作为阻隔材料的应用。

技术介绍

[0002]聚氨酯（PU）作为第五大合成高分子材料，由于其在结构上的可调性和多样性，使其广泛用在包装、建筑、家具、汽车、床上用品、生物医学以及隔热材料等领域。通常，聚氨酯的合成主要需要两大原料，即多元醇和异氰酸酯，这两种原料主要来自于石油资源，然而，随着石油资源的枯竭和环境问题的加剧，寻找制备聚氨酯的可替代原料至关重要。生物基材料具有来源丰富，价格低廉，绿色，可再生，可降解等功能，因此，采用天然生物质资源代替现有石油基产品，制备生物基聚氨酯，不仅可以解决上述问题，而且将成为我国战略性新兴材料产业和生物质产业发展的重要方向之一。
[0003]在现有生物基材料中，木质素是来源于木材的，由疏水苯基丙烷骨架和含氧分支组成的3D芳香生物聚合物，具有较强的疏水性。木质素中大量的苯环结构，赋予其较高的热稳定性，具有优异的成炭能力，可以作为阻燃剂的碳源。木质素中含有的多种酚类单体片段，可以作为天然抗菌化合物的重要来源，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有良好的抗菌性。中国专利CN 111187428A公开了一种木质素基多元醇、改性木质素基聚氨酯材料，采用木质素、氢氧化钠溶液、乙醇和烯丙基化合物混合，进行烯丙基化反应，得到烯丙基化改性木质素；然后与巯基化合物混合，进行巯基
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烯点击反应，得到木质素基多元醇，用于制备改性木质素基聚氨酯材料，制得的改性木质素基聚氨酯材料具有良好的机械性能、耐热性能和抗光老化性能。
[0004]单宁酸是一种天然多酚类有机化合物，其分子结构中含有很多酚羟基，具备止血、抗氧化和抗菌等多种功能。与木质素类似，单宁酸分子结构中也存在羟基。但是单纯的木质素、单宁酸在聚氨酯应用的关键技术问题是木质素、单宁酸的活化改性和分散的均匀性；另外木质素或单宁酸基聚氨酯还存在机械性能和热稳定性差的技术缺陷。

