一种利用真菌子实体结合原位反应制备生物基皮革的方法

文档序号:37186671发布日期:2024-03-01 12:51阅读:32来源:国知局

本发明涉及一种利用真菌子实体结合原位反应制备生物基皮革的方法,属于生物基材料。


背景技术:

1、动物皮革制品一直以来都被赋予了高端产品的属性,应用于鞋服、家居、汽车、飞机等诸多领域。但动物皮革的原料皮数量有限,生产过程环境污染大、三废排放多,给环境带来巨大压力。随着环保理念的加强导致动物皮革的发展进一步受到限制。

2、近年来,超细纤维合成革以其优异的性能成为动物皮革的最佳替代品。但超细纤维合成革所用超细纤维亲水基团少,对水分的吸收和传递能力差,导致吸湿排汗性能与动物皮革有较大差距。因此寻找性能优异的新型原材料进行皮革制品开发具有重大意义。

3、中国专利cn109736097a公开了在传统超纤中引入亲水性细菌纤维素,使皮革的透气性、透水汽性能提升。cn115418866a、cn113638237a公开了利用植物韧皮纤维,如菠萝叶纤维、椰壳纤维、麻纤维,制备新型皮革材料的方法。cn111455681a公开了利用农林废弃物,如农作物秸秆、木材,通过蒸煮、打浆制备新型皮革材料的方法。除此之外,基于天然材料或废弃物的,如苹果、菠萝、仙人掌和菌丝体皮革(cn114438795a、cn115135747a、cn116446188a)受到越来越多的关注。

4、子实体是由组织化了的菌丝体组成,是一种可再生的自然资源,亲水性好,生产原料来源广泛、价格低廉,生产过程不产生环境污染,而且消耗二氧化碳,日常生活中食用的菇类、菌类都是属于子实体的范畴;但因子实体机械性能差、皮感差通常不能单独制备皮革制品,需要和相应的聚氨酯复合,与聚氨酯复合时,聚氨酯高分子粘度大,在纤维材料、天然废弃物材料中的均匀渗透、均匀分散难度大。而且聚氨酯高分子与这些天然材料的亲疏水性差异大,界面相互作用差,使得这些天然生物质材料的在皮革制品中的填充量少,制备的皮革制品性能不佳。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺陷与不足,本发明提供了一种利用真菌子实体结合原位反应制备生物基皮革的方法,即通过将子实体改性、粉末化,结合聚氨酯高分子原位合成,有效改善了子实体在最终皮革贝斯中的分散均匀程度,避免了子实体在高粘度聚氨酯溶液中难分散、易团聚的问题,提升子实体在皮革中的填充量以及皮革的综合性能。

2、本发明的第一目的是提供一种利用真菌子实体结合原位反应制备生物基皮革的方法,所述方法包括如下步骤:

3、(1)将真菌子实体在丙交酯和催化剂作用下进行原位反应,形成表面改性真菌子实体,随后干燥至水分至0.001~0.01%,粉碎、过筛,即得改性真菌子实体微细粉末;

4、(2)将步骤(1)制得的改性真菌子实体微细粉末与聚氨酯合成单体溶液、改性纤维素混合,搅拌反应;将反应后的溶液经流延、去除溶剂,干燥,制得皮革贝斯;

5、(3)将步骤(2)制备的皮革贝斯按照常规超纤革的加工方法,进行打磨、贴面、压纹,制得生物基皮革成品。

6、在一种实施方式中,步骤(1)所述真菌子实体包括金针菇、茶树菇、杏鲍菇、白玉菇、猴头菇、羊肚菌或北风菌中的一种或几种。

7、在一种实施方式中,步骤(1)所述催化剂为辛酸亚锡、氯化亚锡、对甲苯磺酸中的一种或多种。

8、在一种实施方式中,步骤(1)所述催化剂的用量为丙交酯质量的1‰~5‰。

9、在一种实施方式中,步骤(1)所述丙内酯与真菌子实体的质量比为5~8:2。

10、在一种实施方式中,步骤(1)所述原位反应具体是指将真菌子实体与丙交酯、催化剂混合,在100~120℃条件下进行原位反应;通过真菌子实体表面发生丙交酯的原位开环聚合,实现聚乳酸分子链段对真菌子实体的表面接枝改性。

