一种木质素基聚氨酯胶粘剂及其制备方法_2

文档序号:9927696阅读:来源:国知局
高的木质素以及其他的不溶物,将滤液加到相水中,大部分木质素不溶于水因而沉淀出来,其中相对分子质量较小的木质素和碳水化合物溶解性较高,而相对分子质量较大的木质素溶解性较差。因此,相对分子质量较小的木质素和碳水化合物溶解在水中。通过调整有机溶剂的组成,可以控制分离得到的木质素相对分子质量。通过这种方法获得的木质素数均相对分子质量在3000?4500之间、多分散系数在1.2?1.50之间、碳水化合物含量在0.5%?2.6%之间、羟基含量在0.4?0.7/C9(即每个木质素结构单元中羟基个数)之间、缩合程度低、溶解性较好的木质素。正是因为所制得木质素相对分子质量高,相对分子质量分布窄,缩合结构少,杂质含量低,能够很好地溶解于多元醇中,并参与聚氨酯的合成反应,起到交联作用,避免了木质素仅充当填充物而可能带来的相分离的不良影响。经过处理得到的木质素溶解于多元醇,与异氰酸酯、催化剂等原料复配,可制成具有良好的机械性能和热稳定性的聚氨酯粘结剂。
[0030]与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
[0031]1、由于木质素中存在一定量的羟基,可以利用木质素合成木质素多元醇,进而利用这种木质素多元醇制备聚氨酯胶粘剂,木质素具有较为刚性的芳香结构,这种结构不仅可以使木质素聚氨酯胶粘剂具有良好的耐热性,而且能提高胶粘剂的力学性能,利用木质素的可生物降解特性,也可为一些合成高分子材料带来更好的环境适应性。以木本植物木质素为原料,有利于减少杂质含量,简化精制工艺,提高木质素的应用性能。
[0032]2、提高了木质素的利用率,使得木质素有更大的应用领域,减少木质素带来的环境污染,同时也可以降低聚氨酯胶粘剂的成本。
[0033]3、本发明所制得的木质素纯度高、糖分和灰分含量低,缩合结构含量少,相对分子质量高,相对分子质量分布范围窄,并且能够有效地溶解于多元醇中,并代替一部分多元醇参与聚氨酯的合成。
[0034]4、本发明制备所得木质素具有良好的溶解性,复配成白料,黏度低,能在反应中表现出较高的反应活性;并且由于所得木质素的分子质量高,分子质量分布范围窄,所合成的聚氨酯材料具有更多的刚性结构致其具有良好的力学性能,以及优良的热稳定性。
【附图说明】
[0035]图1是实施例1所合成的木质素基聚氨酯材料的红外谱图。
[0036]图2是实施例1所合成的木质素基聚氨酯的SEM照片。
【具体实施方式】
[0037]下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应当理解,这些实施例仅用于说明本发明,而不是用于限制本发明的范围。
[0038]实施例1
[0039](I)木质素的分离和提纯:将10克硫酸盐木质素溶解于200克质量分数为65%的甲酸中,搅拌静置过滤除去残渣,将滤液加到1000毫升水中,沉淀出木质素,用水洗涤沉淀出的木质素至洗出液pH值介于6.0?8.0之间,过滤收集上述洗涤过的木质素,此时水温为30°C,将洗涤过滤所得的木质素于50°C下干燥后粉碎至20?40目,得到精制木质素,其数均相对分子质量为3020,碳水化合物含量为2.23%,钠离子含量为0.24 %。
[0040](2)木质素多元醇制备:将10克由步骤(I)分离纯化所得的木质素在搅拌下加到25克乙二醇中使其充分溶解,得到木质素多元醇;
[0041](3)组合聚醚的配制:将10克步骤(2)所得的木质素多元醇、0.1克三乙烯二胺、0.1克辛酸亚锡和I克磷酸三(2-氯丙基)酯混合搅拌均匀,得到组合聚醚;
[0042](4)木质素基聚氨酯的合成:取步骤(3)所得组合聚醚5克溶解于5克丙酮中,再将此聚醚的丙酮溶液与10克甲苯二异氰酸酯混合,混匀后置于反应器中,加热至50°C并保温20min,得到膏状的木质素基聚氨酯胶粘剂。所得胶粘剂室温剪切强度为19.13MPa;所得胶粘剂高温拉伸剪切强度为9.87MPa。上述各指标,室温拉伸剪切强度(刚性材料对刚性材料)按照GB/T 7124—2008进行测定;高温拉伸剪切强度(金属对金属)按照GJB444—1988进行测定,所用材质为LYCZ12铝合金,固化温度为110°C,时间为3h,固化压力0.1MPa。此后各实施例中,上述各指标均用相同方法测定。
[0043]图1中,2260cm—1处的伸缩震动峰是异氰酸酯(-NC0)的特征吸收峰,1528cm—1附近的伸缩震动峰归属于亚氨基(-NH)。对比原料和产物的红外曲线不难发现,2260cm—1处吸收峰并没有在产物曲线中出现,表明二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)已基本反应完全,而在1528cm—1附近出现的吸收峰进一步说明氨基甲酸酯键的生成。证明成功合成木质素聚氨酯胶粘剂。
[0044]从图2看,该聚氨酯材料内部是均匀的,无明显的分相现象。作为对比,将木质素作为填料添加到聚氨酯材料中,所拍摄的SEM照片显示其内部有明显的木质素颗粒存在。这说明本发明提供的方法可使木质素作为聚醚多元醇的一部分参与合成聚氨酯的反应。
