CN116444802A - 一种木质素-丙烯酸酯水分散体及其制备方法与应用 - Google Patents

一种木质素-丙烯酸酯水分散体及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种木质素‑丙烯酸酯水分散体及其制备方法与应用。以质量份数计，配方为：木质素20～80份，碱8～18份，含有乙烯基和环氧基的单体10～20份，含有乙烯基的羧酸单体10～20份，烯基单体10～40份，引发剂0.5～1.5份，去离子水90～300份。该方法先制备出含有环氧基的丙烯酸酯前驱体，再在碱性介质中利用前驱体的环氧基与木质素的羟基发生亲核取代反应，将前驱体与木质素共聚，制得木质素‑丙烯酸酯树脂，将树脂溶于氨水溶液中即可得木质素‑丙烯酸酯水分散体。本发明制备的木质素‑丙烯酸酯水分散体具有良好的成膜性能，可以作为一种绿色环保的可降解成膜树脂。

Description

一种木质素-丙烯酸酯水分散体及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及有机化学合成，特别涉及一种木质素-丙烯酸酯水分散体及其制备方法与应用。
背景技术
聚合物水分散体(Aqueous polymeric dispersion)，广义上是以水为分散介质，聚合物以0.01～10μm的粒子大小稳定分散于水中形成。狭义上是指性质不同的两种聚合物通过嵌段聚合反应生成嵌段共聚物并分散于水中而成。聚合物水分散体因为具备水基型、粘度低、绿色环保而被广泛研究使用，广泛应用于药物包合、涂料、木器漆等领域。常用的制备方法有乳液聚合法、乳液-溶剂蒸发法、相转变法、溶剂交换法等。
根据聚合单体种类的不同，聚合物水分散体包括：(1)乙基纤维素水分散体。黄燕采用相转变法，将葵二酸二丁酯增塑后的乙基纤维素溶于无水乙醇中，再加入乳化剂油酸铵和去离子水，最后将乙醇旋蒸，制得乙基纤维素水分散体，其粒径分布范围为80～250nm。(2)丙烯酸树脂水分散体。常杰等采用乳液聚合法，将甲基丙烯酸和丙烯酸乙酯在过硫酸铵的引发下共聚，并以吐温80和十二烷基硫酸钠为乳化剂，十二烷基硫醇为分子量调节剂，制得丙烯酸树脂水分散体，产品性能接近进口产品。(3)聚氨酯水分散体。唐进伟等采用预聚体法，将甲苯二异氰酸酯、聚四氢呋喃和二羟甲基丙酸反应得到预聚体，并在乙二胺水溶液中分散，得到聚氨酯水分散体。(4)另外还有聚乳酸水分散体、丙烯酸多元醇水分散体等。
聚合物水分散体以水为介质，具有绿色环保的优点，但是在制备过程中使用的原料多为不可再生材料，并且在环境中难以降解，不符合可持续发展战略。随着碳中和的环保趋势，越来越多的研究者开始以天然、可生物降解材料代替多元醇等化石原材料，制备更加经济、环保的聚合物水分散体。
木质素是自然界中含量第二丰富的材料，不仅来源广、成本低、可再生，而且含有丰富的活性基团，可发生各类化学反应，是聚合物水分散体的潜在原材料。现有方案中先用环氧氯丙烷改性木质素(ELG)，再与异氟尔酮二异氰酸酯、聚四甲基醚乙二醇反应，制备了木质素基聚氨酯水分散体(ELWPU)，并研究了ELWPU成膜后薄膜的形貌、结晶度、热性能、防水性能和力学性能。结果表明，ELWPU的粒径随ELG的加入而增加，薄膜的抗拉强度从15.2MPa提高到40.6MPa，ELWPU表现出良好的热稳定性、力学性能和防水性能，吸水率从20.1降低到12.4％，ELG在改善生物质基材料的性能方面发挥了重要作用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种木质素-丙烯酸酯水分散体。
本发明的另一目的在于，提供上述木质素-丙烯酸酯水分散体的制备方法。
本发明的再一目的在于，提供上述木质素-丙烯酸酯水分散体的应用。
本发明是先制备一种活性丙烯酸酯前驱体，再与木质素发生聚合反应制得木质素-丙烯酸酯树脂。本发明制备的木质素-丙烯酸酯树脂具有空间网状结构的分子链，木质素大分子的引入可以显著提高树脂成膜后的热稳定性、力学强度、耐水性能，而且还使材料具有抗紫外线性能。具体来说，是先将含有乙烯基和环氧基的单体、含有乙烯基的羧酸单体和烯基单体共聚得到前驱体，再将前驱体在碱性条件下与木质素分子中的羟基发生亲核取代反应，制得木质素-丙烯酸酯树脂，将树脂溶于氨水溶液中即可得木质素-丙烯酸酯水分散体。
