[发明专利]一种具有良好力学性能的纳米复合木质素的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合木质素的制备方法，特别涉及一fit，具有良好力学性能的纳米复合木质素的制备方法。

背景技术

木质素是由高分子的三维网络与水组成的多元体系，它在水中能够溶胀并保持大量水分而不溶解，是自然界中普遍存在的一种物质形态，生物机体的许多部分(如人体的肌肉、血管、眼球等器官)都是由木质素构成的。由于具有良好的生物相容性，自20世纪40年代以来，有关木质素的合成、理化性质及其在生物、医学等领域中的应用研究十分活跃。

根据木质素网络键合方式的不同，可分为物理交联凝胶和化学交联凝胶。化学交联凝胶通常是在进行自由基聚合反应时，选用少量有机的化学交联剂如双烯烃化合物等与单体混合共聚，从而形成三维网状结构。常用的化学交联剂有N, N一甲基双丙烯酰胺、N, N’一亚甲基双丙烯酰胺和二乙烯苯等。许多研究表明这类木质素，由于自由基聚合中化学交联反应随机进行，大量交联点无序分布，导致其机械性能差、易碎、响应速率慢及透明性差:此外，化学交联剂多带有一些毒性，使用前须除去未反应的交联剂。上述缺点限制了其在某些领域的应用。

物理交联凝胶是通过结晶作用、氢键作用或疏水相互作用等物理交联方式形成凝胶网络。由于避免使用化学交联剂，使其在生物、医药领域的应用更加安全，因此近年来对物理交联木质素研究的兴趣越来越浓。Yokoyama等(Colloid Polymer Science, 1986, 264:595-601)将聚乙烯醇(PVA)水溶液进行反复冻一融(freeze thawing)处理制备出一种高强度、高弹性的凝胶。哈鸿飞等(高分子学报，2001, (4) :485-488)合成了K一型卡拉胶(KC)/聚N一异丙基丙烯酰胺PNIPA共混木质素，其中KC胶可溶于80℃左右的热水中，降至室温后即形成一种物理交联的木质素。最近，Haragachi(Macromolecules,2002,35:10162-10171，Macromol. Chem. Phys.，2005, 206:1530-1540)用无机粘土代替化学交联剂，以过硫酸钾(以下简称KPS )为引发剂体系，通过原位聚合制备了聚(N一异丙基丙烯酰胺)/粘土纳米复合木质素。这种凝胶具有较高的透光率、良好的响应性和优异的力学性能，凝胶可以弯曲、打结，断裂伸长率可达1000%以上，为传统木质素的改性提供了一条崭新的思路。他们提出:引发剂过硫酸钾相当于二价阴离子，与无机粘土片层表面的离子存在很强的相互作用，致使过硫酸钾分子紧密地附着在其片层表面，引发单体的聚合，生成的聚合物大分子链附着在粘土片层上，形成稳定的物理交联的凝胶网络。但我们的研究发现一些烯烃类单体如乙烯毗咯烷酮(以下简称NVP)等不能用过硫酸钾这类引发剂进行有效地引发，若要制备出具有良好性能的纳米复合木质素则需要采用其它的引发体系。

聚乙烯毗咯烷酮(以下简称PVP)是一种水溶性高分子化合物，具有优良的水溶性、成膜性、生物相容性、高分子表面活性等性能。聚乙烯毗咯烷酮木质素在医药及生物医学工程领域有着重要的用途，可以用作医药控制释放材料、烧伤涂敷材料，特别是作为角膜接触镜材料，显示出良好的应用前景。乙烯毗咯烷酮与其它单体(如，甲基丙烯酸一0一轻乙酷、丙烯酰胺等)共聚所得到的木质素，具有较好的透光性和生物相容性，含水量较高，透氧性也较好，是目前制造角膜接触镜的主要材料，己在日本、美国等国家市场上获得推广但仍存在强度不高的缺点，其性能有待进一步改善。

目前，PVP木质素多采用辐射交联法、光交联法以及化学交联法制备。光交联法一般采用紫外光引发NVP的聚合和交联;辐射方法是在60Coγ射线源或高能射线作用下，使PVP分子链上产生自由基，彼此发生交联;化学交联法是制备PVP木质素最常用的方法，将单体溶解在溶剂中，在交联剂和引发剂作用下进行聚合和化学交联反应，生成木质素。采用的化学交联剂多为双烯烃化合物，如N, N’一二亚甲基双丙烯酰胺。但这些方法制备的PVP凝胶强度不高、透明性较差，难以满足实际应用的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种木质素的制备方法，使其产品的木质素具有较高的强度和透明性，满足更多领域的需要。

为了达到上述目的，本发明提供了一种具有良好力学性能的纳米复合木质素的制备方法，包括以下步骤:

1)将无水单体和物理交联剂无机粘土分散于去离子水中，其中单体的质量百分比浓度为5%一30%，无机粘土的添加量为单体质量的10%一60%，在常温、常压，密封容器中，通入氮气，搅拌30一120分钟。