生物可降解性再生纖維素防水膜和纖維素製品的製備方法
2023-05-08 23:55:36 1
專利名稱：：生物可降解性再生纖維素防水膜和纖維素製品的製備方法
技術領域：
：本發明涉及一種利用含有聚氨酯予聚物和硝化纖維素組成的生物可降解性塗料製備再生纖維素膜和纖維素製品的方法，它屬於高分子化學
技術領域：
，也屬塗料化學
技術領域：
。為節約有限的石油資源，同時也為了保護環境免遭石油產品的汙染，利用豐富的植物資源開發各種纖維素製品已引起重視。再生纖維素膜和纖維素製品具有原料來源豐富、無毒無害、可生物降解等特點。但它不耐水，從而限制了其應用。為解決纖維素膜和纖維素製品的防水問題，近年已有不少報導，例如用纖維素粉—殼聚糖和醋酸水溶液配製的塗料製備防水性纖維素膜(JP平2-127486)；無水烯烴和聚乙烯醇—乳酸複合塗料塗漬纖維素製品，提高其防水性(JP平4-305242)；乳酸及其衍生物塗料製備可生物降解性防水食品包裝袋和容器(JP平4-334448)；水合纖維素和聚氨酯共混塗料塗漬多糖膜製備生物可降解性防水包裝材料(DE4119444)；再生纖維素表面直接粘接硝化纖素(US3011910)；再生纖維素表面塗漬環氧樹脂(J.Polym.Sci.1971，34，293)。先前我們公開了用稀桐油塗漬的再生纖維素防水膜(專利公開號CN1091144.A)，申請了利用甘蔗和麥杆漿製備再生纖維素防水膜(申請號95118161.0))，採用聚氨酯予聚物與丙烯酸酯—苯乙烯共聚物組成的塗料塗漬再生纖維素膜。上述技術改進對再生纖維素膜和纖維素製品的性能有明顯提高，但仍然存在一些問題，或者是其防水性能還不能完全達到實用要求，或者是防水塗層部分生物降解不完全。本發明的目的是採用具有生物可降解性的硝化纖維素取代合成的高分子共聚物和不飽和聚酯，配製可生物降解性塗料，以提高防水層的生物降解性。同時，採用半互穿網絡結構形式以提高塗層防水性和塗層與膜的結合強度。為此，本發明將採用聚氨酯予聚物和硝化纖維素配製成可形成半互穿網絡結構的塗料、並塗漬在再生纖維素膜表面製備成防水膜，比以前的膜具有更好的防水性，尺寸穩定性和生物可降解性。該塗料塗漬在纖維素製品表面具有優良的結合強度，耐熱水和可完全生物降解。為實現本發明目的所採用的措施是一種生物可降解性再生纖維素防水膜利纖維素製品的製備方法，其特徵在於將生物可降解性防水塗料塗於再生纖維素膜或纖維素製品的表面，於70～90℃下固化烘乾1～5min。所用的防水塗料由以下幾種組份組成聚氨酯予聚物，S01-17液，硝化纖維素，乙酸乙酯和N，N-二甲基乙醇胺，其中前三種組份的重量比為6∶3∶2～2∶2∶2，乙酸乙酯的用量為前三種組份總量的5～8倍，N，N-二甲基乙醇胺作為固化催化劑，在塗料中的含量為0.005％～0.02％，使用時將其配製成10％的乙醇溶液。聚氨酯予聚物的製備方法如下三羥甲基丙烷完全溶解於環己酮中，滴加甲苯二異氰酸酯到該溶液中，溫度控制在40℃以下保持1h。然後加熱到60℃反應2h，85～90℃反應5h即製成聚氨酯予聚物，其相對粘度為160～584mpa.s(用上海天平儀器廠NDJ-4型旋轉粘度計測定)。將市售S01-17液和硝化纖維素加入到聚氨酯予聚物中，溶解後用乙酚乙酯稀釋5～8倍，最後滴入少量10％N，N-二甲基乙醇胺的乙醇溶液即配製成塗料。將該塗料塗在再生纖維素膜的兩面，於70～90℃固化1～5min，即可製得無色透明的防水膜，該防水層重量與再生纖維素膜重量的10％左右。