一種用天然黑色素催化合成基礎樹脂的方法
2023-05-27 11:17:16
專利名稱：一種用天然黑色素催化合成基礎樹脂的方法
技術領域：
本發明屬於生物基基礎樹脂合成技術領域，具體是涉及一種用天然黑色素經一步鹼催化合成製備基礎樹脂的方法。
背景技術：
基礎樹脂是複合材料重要的合成原料之一。酚醛樹脂是其中一類重要的基礎樹月旨，具有耐酸鹼、耐寒、阻燃、電氣絕緣、尺寸穩定等優良性能，在包裝、建材、機電、環保、交通等領域有著廣泛的應用，已成為工業生產不可缺少的材料。傳統的酚醛樹脂是由苯酚、間苯二酚、間甲酚等與醛類物質交聯合成的，而這些酚類物質為石油基產品，均屬於不可再生資源。黑色素(Melanin)是一類廣泛存在於生物界中的由酚類或吲哚類化合物氧化聚合而成的結構複雜多樣的高分子色素的總稱。這類色素一般為黑色或棕色，由於組成結構不同，也存在少數紅色、黃色、紫色、藍色和綠色的黑色素。這類物質可為生物體提供結構性強度或保護生物免受紫外線、電離輻射、重金屬、低溫和高溫等環境脅迫的傷害。它們不僅是一類光保護劑、抗輻射劑、螯合劑、抗氧化劑和免疫促進劑，而且還是一類生物半導體材料。目前，黑色素既可以通過酪氨酸或其衍生物的氧化進行化學合成，也可以從動植物材料中提取，還可以利用微生物發酵法合成。天然黑色素來源廣泛，資源豐富，在一些動物的毛髮、眼睛、皮膚和內臟中，一些植物的果皮、種皮、葉子中以及一些真菌的子實體或孢子壁中含量較高。茶葉黑色素和烏賊墨已可以工廠化生產，目前還從桂花種子、七葉樹、慄子殼、文官果種皮、杏仁皮、黑芝麻種皮、香蕉皮、魷魚墨囊、烏骨雞的肉和骨頭、動物毛髮、黑木耳等生物質中提取得到了黑色素。由於天然黑色素來自於生物體，具有可再生性，因此以此為原料合成的材料為生物基材料，生產的產品屬於生物基產品，有著很好的應用前景。迄今為止，現有技術中尚未見有用天然黑色素合成基礎樹脂的方法。`
發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的不足，提供一種以天然黑色素為主要原料合成基礎樹脂的方法，減少簡單酚類原料的使用，從而降低使用酚類物質對環境造成的汙染。本發明的目的通過以下技術方案予以實現。除非另有說明，本發明所採用的百分數均為質量百分數，份數為質量份數。一種用天然黑色素催化合成基礎樹脂的方法，包括以下步驟:(I)天然黑色素水溶液製備:將100份天然黑色素放入反應器，加入1000 5000份的去離子水，調節pH值至10 14，使色素充分溶解製得濃度為20 100g/L的天然黑色素水溶液；(2)在製得的天然黑色素水溶液中加入140 600份交聯劑和60 500份簡單酚類物質，調節PH值至7 12，升溫至80 100°C，鹼催化反應6 24小時後出料；(3)步驟(2)所得物料經自然冷卻後得到天然黑色素基礎樹脂。
所述的交聯劑為甲醛、多聚甲醛、乙二醛、戊二醛或糠醛中的一種或多種的任意組合；所述的簡單酚類物質為苯酚、間苯二酚、間甲酚或二甲酚中的一種或多種的任意組合。相對於現有技術，本發明具有以下優點:1、該方法以生物基的天然黑色素對石油基的簡單酚類物質進行部分替代，以醛類物質為交聯劑，通過鹼催化一步合成法製備酚醛型基礎樹脂，能夠有效減少酚醛樹脂合成工藝中簡單酚類原料的用量，降低使用簡單酚類對環境帶來的汙染以及樹脂生產對石油的依賴性，是一種環保節能和可持續的基礎樹脂合成方法。2、本發明所製成的天然黑色素基基礎樹脂呈凝膠狀或溶膠狀，可直接乾燥後利用，或作為原料合成複合材料，適用於包裝、建材、機電、環保、交通等領域。
圖1為本發明用天然黑色素催化合成基礎樹脂方法的工藝流程圖。
