一种抗紫外聚氨酯薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗紫外聚氨酯薄膜的制备方法，包括：步骤1：制备木质素/氧化锌复合材料；步骤2：称取一定量的按步骤1所得到的木质素/氧化锌复合材料，分散在去离子水中，超声分散得到lignin/ZnO水分散液；步骤3：向WPU中加入按步骤2所得到的lignin/ZnO水分散液，同时添加去离子水，超声处理后得到WPU

【技术实现步骤摘要】
一种抗紫外聚氨酯薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于聚氨酯薄膜
，尤其涉及一种基于低共熔溶剂(DES)快速制备木质素/氧化锌/水性聚氨酯复合薄膜的制造方法。

技术介绍

[0002]随着人们环保意识的日益加强，作为一种无毒、安全可靠的多功能水性聚氨酯(WPU)逐渐代替传统聚氨酯(PU)而成为木质产品涂料行业的市场主流，然而WPU仍存在抗紫外性能不佳等缺陷。木质素(lignin)中含有丰富的苯环、酚类、酮类和共轭双键等结构，显示特殊的光学性能，如抗紫外特性。但由于其结构复杂、亲和性较差，不利于直接制备木质素
‑
聚氨酯复合材料。氧化锌(ZnO)作为一种低成本、环保和无毒的金属氧化物，因具有较高的激子结合能和较大的禁带宽度，展示出较好的吸收、反射和折射紫外线辐射的潜力，从而能起到抗紫外线辐射的作用，可用于制备具有屏蔽紫外线、抗菌防毒、耐老化等特殊性能的多功能涂料。但是，ZnO较高的亲水性和极性使其存在易聚集、分散性低、不耐酸碱等问题而使用性较差，在水性聚氨酯中也难以分散均匀。有研究表明先对碱木质素季胺化接枝改性，得到水溶性和分散性好的季铵化木质素，其在溶解于水后可显正电性，能通过静电吸附作用与氧化锌纳米颗粒进行高效、均匀、规整的复合，有效解决了木质素基纳米复合材料聚集严重、分散性差的难题，然而该方法又存在过于复杂，耗时长，难以推广利用的缺陷。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种在NH3·
H2O环境下的尿素/氯化锌DES中快速制备具有优越抗紫外线作用的聚氨酯薄膜及其制备方法。
[0004]实现上述目的的技术解决方案为：
[0005]一种抗紫外聚氨酯薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1：制备木质素/氧化锌复合材料；包括以下步骤：
[0007]步骤1.1：采用干燥后的氯化锌和尿素制备低共熔溶剂(DES)；
[0008]步骤1.2：称取一定质量的DES置于反应容器中，加入木质素原料后，搅拌得到DES
‑
木质素的均相液；
[0009]步骤1.3：向步骤1.2得到的均相液中添加氨水溶液，充分搅拌混合均匀反应后得到混合液，浸泡静置后进行分离和洗涤得到沉淀物，将沉淀物烘干、研磨后得到木质素/氧化锌复合材料；
[0010]步骤2：称取一定量的按步骤1所得到的木质素/氧化锌复合材料，分散在去离子水中，超声分散得到lignin/ZnO水分散液；
[0011]步骤3：向WPU中加入按步骤2所得到的lignin/ZnO水分散液，同时添加去离子水，超声处理后得到WPU
‑
lignin/ZnO混合分散液；
[0012]步骤4：将步骤3所得WPU
‑
lignin/ZnO混合分散液浇筑在模具中，干燥后得到WPU
‑
lignin/ZnO复合薄膜，即为抗紫外聚氨酯薄膜。
[0013]进一步地，所述步骤1.3中得到混合液后在混合液中加入一定量的去离子水以终止反应，混合液充分搅拌分散后，室温浸泡静置预定时间。
[0014]进一步地，所述步骤1.3中室温浸泡静置6h～24h，将沉淀物置于80℃的干燥箱中烘干、研磨后得到木质素/氧化锌复合材料。
[0015]进一步地，所述步骤1.2中木质素原料的粒径低于40目，木质素的来源包括阔叶材、针叶材或禾本科植物，其种类包括碱木质素、酶解木质素或有机溶剂木质素中的至少一种。
[0016]进一步地，所述步骤1.2具体包括：称取一定质量的DES置于反应容器中，加入木质素原料后，置于90℃～110℃的油浴中，加热并搅拌以保证木质素充分溶解，得到DES
‑
木质素的均相液。
[0017]进一步地，步骤1.3中得到混合液的具体过程为：向步骤1.2得到的均相液中添加相对于DES质量2.5％～30％的氨水溶液，充分搅拌混合均匀，在90℃～120℃下持续保温反应2h～6h后得到混合液。
[0018]进一步地，所述步骤2具体为：称取一定量的能通过200目筛的木质素/氧化锌复合材料，分散在去离子水中，超声分散5min
‑
10min得到质量浓度为1～10％的lignin/ZnO水分散液。
[0019]进一步地，所述步骤4具体为：将步骤3所得WPU
‑
lignin/ZnO混合分散液浇筑在模具中，随后置于50℃恒温烘箱中干燥24～48h，得到厚度约为0.8mm的WPU
‑