將該塗料塗在纖維素製品上可製備防水性纖維素製品。例如塗在紙飯盒內壁經固化後，該快餐盒可盛熱水並保持8h小時以上。本發明的關鍵技術是再生纖維素膜或纖維素製品表面要求乾燥無水份或水蒸氣存在，硝化纖維素與聚氨酯予聚物的組成比為1∶3至1∶1，此外固化溫度和時間以及其它添加劑對防水膜的防水性均有重要影響。本發明與已知技術相比有實質性不同，而且有顯著進步。本發明首次利用硝化纖維素與聚氨酯予聚物組成可形成半互穿網絡結構的塗料，不僅塗料層結構緊密防水性好，而且可與再生纖維素膜表面形成共享網絡結構，使塗層和膜之間產生牢固結合。尤其，硝化纖維素是纖維素衍生物，具有可生物降解性。聚氨酯予聚物由於分子量比較小，形成網絡後也是一種可生物降解物質。該方法的固化時間短，用該塗料處理的防水膜或防水性快餐盒等纖維素製品的防水性能和抗張強度明顯提高，而且基本上可完全生物降解。本防水膜的具體性能指標見表1。表1中防水膜的抗張強度用σb表示、水汽滲透量、浸水後的收縮率分別用P和St表示。實施例1按銅氨法製備再生纖維素膜(專利公開號CN1091144A)。將2g聚氨酯予聚物與2gS01-17液(雙虎塗料廠生產)和2g硝化纖維素(上海染料化工廠生產，含氮量12％)混合，攪拌下溶解完全後用42g乙酸乙酯進行稀釋，最後滴加10％N，N-二甲基乙醇胺2滴混合均勻並在24h內使用。將再生纖維素膜的雙面塗上該塗料，於70～80℃烘乾1～3min，即製得無色透明的防水膜。該膜為1號，其性能列於表1。實施例2將2.25g聚氨酯予聚物與2.25gS01-17液和1.5g硝化纖維素混合，攪拌下溶解完全後，用42g乙酸乙酯進行稀釋，以下操作同於實施例1。該防水膜為2號，其性能見表1。實施例3按實施例1配製的塗料塗在纖維素制的快餐盒內壁，然後於70～90℃烘乾3～5min左右，即製得防水性快餐盒。該盒盛80℃以上熱水可放置8h以上無變化。表1本發明防水膜與其他方法處理膜的性能比較權利要求1.一種生物可降解性再生纖維素防水膜和纖維素製品的製備方法。其特徵在於將生物可降解性防水塗料塗於再生纖維素膜或纖維素製品的表面，於70～90℃下烘乾固化1～5min。2.按權利要求1所述的製備方法，其特徵在於所述的生物可降解性防水塗料的主要組成為a.聚氨酯予聚物b.S01-17液c.硝化纖維素d.乙酸乙酯e.N，N-二甲基乙醇胺其中a、b、c三種組分的重量比為6∶3∶2～2∶2∶2，d組分的重量為a、b、c三種組分總重量的5～8倍e組分的含量為0.005～0.02％。3.按權利要求1或2所述的製備方法，其特徵在於所述的生物可降解性防水塗料的配製方法為先將S01-17液和硝化纖維素與聚氨酯予聚物混合，溶解後用乙酸乙酯稀釋，再滴加少量的10％N，N-二甲基乙醇胺的乙醇溶液，混合均勻後即得該塗料。全文摘要本發明公開了一種利用生物可降解性防水塗料製備再生纖維素防水膜和防水的纖維素製品的方法。該塗料由聚氨酯預聚物、硝化纖維素、SO1—17液、乙酸乙酯及少量N,N－二甲基乙醇胺組成。將塗料塗於再生纖維膜或纖維素製品的表面,於70～90℃下固化1～5min,所得的膜或製品的防水性能及抗張強度明顯提高,防水膜浸水後的強度達350(kg/cm文檔編號C09D175/04GK1173523SQ96110529公開日1998年2月18日申請日期1996年8月12日優先權日1996年8月12日發明者張俐娜,周琪,龔平申請人:武漢大學