[发明专利]一种木质素/聚乙烯醇复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，公开了一种木质素/聚乙烯醇复合材料及其制备方法。本发明复合材料包括以下质量百分数的组分：聚乙烯醇70～99.4％；木质素0.5～30％；添加剂0.1～10％；所述的添加剂包括3‑氨基‑1,2,4三唑、4‑氨基吡啶、1‑(3‑氨基丙基)咪唑、4‑(2‑乙胺基)苯‑1,2‑二酚、2‑氨基‑3‑咪唑基丙酸、鞣酸、3,3,3',3'‑四甲基‑1,1‑螺旋联吲哚‑5,5',6,6'‑四醇、氯化锌、醋酸锌、氯化铁、氯化钙、氯化铜、氧化铁、氯化钠中的至少一种。本发明还提供上述复合材料的制备方法。本发明木质素/聚乙烯醇复合材料拉伸强度可达140MPa，断裂伸长率可高达800％。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种木质素/聚乙烯醇复合材料及其制备方法。

背景技术

聚乙烯醇(PVA)是一类水溶性高分子，具有优良的机械性能、良好的透明性、高氧气阻隔性、可生物降解性等优点，广泛用于各种产品包装[Polym.Int2009；58:97–104.]。同时，聚乙烯醇对人体无毒副作用，是一种良好的生物医用材料。聚乙烯醇主链上含有大量羟基，分子间和分子内形成大量氢键，物理交联点多，密度高，导致聚乙烯醇熔融温度(200℃～250℃)与分解温度非常接近，不能采用熔融成型加工成纤维和塑料制品，而溶液加工成型工艺复杂、成本高、环境污染大，难以制备厚壁和形状复杂的制品。故降低熔融温度，提高热稳定性能是实现PVA熔融加工成型的必要条件。

近年来，通过共混改性制备PVA复合材料的研究报道虽然有很多，但大部分制备出来的复合材料性能不佳，而且原料成本较高，不利于工业生产与应用。例如，Chao Zhang等人[J.Mater.Chem.,2012,22,2427.]利用酸处理的多片层碳纳米管分散石墨烯片层用于PVA膜的增强，PVA复合膜的强度提高，韧性却明显降低，而且原料成本高，过程繁琐。QipengGuo等人[ACS Macro Lett.2013,2,1100-1104.]通过三聚氰胺与PVA共混改性增强PVA复合膜的力学性能，原料成本较高，增强效果有限。Pingan Song等人[Adv.Mater.2017,1704661.]合成磺化改性的苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SSEBS)纳米微球，与PVA复合构建氢键作用，降低了PVA的熔点，提高了PVA复合膜的强度及韧性。但是SSEBS合成工艺复杂，原料成本较高，且不易降解。

木质素是植物中仅次于纤维素的第二大生物质资源，是具有芳环结构的天然高分子化合物，被誉为21世纪可被人类利用的最丰富的绿色资源之一。木质素来源广泛、价廉易得、可降解、无毒害，其分子中的苯环、酚羟基等特征结构使其具有优异的抗紫外辐射与抗老化性能[Green Chem.,2015,17(1):320.]。将木质素与PVA共混制备复合材料，不仅可以降低成本，同时可赋予材料优良的抗紫外辐射和抗老化性能，对于推动生物质资源的有效利用及高分子材料的绿色化发展均具有重要意义。但是，当前研究大部分是在木质素与PVA共混过程中采用甲醛或者戊二醛作为交联剂。Guanhao Xu等人将碱木质素直接与PVA溶液共混，木质素与PVA之间的相容性差，得到的复合膜强度低，韧性差；Ling Su等人[BioResources.2014，9(3):4477-4488.]将工业碱木质素与PVA共混，加入甲醛作为交联剂，得到的PVA复合膜韧性不高，且制备过程使用有毒试剂甲醛。因此，如何进一步提高木质素与聚乙烯醇的界面相容性，实现木质素对聚乙烯醇增强及增韧的效果，是当前研究急需解决的重大难点。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种木质素/聚乙烯醇复合材料。

本发明另一目的在于提供一种上述木质素/聚乙烯醇复合材料的制备方法。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种木质素/聚乙烯醇复合材料，包括以下质量百分数的组分：聚乙烯醇70～99.4％；木质素0.5～30％；添加剂0.1～10％。