lignin/ZnO复合薄膜。
[0020]进一步地，所述步骤3中lignin/ZnO水分散液与WPU中固体份质量的比例为0.5～5％，WPU是水性聚氨酯树脂分散体或水性聚氨酯乳液的任意一种。
[0021]一种抗紫外聚氨酯薄膜，所述抗紫外聚氨酯薄膜采用上述的方法制备得到。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的优点包括：
[0023](1)本专利技术借助尿素
‑
氯化锌DES间的相互作用对木质素有很好的增溶性，能促进木质素的溶解。同时，NH3·
H2O提供NH
4+
和OH
‑
能促进氧化锌的生成，降低尿素
‑
氯化锌DES的粘度，促进木质素和尿素
‑
氯化锌DES的相互作用。集稀释、溶解、降解、催化及反应等多重作用于一体，实现一锅法制备木质素/氧化锌复合材料，具有操作简单，成本低，得率高，绿色环保等优势；
[0024](2)本专利技术借助超声作用得到的WPU
‑
lignin/ZnO混合分散液，方法简单，耗时短，添加量大，既改善了氧化锌的分散性，又降低了木质素的色度，同时克服了各自单独使用时的缺陷，实现了木质素和氧化锌协同提高WPU抗紫外线辐射效应。
附图说明：
[0025]图1为对比实例2和本专利技术实施例2制得的复合薄膜的紫外透过图谱。
[0026]图2为本专利技术实施例3、对比实例1、对比实例2和对比实例3制得的复合薄膜宏观图。
具体实施方式：
[0027]结合实施例，对本专利技术进一步说明；下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能
以下述实施例来限定本专利技术的保护范围。
[0028]本专利技术中所使用的原料，如无特殊说明，均为常规的市售产品；本专利技术中所使用的方法，如无特殊说明，均为本领域的常规方法。
[0029]实施例1
[0030]一种基于DES快速制备木质素/氧化锌/水性聚氨酯复合薄膜的方法，步骤如下：
[0031](1)DES中木质素/氧化锌复合物的制备：取粒径低于40目的木质素磺酸钠粉末(SL)，加入由干燥后的氯化锌和尿素制备的DES溶剂中，置于100℃的油浴中，加热并搅拌以保证木质素充分溶解，添加相对于DES质量12.5％的浓度的氨水溶液，充分搅拌混合均匀，在100℃下持续保温反应4h后，加一定量去离子水终止反应，并将混合液充分搅拌分散后，室温浸泡静置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗紫外聚氨酯薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：制备木质素/氧化锌复合材料；包括以下步骤：步骤1.1：采用干燥后的氯化锌和尿素制备低共熔溶剂(DES)；步骤1.2：称取一定质量的DES置于反应容器中，加入木质素原料后，搅拌得到DES
‑
木质素的均相液；步骤1.3：向步骤1.2得到的均相液中添加氨水溶液，充分搅拌混合均匀反应后得到混合液，浸泡静置后进行分离和洗涤得到沉淀物，将沉淀物烘干、研磨后得到木质素/氧化锌复合材料；步骤2：称取一定量的按步骤1所得到的木质素/氧化锌复合材料，分散在去离子水中，超声分散得到lignin/ZnO水分散液；步骤3：向WPU中加入按步骤2所得到的lignin/ZnO水分散液，同时添加去离子水，超声处理后得到WPU
‑
lignin/ZnO混合分散液；步骤4：将步骤3所得WPU
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lignin/ZnO混合分散液浇筑在模具中，干燥后得到WPU
‑
lignin/ZnO复合薄膜，即为抗紫外聚氨酯薄膜。2.根据权利要求1所述的抗紫外聚氨酯薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1.3中得到混合液后在混合液中加入一定量的去离子水以终止反应，混合液充分搅拌分散后，室温浸泡静置预定时间。3.根据权利要求2所述的抗紫外聚氨酯薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1.3中室温浸泡静置6h～24h，将沉淀物置于80℃的干燥箱中烘干、研磨后得到木质素/氧化锌复合材料。4.根据权利要求3所述的抗紫外聚氨酯薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1.2中木质素原料的粒径低于40目，木质素的来源包括阔叶材、针叶材或禾本科植物，其种类包括碱木质素、酶解木质素或有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：连海兰，李晓玉，梅长彤，李晓娜，蒋军，杨蕊，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：