一种木质素-丙烯酸酯水分散体及制备方法，包括以下步骤：
(1)以质量份数计，将10～20份含有乙烯基和环氧基的单体、10～20份含有乙烯基的羧酸单体、10～40份烯基单体和40～100份水搅拌溶解均匀，之后向溶液中滴加0.5～1.5份引发剂，反应后制得前驱体；
(2)以质量份数计，将20～80份木质素和50～200份水混匀，升温并加入8～18份碱，搅拌溶解均匀，得到木质素水溶液，再加入步骤(1)制备的前驱体，搅拌混合均匀，反应并冷却后得到木质素-丙烯酸酯水分散体。
步骤(1)所述的含有乙烯基和环氧基的单体为丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、烯丙醇缩水甘油醚、1,2-环氧基-5-乙烯中的至少一种。
步骤(1)所述的含有乙烯基的羧酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸中的至少一种。
步骤(1)所述的烯基单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酰胺中的至少一种。
步骤(1)所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮中的至少一种。
步骤(1)所述的滴加为20～40min内滴加完毕；优选为40min。
步骤(1)所述的滴加为保护气氛下滴加；优选为氮气气氛保护下滴加。
步骤(1)所述的反应的条件为50～90℃反应0.5～1.5小时。
步骤(2)所述的木质素为碱木质素、酶解木质素、高沸醇木质素、木质素磺酸盐中的至少一种。
步骤(2)所述的升温的条件为加热到70～90℃。
步骤(2)所述的反应的条件为60～95℃反应1～4小时。
步骤(2)所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
一种木质素-丙烯酸酯水分散体，由上述制备方法制备得到。
上述木质素-丙烯酸酯水分散体在制备涂料中的应用。
上述木质素-丙烯酸酯水分散体在作为成膜树脂中的应用。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、本发明合成了一种绿色环保的木质素-丙烯酸酯水分散体，采用可再生资源木质素为原料与丙烯酸酯前驱体共聚制备而得，是一种生物基水分散体。
2、本发明制备的木质素-丙烯酸酯水分散体涂覆在松木板上成膜后，具有优良的铅笔硬度和附着力，随着木质素含量的增加，涂膜的铅笔硬度逐渐增大，最大硬度为2H；其耐水性、吸水性、耐热性以及抗紫外老化能力均优于商业水性聚氨酯PU-2890。这说明木质素的引入提升了丙烯酸树脂的热稳定性、力学强度、耐水性和抗紫外线性能。
3、本发明使用木质素可再生资源为主要原料，制备的涂膜具有环境友好性。
附图说明
图1为PU-2890、D1、D2、D3和D4在松木板上成膜后的清漆外观图。
图2为D1涂膜耐水性测试前后的外观变化图。
图3为PU-2890涂膜紫外老化前后的外观变化图。
图4为D1～D4涂膜紫外老化前后的外观变化图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
下面实施方案中若未注明具体试验条件，则通常按照常规试验条件或按照试剂公司所建议的试验条件。所使用的材料、试剂等，若无特殊说明，均为从商业途径得到的试剂和材料。
实施例1
(1)以质量份数计，将16.0g丙烯酸缩水甘油酯、15.0g甲基丙烯酸、28.0g丙烯酸羟乙酯和60.0g去离子水加入到四口烧瓶中，搅拌溶解均匀，在氮气保护下向溶液中滴加1.2g过硫酸铵，于30min滴加完毕，升温至70℃反应1.0小时，制得前驱体。
(2)以质量份数计，将35.0g碱木质素和100.0g去离子水加入四口烧瓶中，升温至80℃，加入9.0g氢氧化钠，搅拌溶解均匀，得到木质素水溶液。再加入步骤(1)制备的前驱体溶液，搅拌混合均匀，于90℃反应2小时。产物冷却至室温后，加酸析出木质素-丙烯酸酯树脂。将提纯的木质素-丙烯酸酯树脂溶于氨水溶液中即可得木质素-丙烯酸酯水分散体。
