[发明专利]一种木质素基聚氨酯薄膜及其合成方法

说明书

本发明涉及一种木质素基聚氨酯薄膜及其合成方法，首先将木质素溶解于硅酸钠溶液中，搅拌至完全溶解，然后用酸调节pH至1‑3，析出沉淀，过滤分离，洗涤、干燥，得到木质素/SiO₂复合纳米粒子；再将木质素/SiO₂复合纳米粒子、异氰酸酯、聚酯多元醇和催化剂按比例混合，熔融共混、挤出，热压成膜。本发明所制备的聚氨酯薄膜具有力学性能好、阻燃性好、稳定性高等特点。

技术领域

本发明属于聚氨酯领域，具体涉及一种木质素基聚氨酯薄膜及其合成方法。

背景技术

聚氨酯是由二元或多元有机异氰酸酯与聚醚多元醇或聚酯多元醇反应制备得到主链中含有氨基甲酸酯特征单元的高分子化合物，根据结构和性质的不同，可以制成泡沫、橡胶、塑料薄膜以及特殊涂料等。其中，聚氨酯薄膜通常是采用挤出和压延等工艺制备而成，具有较好延展性，防水透气性，强韧性和耐老化性能，广泛应用于医疗卫生，包装面料和工业等多个领域。

但是，聚氨酯薄膜本身弹性模量较差，压力下易于变形，刚度较小，限制了其应用。专利CN105585722A公开了一种高强度聚氨酯薄膜，包括：位于最上层的聚氨酯涂层、位于中间的粘合剂以及位于最下层的无机纤维层，所述聚氨酯涂层由二异氰酸酯和二羟基丙酮加聚而成，按照质量百分比计算，所述二异氰酸酯占66-72%，所述二羟基丙酮占28-34%，所述无机纤维层由玻璃纤维和陶瓷纤维混合制成，按照质量百分比计算，所述玻璃纤维占55-65%，所述陶瓷纤维占 35-45%，通过上述方式，制备的聚氨酯薄膜具备有高强度、高延展性、耐磨的优点。但由于有机材料与无机材料本身性质的差异，简单的物理粘结不能实现两者完美的结合，容易出现脱皮、裂缝情况，影响使用性能。

专利CN103554413A公开了一种改性聚氨酯的方法，由架桥剂、二异氰酸酯、催化剂一、二元醇及溶剂组成，将二异氰酸酯滴加到由架桥剂、催化剂一、二元醇及溶剂组成的混和物中，在一定条件下，搅拌反应而成。架桥剂又由偶联剂、去离子水、催化剂二、乙醇组成，通过偶联剂，引入有机官能团改性的有机硅链段，这样增加了与二氧化硅纳米粉体的相容性，进而改善这些纳米粉体在涂料中的分散性和存放稳定性，克服了以往的纳米粉体单纯依靠物理混合而导致的分散性不好、容易发生软团聚等缺陷。但该方法为了提高分散性、避免开裂，需要使用多种试剂，过程复杂，成本较高。

另外，聚氨酯的极限氧指数只有17%左右，极易燃烧，且燃烧时会释放大量有毒烟雾，具有极大的潜在火灾危险。硅类化合物作为一种新型、高效、低毒的环境友好型无卤阻燃剂，能有效抑制烟雾的散发，能够促进表面形成紧密的阻隔层达到阻燃的效果。其中纳米SiO₂是一种常用的无机硅系阻燃剂，但是，由于其通常以物理方式加入，分散性较差，因此会影响聚氨酯的力学性能。

专利CN107383307A公开了一种改性木质素增强硬质聚氨酯材料及其制备方法。首先从造纸黑液中提取木质素，用硅酸盐对木质素预改性，增加木质素表面的硅羟基数量，再用硼氢化钠进行二次改性，利用硼氢化钠将木质素支链上的羰基还原成脂肪族羟基，并伴随着聚合反应和脱甲基反应，还原后的木质素上反应性羟基数量明显提高，因此木质素的反应活性也得到显著提高，改性木质素和异氰酸酯的聚合反应程度也得到了显著增强。但是，其硅酸盐改性方法只增加了木质素表面的硅羟基数量，并没有改善材料自身的阻燃性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种木质素基聚氨酯薄膜及其合成方法。本发明首先制得木质素/SiO₂复合纳米粒子，再将其作为聚氨酯材料的添加剂，通过熔融共混、热压成型的方式制备得到木质素基聚氨酯薄膜。所制备的聚氨酯薄膜具有力学性能好、阻燃性好、稳定性高等特点。

本发明提供的木质素基聚氨酯薄膜的合成方法，包括以下内容：

（1）将木质素溶解于硅酸钠溶液中，搅拌至完全溶解，然后用酸调节pH至1-3，析出沉淀，过滤分离，洗涤、干燥，得到木质素/SiO₂复合纳米粒子；