[发明专利]一种死漆聚合催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种死漆聚合催化剂及其制备方法和应用，涉及铁基金属‑有机骨架材料(Fe‑MOFs)的制备及其催化死漆聚合性能研究，属于天然高分子材料领域。分别将对苯二甲酸(H₂BDC)、金属铁盐溶于N,N‑二甲基甲酰胺，通过溶剂热法制备出具有向内凹的八面体形貌的MI L‑101(Fe)。将其添加到死漆液中，混合均匀后涂膜于马口铁片上。加入催化剂的死漆液在8h内可实现实干，而不加催化剂的死漆液历经1440h仍未表干，表明Fe‑MOFs催化死漆成膜效果显著，而且得到的死漆膜柔韧性和耐冲击性得到显著提高。本发明解决了死漆因漆酶失活而无法固化的难题，且制备方法简单、易行，制备过程绿色环保，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于天然高分子材料领域，特别涉及一种具有向内凹的八面体形貌的MIL-101(Fe)催化剂的制备方法及其催化死漆聚合成膜的应用。

背景技术

天然生漆又称“国漆”或“大漆”，是一种具有优良综合性能的天然涂料。生漆是漆树分泌的一种纯天然的乳白色液体，在接触氧气后颜色逐渐转为褐色，表面逐渐硬化成膜。生漆是通过漆酶催化聚合成膜。生漆成膜后具有优异的耐酸性，耐热性、耐磨性、耐腐蚀等性能，其优异的综合性能是其它合成涂料所无法与之比拟。但它也存在一些缺点，如生漆具有致敏性，必须在特定的条件下(相对湿度不低于80％，温度为20～30℃)才能固化成膜，粘度大不易施工等，这些缺点限制了生漆作为涂料大面积的应用和推广。此外，生漆在使用过程中会因保存方式不当或时间过久，导致漆酶失活，使生漆变为无法自然固化成膜的死漆。死漆因无法自干而被用于提取漆酚，在提取过程中需要使用大量的有机溶剂，从而造成环境污染，也导致生漆资源的浪费。

近年来，金属-有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks，MOFs)受到越来越多研究团队的关注。MOFs材料是由有机配体和无机金属离子自组装形成的具有周期性网络结构的晶体。其具有极高的孔隙率、超大的比表面积和有序的孔道结构，在传感、吸附、药物缓释及气体的储存等领域都有广泛的应用。由于组成MOFs材料的连接体和金属的种类及配位方式的多样性，赋予该类材料高度调变性和可裁性，为其在死漆催化聚合中的应用提供更多的可能。目前Fe-MOFs材料由于其优异的可见光捕获能力和高分散的铁活性位点，被认为是最有潜力的光催化剂(与光源接触才能进行光催化反应)。但是尚未发现利用Fe-MOFs材料催化生漆或死漆聚合以及提高漆膜性能的研究和专利文献。

因此，本发明通过溶剂热法制备了Fe-MOFs催化剂，并将其应用于死漆催化聚合反应中，有望解决死漆因漆酶失活而无法固化的难题，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是改善生漆应用过程中存在的问题，主要是针对死漆因漆酶失活而无法固化的难题，提供了一种死漆聚合催化剂及其制备方法和应用，利用Fe-MOFs催化剂的催化作用，提高生漆干燥性能，恢复死漆固化活性。

本发明是通过如下技术方案实施的：

一种死漆聚合催化剂，为具有向内凹的八面体形貌的Fe-MOFs材料MIL-101(Fe)。

所述的催化剂的制备方法，将FeCl₃·6H₂O和H₂BDC分别溶于DMF溶液，溶解完全后，将含H₂BDC的DMF溶液滴加到含FeCl₃·6H₂O的DMF溶液中，超声5-10分钟，将得到的混合溶液在110℃的烘箱中反应24h，自然冷却至室温，反应物依次用DMF、甲醇溶液洗涤纯化，离心过滤提取产物，并在80-120℃的真空条件下处理8h，最终收集到的产品即为MIL-101(Fe)。

进一步地，FeCl₃·6H₂O和H₂BDC的摩尔比为n(FeCl₃·6H₂O)/n(H₂BDC)＝2:1、1:1或1:2。