[0045]实施例2
[0046](I)木质素的分离和提纯:将10克硫酸盐木质素溶解于300克质量分数为70%的甲酸中,搅拌静置过滤除去残渣后,将滤液加到3000毫升水中,沉淀出木质素,用水洗涤沉淀出的木质素至洗出液pH值介于6.0?8.0之间,过滤收集上述洗涤过的木质素,此时水温为35°C,将洗涤过滤所得的木质素于55°C下干燥后粉碎至40?60目,得到精制木质素,其数均相对分子质量为3350,碳水化合物含量为1.42%,钠离子含量为0.23 %。
[0047](2)木质素多元醇制备:将10克由步骤(I)分离纯化所得的木质素在搅拌下加到5克聚乙二醇中使其充分溶解,得到木质素多元醇;
[0048](3)组合聚醚的配制:将10克步骤(2)所得的木质素多元醇、0.1克三乙胺、0.2克二月桂酸丁二锡和1.5克磷酸三(2-氯丙基)酯混合搅拌均匀,得到组合聚醚;
[0049](4)木质素基聚氨酯的合成:取步骤(3)所得组合聚醚6.5克溶解于6.5克丙酮中,再将此聚醚的丙酮溶液与10克二甲苯二异氰酸酯混合,混匀后置于反应器中,加热至55°C并保温25min,得到膏状的木质素基聚氨酯胶粘剂。所得胶粘剂室温剪切强度为19.13MPa;所得胶粘剂高温拉伸剪切强度为9.56MPa。
[0050]实施例3
[0051 ] (I)木质素的分离和提纯:将10克硫酸盐木质素溶解于400克质量分数为75%的甲酸中,搅拌静置过滤除去残渣,将滤液加到6000毫升水中,沉淀出木质素,用水洗涤沉淀出的木质素至洗出液pH值介于6.0?8.0之间,过滤收集上述洗涤过的木质素,此时水温为40°C,将洗涤过滤所得的木质素于60°C下干燥后粉碎至60?80目,得到精制木质素,其数均相对分子质量为3450,碳水化合物含量为2.53%,钠离子含量为0.26 %。
[0052](2)木质素多元醇制备:将10克由步骤(I)分离纯化所得的木质素在搅拌下加到15克I,4_丁二醇中使其充分溶解,得到木质素多元醇;
[0053](3)组合聚醚的配制:将10克步骤(2)所得的木质素多元醇、0.2克二甲基环己胺、0.1克单丁基氧化锡和1.5克磷酸三(2-氯丙基)酯混合搅拌均匀,得到组合聚醚;
[0054](4)木质素基聚氨酯的合成:取步骤(3)所得组合聚醚7.5克溶解于7.5克丙酮中,再将此聚醚的丙酮溶液与10克二苯甲烷二异氰酸酯混合,混匀后置于反应器中,加热至60°C并保温30min,得到膏状的木质素基聚氨酯胶粘剂。所得胶粘剂室温剪切强度为19.34MPa;所得胶粘剂高温拉伸剪切强度为9.2 IMPa0
[0055]实施例4
[0056](I)木质素的分离和提纯:将10克硫酸盐木质素溶解于500克质量分数为80%的甲酸中,搅拌静置过滤除去残渣,将滤液加到10升的水中,沉淀出木质素,用水洗涤沉淀出的木质素至洗出液pH值介于6.0?8.0之间,过滤收集上述洗涤过的木质素,此时水温为45°C,将洗涤过滤所得的木质素于65°C下干燥后粉碎至80?100目,得到精制木质素,其数均相对分子质量为3850,碳水化合物含量为1.93%,钠离子含量为0.21 %。
[0057](2)木质素多元醇制备:将10克由步骤(I)分离纯化所得的木质素在搅拌下加到20克I,6_己二醇中使其充分溶解,得到木质素多元醇;
[0058](3)组合聚醚的配制:将10克步骤(2)所得的木质素多元醇、0.1克二乙醇胺、0.1克辛酸亚锡、0.1克二月桂酸丁二锡和2克磷酸三(2-氯丙基)酯混合搅拌均匀,得到组合聚醚;
[0059](4)木质素基聚氨酯的合成:取步骤(3)所得组合聚醚8.5克溶解于8.5克丙酮中,再将此聚醚的丙酮溶液与10克甲苯二异氰酸酯混合,混匀后置于反应器中,加热至65°C并保温35min,得到膏状的木质素基聚氨酯胶粘剂。所得胶粘剂室温剪切强度为20.47MPa;所得胶粘剂高温拉伸剪切强度为8.77MPa。
[0060]实施例5
[0061 ] (I)木质素的分离和提纯:将10克碱木质素溶解于550克质量分数为85 %的甲酸中,搅拌静置过滤除去残渣,将滤液先加到1500毫升水中,沉淀出木质素,将沉淀出的木质素分离之后,继续向清液中加入1500毫升水,使剩余的木质素部分沉淀出来,用水洗涤沉淀出的木质素至洗出液pH值介于6.0?8.0之间,过滤收集上述洗涤过的木质素,此时水温为50°C,将洗涤过滤所得的木质素于70°C下干燥后粉碎至100?120目,得到精制木质素,其数均相对分子质量为3610,碳水化合物含量为1.45%,钠离子含量为0.18%。
[0062](2)木质素多元醇制备:将10克由步骤(I)分离纯化所得的木质素在搅拌下加到25克一缩二乙二醇中使其充分溶解,得到木质素多元醇;
[0063](3)组合聚醚的配制:将10克步骤(2)所得的木质素多元醇、0.1克三乙醇胺、0.1克单丁基氧化锡、0.1克二丁基氧化锡和2.5克磷酸三(2-氯丙基
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