[发明专利]一种制备木质素型水性聚氨酯复合材料的新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备木质素型水性聚氨酯复合材料的新方法，具体涉及采用环氧氯丙烷改性的木质素通过预聚，扩链等反应制备一系列木质素含量不同的水性聚氨酯的新方法。

背景技术

聚氨酯因其优良的物理性能和机械性能，被广泛地应用在交通运输、制品工业、日常生活等很多方面，水性聚氨酯因其与聚氨酯相比，具有无污染、环保等优点被广泛应用于工业生产和日常生活等多个领域。

木质素是一类含有丰富的醇羟基和酚羟基的天然的高分子化合物，是植物中的第二大组成部分。近年来，随着环境污染和化工原料的紧缺，木质素因其自身的分子结构，而且是可再生的，具有无污染可降解的特点，木质素被广泛的用在聚氨酯等高分子的领域中。由于木质素分子中含有羟基基团，可以作为一种醇类和聚氨酯中的主反应物异氰酸酯作用，代替一部分聚醚多元醇，参与到反应中来，这样不但可以提高聚氨酯的性能，而且节省聚醚多元醇的用量，降低成本，木质素在聚氨酯中的作用主要是交联和填充的作用。

木质素因其不溶于水和有机溶剂中，所以很少应用在水性的聚氨酯中。木质素型水性聚氨酯的制备的最关键的技术问题是木质素在合成聚氨酯主要反应物中的均匀分散，以及更好的与这两个主要反应物相容，因此在反应之前首先对木质素进行改性，采用环氧氯丙烷在碱的催化下改性木质素，使木质素的表面活性提高，可以更好地分散在反应液中。

发明内容

为实现本发明所提供的技术方案是：

(1)改性木质素在聚醚多元醇中溶解分散

用50mL干净的小烧杯称量占聚醚多元醇质量为0.5％～2％的改性后的木质素加入10mL的丙酮溶液超声分散20min，然后放入到带有搅拌装置的250mL的四口瓶中，再向其中缓慢加入20.0g聚丙二醇加至四颈烧瓶中，70℃搅拌溶解2h，得到改性后的木质素分散在聚醚多元醇中的分散液。

(2)木质素型水性聚氨酯的制备

①待含有有不同质量的改性的木质素的聚醚多元醇的分散液的温度降至室温，通入氮气保护，并均匀搅拌，但要搅拌速度不要剧烈，在室温下缓慢滴加8.7g的2，4-甲苯二异氰酸酯(TDI)，待加完TDI之后，将水浴锅温度调至70℃，在机械搅拌下反应2h。

②第一步反应2h之后，把水浴温度调至60℃，随后用滴管缓慢滴加1.87g的DMPA，滴加完DMPA之后再用滴管滴加1～2滴二月桂酸二丁基锡，从滴加完催化剂开始计时，反应2h，整个反应过程中观察体系的粘度，粘度过大的时候加入适量的丙酮，来降低体系的粘度，以免体系粘度过大，导致反应无法进行。反应2h之后，把水浴温度调至40℃；待水浴的温度为40℃时，加入1.39g TEA反应10min之后，加入150mL H₂O，然后提高搅拌速度，继续搅拌1h，就得到木质素型水性聚氨酯的水乳液。

③然后把水乳液100mL倒入模具中，把烘箱温度调到60℃，干燥2天，就得到目标产物。

为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。

实施例：

(1)用50mL干净的小烧杯称量占聚醚多元醇质量为1％的改性后的木质素加入10mL的丙酮溶液超声分散20min，然后放入到带有搅拌装置的250mL的四口瓶中，再向其中缓慢加入20.0g聚丙二醇加至四颈烧瓶中，70℃搅拌溶解2h，得到改性后的木质素分散在聚醚多元醇中的分散液。

(2)待含有有不同质量的改性的木质素的聚醚多元醇的分散液的温度降至室温，通入氮气保护，并均匀搅拌，但要搅拌速度不要剧烈，在室温下缓慢滴加8.7g的2，4-甲苯二异氰酸酯(TDI)，待加完TDI之后，将水浴锅温度调至70℃，在机械搅拌下反应2h。

(3)第一步反应2h之后，把水浴温度调至60℃，随后用滴管缓慢滴加1.87g的DMPA，滴加完DMPA之后再用滴管滴加1～2滴二月桂酸二丁基锡，从滴加完催化剂开始计时，反应2h，整个反应过程中观察体系的粘度，粘度过大的时候加入适量的丙酮，来降低体系的粘度，以免体系粘度过大，导致反应无法进行。反应2h之后，把水浴温度调至40℃；待水浴的温度为40℃时，加入1.39gTEA反应10min之后，加入150mLH₂O，然后提高搅拌速度，继续搅拌1h，就得到木质素型水性聚氨酯的水乳液。

(4)然后把水乳液100mL倒入模具中，把烘箱温度调到60℃，干燥2天，就得到目标产物。经力学测试添加量在1％的时候拉伸强度有所增加，达到了12.967Mpa。