[发明专利]一种具有快速修复功能的木质素基热塑性弹性体及其制备方法

说明书

本发明公开一种木质素基热塑性弹性体，涉及热塑性弹性体技术领域，其结构式如下：本发明还提供上述木质素基热塑性弹性体的制备方法。本发明的有益效果在于：本发明中的木质素基热塑性弹性体力学性能优异，延展性良好，具有良好的生物降解和环境友好性。该木质素基弹性体，在近红外光照射下，可以在一分钟内快速愈合，这种具有快速修复性能的木质素基弹性能显著提高了木质素的利用率和附加值，拓宽木质素的应用。

技术领域

本发明涉及热塑性弹性体技术领域，具体涉及一种具有快速修复功能木质素基热塑弹性体及其制备方法。

背景技术

木质素(Lignin)是地球上第二丰富的天然聚合物，广泛存在于植物的细胞壁，已被认为是一种很有前途的替代现有化石燃料的资源。木质素的成本低、含量丰富、环境友好和良好的抗紫外线辐射性能，使得木质素存在许多潜在的应用，如粘合剂、防晒膏、碳纤维、填料、生物衍生合成聚合物和复合材料等。尽管木质素具有巨大的潜力，但开发这一重要资源的技术尚不成熟，木质素基材料通常不能转化为高价值产品。

热塑性弹性体是一种具有橡胶的特性(高弹性、压缩永久变形等)，又具有塑料的加工特性(工艺简单)的高分子材料。其被广泛应用于汽车、建筑、家用设备、电线电缆、电子产品、食品包医疗器械等众多行业。然而大多数的热塑性弹性体都是由石油资源制备而来，在当今石油资源日益匮乏、环境污染日益严重的背景下，生物基热塑性弹性体具有极其重要的商业价值和环保意义。

近年来，表面接枝聚合法是制备界限明确的木质素共聚物最突出的技术之一，特别是采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)方法。如RAFT接枝法成功合成了不同含量木质素接枝聚丙烯酸正丁酯和1-乙烯基咪唑的共聚物。对其共聚物进行力学性能测试，结果表明当木质素含量为6.1wt％时，共聚物拉伸断裂伸长率能够达到900％,但拉伸强度仅为0.22MPa。(Wang W.Wang F.Zhang C.Tang J.Zeng X.Wan X.(2021)Chemical EngineeringJournal,404,art.no.126358)。

材料在使用过程中不可避免地会产生局部损伤和微裂纹，并由此引发宏观裂缝而发生断裂，从而影响材料的正常使用和缩短使用寿命。因此裂纹早期的快速修复是一个现实而重要的问题。快速修复材料具有能够降低材料运营期间的维修养护成本、延长材料的使用年限等优势。目前，快速修复材料已应用于生物医学、仿生材料、电解池材料、快速修复聚合物玻璃等领域。

如果能在木质素上接枝软段和硬段聚合物，木质素在聚合物体系中充当了交联点，赋予聚合物网络良好的链柔性和延展性，硬段提供强度，可以制备出性能优异且具有快速修复能力的木质素基弹性体。

公布号为CN104356318A的中国专利文献，公开了一种木质素基星状热塑性弹性体及其制备方法，包括以下步骤：(1)将木质素与2-溴代异丁酰溴反应合成木质素ATRP大分子引发剂；(2)将硬单体，软单体，木质素ATRP大分子引发剂和配体及反应良溶剂加到反应瓶中，充分搅拌溶解，经过三次冷冻、抽真空、充氮的循环过程除去混合溶液中的氧气，加入催化剂在55-110℃的条件下反应4-48h后，以甲醇/水混合液为沉淀剂，将收集到的沉淀过滤，干燥得到具有紫外吸收性能和热塑性弹性体性质的木质素基星状聚合物。该木质素基星状聚合物的力学性能优于相同组成的线性聚合物，可以作为具有紫外吸收特性的膜材料。该方法制备的木质素基星状热塑性弹性体不具有快速修复能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有良好延展性、力学性能以及快速修复能力的木质素基热塑性弹性体及其制备方法。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：

一种木质素热塑性弹性体，其结构式如下：

其中0m≤700，30≤n≤700，R₁为中的任意一个基团；