技术实现思路

[0005]针对现阶段生物基聚氨酯材料存在的问题，本专利技术提供了一种木质素
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单宁酸基聚氨酯材料，该材料通过聚合物分子结构调控，最终实现聚氨酯材料在高强度、抗菌、抗紫外线和阻燃性能等方面的协同作用；同时提供了上述材料的制备方法以及其应用，制备方法简单，应用广泛。
[0006]一种木质素
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单宁酸基聚氨酯材料，包括以下重量份的原料：聚多元醇：1~5份；双异氰酸酯：0.1~5份；木质素：0.2~3份；
单宁酸：0.2~5份；硝酸银：0.2~5份。
[0007]优选地，所述的聚多元醇为端双羟基聚多元醇。
[0008]优选地，所述的聚多元醇为聚乙二醇、聚丙二醇、聚己内酯二醇和聚四氢呋喃中的一种或多种，其分子量为800~5000g/mol。
[0009]优选地，所述的双异氰酸酯为二甲基联苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4，4'
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亚甲基双（异氰酸苯酯）中的一种或多种。
[0010]上述木质素
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单宁酸基聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：S1.将聚多元醇与双异氰酸酯在催化剂的作用下发生缩合反应，合成端异氰酸酯基聚氨酯预聚体；S2.向步骤S1的反应体系中将入木质素、单宁酸，反应，制备含有木质素和单宁酸的聚氨酯；S3.向步骤S2的反应体系中加入AgNO­3，并用三乙胺调节体系的pH，使单宁酸与Ag
+
之间发生络合作用，进而将Ag
+
负载到聚氨酯材料中；S4. 将步骤S3中所得聚氨酯置于聚四氟乙烯磨具中，风干后，得到聚氨酯薄膜。
[0011]优选地，步骤S2中催化剂为：二月桂酸二丁基锡，用量为双异氰酸酯用量的0.01～0.1wt%。
[0012]优选地，所述步骤S1中缩合反应的条件为：温度为50～80℃，反应时间为4～10h。
[0013]优选地，所述步骤S2中反应的条件为：温度为30～50℃，反应时间为4～8h。
[0014]上述木质素
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单宁酸基聚氨酯材料在制备阻隔材料上的应用。
[0015]进一步地，所述阻隔为细菌阻隔、和/或紫外线阻隔、和/或阻燃、和/或氧气阻隔性。
[0016]本专利技术主要利用木质素和单宁酸分子结构中的羟基与异氰酸根之间的反应，将木质素、单宁酸接枝到聚氨酯末端，可以克服木质素的缺点，提升材料的性能，同时将单宁酸接枝到聚氨酯末端，利用聚氨酯中的邻苯二酚结构与Ag
+
在碱性条件下的络合作用，将Ag
+
嵌入聚氨酯内，从而增加聚氨酯的抗菌性能。
[0017]本专利技术的有益效果1.木质素
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单宁酸基聚氨酯材料，属于生物基材料，制备工艺简单，材料表现出优良的综合性能，符合工业产业化对技术工艺的要求。
[0018]2.基于木质素和单宁酸的聚氨酯材料，利用生物质材料自身的结构特点，赋予材料较高的抗菌性，抗紫外性，氧气阻隔性和阻燃性。
[0019]3.木质素
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单宁酸基聚氨酯材料，不仅可以缓解石油压力，而且可以为生物质材料的利用提供新途径。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施例对本专利技术一种基于木质素和单宁酸的生物基聚氨酯阻隔材料的制备与应用做进一步描述。具体实施例为进一步详细说明本专利技术，非限定本专利技术的保护范围。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、设备和方法为本
常规市购的试剂、设备和常规使用的方法。
[0021]实施例1一种木质素
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单宁酸基聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：S1将5g聚乙二醇（分子量为2000 g/mol）在120℃真空干燥2h后置于三口烧瓶中，并在200 r/min的机械搅拌下，用20mL N，N
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二甲基甲酰胺（DMF）将其溶解，通氮气保护，采用恒压滴液漏斗向上述溶液中逐滴加入5g异佛尔酮二异氰酸酯，混合均匀后，加入0.005g二月桂酸二丁基锡，调节体系反应温度为50℃，反应10h后得到末端含异氰酸根的聚氨酯预聚体。
[0022]S2取0.2g木质素和5g单宁酸溶于30mL DMF后，采用恒压滴液漏斗缓慢滴入步骤S1的反应体系中，调节体系反应温度为50℃，反应10h。
[0023]S3 将5g硝酸银溶于10mL DMF中，然后通过恒压滴液漏斗缓慢滴入步骤S2的反应体系中，20℃条件下反应2h，得到聚氨酯溶液。
[0024]S4 采用旋转蒸发仪去除溶液中的大部分DMF后，将反应溶液倒入聚四氟乙烯磨具，25℃条件下风干，得到聚氨酯薄膜。
[0025]实施例2一种木质素
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单宁酸基聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：S1将1g聚丙二醇（分子量为800 g/mol）在120℃真空干燥2h后置于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种木质素
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单宁酸基聚氨酯材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚多元醇：1~5份；双异氰酸酯：0.1~5份；木质素：0.2~3份；单宁酸：0.2~5份；硝酸银：0.2~5份。2.根据权利要求1所述的木质素
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单宁酸基聚氨酯材料，其特征在于，所述的聚多元醇为端双羟基聚多元醇。3.根据权利要求1或2所述的木质素
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单宁酸基聚氨酯材料，其特征在于，所述的聚多元醇为聚乙二醇、聚丙二醇、聚己内酯二醇和聚四氢呋喃中的一种或多种，其分子量为800~5000g/mol。4.根据权利要求1所述的木质素
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单宁酸基聚氨酯材料，其特征在于，所述的双异氰酸酯为二甲基联苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、4，4'
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亚甲基双（异氰酸苯酯）中的一种或多种。5.一种权利要求1所述的木质素
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单宁酸基聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将聚多元醇与双异氰酸酯在催化剂的作用下发生缩合反应，合成端异氰酸酯基聚氨酯预聚体；S2.向步骤S1的反...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔凡功，王守娟，夏南南，吴芹，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东省科学院，
类型：发明
国别省市：