[发明专利]一种木质素/单宁复合聚氨酯涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种木质素/单宁复合聚氨酯涂层及其制备方法。该方法包括：构建木质素与单宁的异氰酸酯预聚体；将木质素预聚体、单宁预聚体混合加入聚醚或聚酯多元醇制备木质素/单宁聚氨酯中间体；加入Ag/Zn抗菌离子并充分混合；最后将液体涂层施用于基材并交联固化。该涂层具有较高的交联密度所以具备抗水抗油性能；木质素与单宁富含苯环使涂层具备抗紫外老化特性；单宁邻苯二酚结构可增强涂层对基材的附着性；Ag/Zn离子可锚定于单宁的剩余羟基位点，使涂层具备抗菌性能。本发明中的复合涂层可用于纸基材料，赋予纸基抗水、抗油、抗菌、抗老化特性，促进纸基机械强度提升；又可用于医用材料或个人护理用品的表面处理，提升抗菌能力。

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及一种木质素/单宁复合聚氨酯涂层及其制备方法。

背景技术

涂层材料被广泛应用于各行各业，是社会生产与发展过程中不可缺少的重要材料。但是现今涂层材料多源于石油基产品，难于降解，在使用过程中会造成环境污染与额外的碳排放（JurkkaKuusipalo, 张美云. 纸和纸板加工. 中国轻工业出版社. 2017）。近年来人们开始寻求用生物质原料来制备新型涂层材料，以缓解石油基材料带来的负面影响，而常用的生物质大分子如淀粉、明胶、纤维素、蛋白质等虽然便于加工，但是功能单一，且防潮、抗菌、耐候性较差，难以支撑复杂多变的应用环境（马静, 陈利维, 汪恒, 等. 大豆分离蛋白纸张抗水表面施胶剂制备及性能. 精细化工, 2019, 36: 169-175.）。

木质素与单宁是自然界中产量丰富的生物质资源，是具有良好发展前景的绿色资源。木质素、单宁具有多羟基特点，可用于提升反应交联程度，提升机械性能；天然芳香结构赋予涂层良好抗紫外老化及耐候性；利用木质素疏水性提升涂层的防水效果；单宁提供更多交联与离子配位位点，提升涂层附着力、抗油、抗菌性能；天然生物质作为主要原料赋予涂层良好的生物降解性。以木质素与单宁为主要原料通过聚氨酯合成原理可制得多功能兼备的新型生物质基涂层材料。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种木质素/单宁复合聚氨酯涂层及其制备方法。

基于以上的原理与优势，本发明的目的在于提供一种木质素/单宁复合聚氨酯涂层及其制备方法，该涂层材料具备良好的机械性能、附着性能、抗紫外老化性能、可抗水、抗油、抗菌、可生物降解，生产能耗低、且环境友好。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的一种木质素/单宁复合聚氨酯涂层及其制备方法，包括以下步骤：

（1）在氮气保护下，将木质素、异氰酸酯充分混合溶解于二甲基亚砜中，再加入催化剂二月桂酸二丁基锡，反应得到体系1；

（2）在氮气保护下，将单宁、异氰酸酯充分混合溶解于二甲基亚砜中，再加入催化剂二月桂酸二丁基锡，反应得到体系2；

（3）在氮气保护下，将体系1、体系2混合后加入聚醚/聚酯多元醇充分溶解，并补加异氰酸酯，继续搅拌得到体系3；

（4）将Ag/Zn离子溶解并均匀分散于体系3后，获得液态木质素/单宁复合聚氨酯涂层，施用于基材表面并最终固化成木质素/单宁复合聚氨酯涂层材料。

优选的，步骤（1）中，所述反应的温度为30~70℃，反应的时间为0.5~2h；所述木质素的总羟基与异氰酸酯的摩尔比为1: (1~3)；所述二月桂酸二丁基锡的添加量为木质素总质量的0.02%~0.08%；所述木质素、异氰酸酯在二甲基亚砜中的质量分数总和为10~30%。

优选的，步骤（2）中，所述反应的温度为30~70℃，反应的时间为0.5~2h；所述单宁的总羟基与异氰酸酯的摩尔比为1: (0.8~2.5)；所述二月桂酸二丁基锡的添加量为单宁总质量的0.02%~0.08%；所述单宁、异氰酸酯在二甲基亚砜中的质量分数总和为10~30%。