11、在一种实施方式中,步骤(1)所述干燥温度是60-150℃。

12、在一种实施方式中,步骤(1)所述粉碎采用的是高速粉碎机,机转速为20000~25000r/min。

13、在一种实施方式中,步骤(1)所述过筛的目为200~300目。

14、在一种实施方式中,步骤(1)所述聚氨酯合成单体溶液是以dmf为溶剂,低聚物二醇、扩链剂和异氰酸酯混合反应而形成。

15、在一种实施方式中,所述低聚物二醇、扩链剂、异氰酸酯三者之和的添加量为真菌子实体微细粉末干重的10-50%(w/w),其中低聚物二醇加扩链剂与异氰酸酯的摩尔比为1:1-1.5。

16、在一种实施方式中,所述低聚物二醇为重均分子量在400-3000g/mol的低聚乳酸二醇、聚己内酯二醇或丙交酯己内酯共聚的二醇中的一种或几种。

17、在一种实施方式中,所述扩链剂为1,4-丁二醇、1,6-己二醇和1,10-癸二醇中的一种或多种。

18、在一种实施方式中,所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(tdi)、二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)、六亚甲基二异氰酸酯(hdi)、二环己基甲烷二异氰酸酯(hmdi)中的一种或多种;优选为六亚甲基二异氰酸酯。

19、在一种实施方式中,步骤(2)所述改性纤维素是指对纤维素的疏水化改性,包括改性粘胶纤维、改性天丝纤维、改性细菌纤维素、改性棉短绒、改性竹纤维、改性麻纤维中的一种或几种。

20、在一种实施方式中,步骤(2)所述改性纤维素纤维长度为5-10mm,添加量为真菌子实体微细粉末干重的10-50%(w/w)。

21、在一种实施方式中,步骤(2)所述改性粘胶短纤维制备包括如下:

22、将未改性的粘胶短纤维在烘箱中干燥去除水分,然后将其加入到熔融态的丙交酯中,再加入辛酸亚锡催化剂,于100~120℃反应2~5h,取出粘胶短纤维,用二氯甲烷去除粘胶短纤维表面未接枝的聚乳酸成分,得到表面接枝有聚乳酸链段的改性粘胶纤维。

23、在一种实施方式中,步骤(2)所述去除溶剂包括水萃脱除溶剂或者高温干燥脱除溶剂,其中所述高温干燥脱除溶剂的温度为120~160℃,时间为3~5min。

24、在一种实施方式中,步骤(2)所述搅拌反应温度为80-120℃,反应时间为2-5h。

25、在一种实施方式中,步骤(2)所述干燥温度为80-120℃的热风干燥。

26、本发明的第二个目的是提供一种由上述所述方法制备得到的生物基皮革。

27、本发明的第三个目的是提供一种由上述所述生物基皮革在箱包、鞋类、装饰领域中的应用。

28、本发明的有益效果:

29、(1)本发明通过将子实体改性、粉末化,结合聚氨酯高分子原位合成,有效改善了子实体在最终皮革贝斯中的分散均匀程度,避免了子实体在高粘度聚氨酯溶液中难分散、易团聚的问题,提升子实体在皮革中的填充量;

30、(2)本发明通过将改性子实体粉末与由低聚物二醇、扩链剂、异氰酸酯形成的聚氨酯合成单体溶液反应,提高了子实体粉末与聚氨酯的界面作用,保证了最终子实体皮革制品的综合性能;

31、(3)本发明方法制得生物基皮革制品中的真菌子实体填充量为60-80%,生物基含量为70-90%,皮革的透水汽性能为1-3mg/cm2.h,耐弯折为1.5-3万次,耐磨耗性为1000-2000次,断裂强度在30-60mpa,断裂伸长率在50-200%,综合性能优异。

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