具體實施例方式以下結·合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。但附圖和實施例僅僅用於理解本發明，並不是對本發明技術方案的限定。實施例1如圖1所示，取慄子殼色素IOg放入反應器，加入200mL去離子水，用NaOH調節至PHl I，使色素充分溶解，然後加入6g苯酚，待苯酚充分溶解後再加入38mL濃度為37%的甲醛和6g苯酚，待苯酚完全溶解後用NaOH調節pH至10，升溫至90°C，鹼催化反應12小時後出料，自然冷卻後得到天然黑色素基基礎樹脂。實施例2如圖1所示，取黑芝麻黑色素IOg放入反應器，加入200mL去離子水，用KOH調節至pH12，使色素充分溶解，然後加入6g苯酚，待苯酚充分溶解後再加入37%的甲醛40mL，用KOH調節至pH12，置於95°C恆溫下反應6小時後出料，自然冷卻後得到天然黑色素基基礎樹脂。實施例3如圖1所示，文冠果種皮黑色素IOg放入反應器，加入IOOmL去離子水，用氨水調節至PH10，使色素充分溶解，然後加入6g間苯二酚，待充分溶解後再加入40%的乙二醛35mL，用氨水調節至pHIO置於80°C恆溫下反應24小時後出料，自然冷卻後得到天然黑色素基基礎樹脂。實施例4如圖1所示，取耳黑色素IOg放入反應器，加入250mL去離子水，用氨水調調節至pHl I，使色素充分溶解，然後加入8g 二甲酚，待充分溶解後再加入99%糠醛50mL，用氨水調節至PH12，置於90°C恆溫下反應10小時後出料，自然冷卻後得到天然黑色素基基礎樹脂。實施例5如圖1所示，取烏賊墨IOg放入反應器，加入300mL去離子水，用KOH節至pH14，使色素充分溶解，然後加入Sg間甲酚和15g多聚甲醛，待完全溶解後用KOH調節pH至12，置於80°C恆溫下反應20小時後出料，自然冷卻後得到天然黑色素基基礎樹脂。
實施例6如圖1所示，取慄子殼色素IOg放入反應器，加入300mL去離子水，用NaOH調節至PHl I，使色素充分溶解，然後加入IOg苯酚和50%戊二醛60mL，待完全溶解後用NaOH調節PH至7，置於100°C恆溫下反應8小時後出料，自然冷卻後得到天然黑色素基基礎樹脂。 實施例7如圖1所示，取木耳黑色素IOg放入反應器，加入300mL去離子水，用NaOH調節至PHl I，使色素充分溶解，然後加入20g苯酚、30g 二甲酚和50%戊二醛120mL，待完全溶解後用NaOH調節至pH9，置於100°C恆溫下反應8小時後出料，自然冷卻後得到天然黑色素基基礎樹脂。實施例8如圖1所示，取精製烏賊墨IOg放入反應器，加入150mL去離子水，用NaOH調節至PH14，使色素充分溶解，然後加入6g間苯二酚，待充分溶解後再加入40%的乙二醛20mL和37%的甲醛25mL，用NaOH調節pH至10置於90°C恆溫下反應12小時後出料，自然冷卻後得到天然黑色素基基礎樹脂。
權利要求
1.一種用天然黑色素催化合成基礎樹脂的方法，包括以下步驟: (1)天然黑色素水溶液製備:將100份天然黑色素放入反應器,加入1000 5000份的去離子水，調節pH值至10 14，使色素充分溶解製得濃度為20 100g/L的天然黑色素水溶液； (2)在製得的天然黑色素水溶液中加入140 600份交聯劑和60 500份簡單酚類物質，調節pH值至7 12，升溫至80 100°C，鹼催化反應6 24小時後出料； (3)步驟(2)所得物料經自然冷卻後得到天然黑色素基礎樹脂。
2.根據權利要求1所述的用天然黑色素催化合成基礎樹脂的方法，其特徵在於:所述的交聯劑為甲醛、多聚甲醛、乙二醛、戊二醛或糠醛中的一種或多種的任意組合；所述的簡單酚類物質為苯酚、間苯二酚、間甲酚`或二甲酚中的一種或多種的任意組合。
全文摘要
本發明公開了一種用天然黑色素催化合成基礎樹脂的方法。該方法以天然黑色素為基礎原料，以醛類物質為交聯劑，在添加簡單酚類物質的情況下，通過鹼催化一步合成天然黑色素基基礎樹脂。該方法中，可作為交聯劑的醛類物質有甲醛、多聚甲醛、乙二醛、戊二醛、糠醛等，可添加的簡單酚類物質有苯酚、間苯二酚、間甲酚、二甲酚等。該方法合成基礎樹脂具有環保節能、操作簡單，易於工業化生產等優點。
文檔編號C08G16/02GK103232582SQ20131015618
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月28日 優先權日2013年4月28日
發明者姚增玉, 周咪, 戚建華 申請人:西南林業大學