[发明专利]一种直接酸催化合成天然黑色素基树脂的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物基树脂制备方法技术领域，具体涉及一种直接酸催化合成天然黑色素基树脂的方法。

背景技术

材料是现代高新技术发展的基础和先导，新材料的发明、应用与推广极大地推动着人类的文明进步。目前合成树脂是产量最高、需求量最大、应用面最广的制备材料，是继金属、水泥、木材之后的第四种支柱材料。酚醛类树脂是一类生产中广泛应用的合成树脂，其酚类原料主要来自石油、煤炭等化石资源。而这些资源不具有可再生性，正在日趋耗竭，因此需要研发原料来自可再生的生物质资源的生物基合成树脂作为其替代品。

黑色素（Melanin）是一类生物体内由酚类或吲哚类物质氧化聚合而成的高分子色素。天然黑色素资源丰富，来源广泛，在一些动物的毛发、眼睛、皮肤和内脏中，一些植物的果皮、种皮、叶子中以及一些真菌的子实体或孢子壁中含量较高，一些微生物还可以分泌黑色素。黑色素的结构复杂多样，分子中含有羟基、氨基、羧基、羰基、苯环等多种官能团，是公认的多功能生物物质，具有光保护、抗辐射、金属螯合、离子交换、抗氧化、免疫促进以及自由基特性、光电导性、导电性和半导体性质。黑色素无毒、环境兼容性好，以此为原料制备合成树脂不仅可以节约不可再生的石油、煤炭等化石资源，而且无毒、环保，还能赋予所制得的树脂一些常规树脂所不具有的特殊性质以及新的功能和用途。

发明人此前公开了2种以天然黑色素为原料，以醛类物质为交联剂制备酚—醛型基础树脂的方法。第一种方法（CN103232582B）虽然是通过碱催化一步合成，但是需要添加简单酚类物质；另一种方法（CN103214643B）虽然可以不添加简单酚类物质，但需要先碱催化反应一定时间，然后改为酸催化反应至形成不溶性树脂。本发明对上述2项发明进行了改进，不需要添加简单酚类物质，且只需在酸催化下即可合成不溶性树脂。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种以天然黑色素为主要原料直接酸催化合成天然黑色素基树脂的方法，且不必使用简单酚类原料，合成工艺更加简单和环保。

上述目的通过以下技术方案予以实现。

除非另有说明，本发明所采用的百分数均为质量百分数，份数为质量份数。

一种直接酸催化合成天然黑色素基树脂的方法，包括以下步骤：

（1）将含有100 份天然黑色素的天然黑色素固体或天然黑色素悬浊液或天然黑色素溶液放入反应器，加入10～600份交联剂，调节酸碱度至pH值不高于3，升温至60℃～100℃反应0.5小时～24小时后出料；

（2）步骤（1）所得物料经自然冷却后通过离心或过滤的方法从中分离出凝胶状、块状或颗粒状天然黑色素基树脂粗品；

（3）将所得天然黑色素基树脂粗品反复水洗至洗出液无色透明且pH大于5，收集树脂得到最终产品。

所述的醛类交联剂为甲醛、多聚甲醛、乙二醛、戊二醛或糠醛中的一种或多种的任意组合。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

1、该方法以生物基的天然黑色素为主要原料，不需要添加简单酚类物质，是一种环保和可持续的树脂合成方法；

2、该方法直接酸催化，省去了碱催化，合成的树脂为不溶性呈凝胶状、块状或颗粒状固体，无需固化处理，工艺简单，所合成树脂可以用作先进复合材料的基体树脂或直接干燥用作建筑材料、电子电气材料和污水处理材料等。

附图说明

图1为本发明直接酸催化合成天然黑色素基树脂的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，取栗子壳色素10 g放入容积为500 mL的反应器，加入200 mL浓度为0.1 mol/L的NaOH水溶液，使色素充分溶解，再加入40 mL浓度为37%的甲醛，混匀后用HCl调节pH至2，于100℃下反应0.5小时后出料，自然冷却后5000 g离心加速度离心5分钟，弃去上清液，沉淀反复水洗至洗出液无色透明且pH大于5，收集沉淀得到天然黑色素基树脂。

实施例2

如图1所示，将10 g栗子壳色素悬浮于100 mL浓度为37%的甲醛中，然后用HCl调节pH至2，60℃下反应10小时后出料，自然冷却后过滤，滤渣用去离子水冲洗至洗出液无色透明且pH大于5，收集滤渣得到天然黑色素基树脂。

实施例3