本实施例1中所得木质素-丙烯酸酯水分散体命名为D1。
实施例2
(1)以质量份数计，将12.0g甲基丙烯酸缩水甘油酯、11.0g甲基丙烯酸、30.0g丙烯酸异丙酯和50.0g去离子水加入到四口烧瓶中，搅拌溶解均匀，在氮气保护下向溶液中滴加1.1g过硫酸钾，于25min滴加完毕，升温至80℃反应0.8小时，制得前驱体。
(2)以质量份数计，将55.0g酶解木质素和140.0g去离子水加入四口烧瓶中，升温至80℃，加入11.0g氢氧化钾，搅拌溶解均匀，得到木质素水溶液。再加入步骤(1)制备的前驱体溶液，搅拌混合均匀，于85℃反应3小时。产物冷却至室温后，加酸析出木质素-丙烯酸酯树脂。将提纯的木质素-丙烯酸酯树脂溶于氨水溶液中即可得木质素-丙烯酸酯水分散体。
本实施例2中所得木质素-丙烯酸酯水分散体命名为D2。
实施例3
(1)以质量份数计，将15.0g烯丙醇缩水甘油醚、12.0g丙烯酸、31.0g苯乙烯和60.0g去离子水加入到四口烧瓶中，搅拌溶解均匀，在氮气保护下向溶液中滴加1.3g偶氮二异丁腈，于30min滴加完毕，升温至80℃反应1.0小时，制得前驱体。
(2)以质量份数计，将60.0g高沸醇木质素和140.0g去离子水加入四口烧瓶中，升温至85℃，加入13.0g氢氧化钾，搅拌溶解均匀，得到木质素水溶液。再加入步骤(1)制备的前驱体溶液，搅拌混合均匀，于90℃反应0.5小时。产物冷却至室温后，加酸析出木质素-丙烯酸酯树脂。将提纯的木质素-丙烯酸酯树脂溶于氨水溶液中即可得木质素-丙烯酸酯水分散体。
本实施例3中所得木质素-丙烯酸酯水分散体命名为D3。
实施例4
(1)以质量份数计，将15.0g1,2-环氧基-5-乙烯、13.0g丙烯酸、25.0g甲基丙烯酸甲酯和55.0g去离子水加入到四口烧瓶中，搅拌溶解均匀，在氮气保护下向溶液中滴加1.0g偶氮二异庚腈，于30min滴加完毕，升温至85℃反应0.5小时，制得前驱体。
(2)以质量份数计，将32.0g碱木质素和70.0g去离子水加入四口烧瓶中，升温至90℃，加入9.0g氢氧化钠，搅拌溶解均匀，得到木质素水溶液。再加入步骤(1)制备的前驱体溶液，搅拌混合均匀，于95℃反应2小时。产物冷却至室温后，加酸析出木质素-丙烯酸酯树脂。将提纯的木质素-丙烯酸酯树脂溶于氨水溶液中即可得木质素-丙烯酸酯水分散体。
本实施例4中所得木质素-丙烯酸酯水分散体命名为D4。
实施例5
(1)以质量份数计，将12.0g甲基丙烯酸缩水甘油酯、10.0g衣康酸、24.0g甲基丙烯酸乙酯和40.0g去离子水加入到四口烧瓶中，搅拌溶解均匀，在氮气保护下向溶液中滴加0.8g偶氮二异丁酸二甲酯，于20min滴加完毕，升温至50℃反应1.5小时，制得前驱体。
(2)以质量份数计，将40.0g酶解木质素和100.0g去离子水加入四口烧瓶中，升温至85℃，加入12.0g氢氧化钾，搅拌溶解均匀，得到木质素水溶液。再加入步骤(1)制备的前驱体溶液，搅拌混合均匀，于85℃反应4小时。产物冷却至室温后，加酸析出木质素-丙烯酸酯树脂。将提纯的木质素-丙烯酸酯树脂溶于氨水溶液中即可得木质素-丙烯酸酯水分散体。
实施例6
(1)以质量份数计，将10.0g烯丙醇缩水甘油醚、14.5g甲基丙烯酸、15.0g丙烯酸羟丁酯和100.0g去离子水加入到四口烧瓶中，搅拌溶解均匀，在氮气保护下向溶液中滴加0.5g过氧化苯甲酰，于40min滴加完毕，升温至70℃反应1.0小时，制得前驱体。
(2)以质量份数计，将20.0g酶解木质素和50.0g去离子水加入四口烧瓶中，升温至80℃，加入8.0g氢氧化钾，搅拌溶解均匀，得到木质素水溶液。再加入步骤(1)制备的前驱体溶液，搅拌混合均匀，于85℃反应1小时。产物冷却至室温后，加酸析出木质素-丙烯酸酯树脂。将提纯的木质素-丙烯酸酯树脂溶于氨水溶液中即可得木质素-丙烯酸酯水分散体。
实施例7
(1)以质量份数计，将15.0g丙烯酸缩水甘油酯、12.0g衣康酸、30.0g丙烯酸乙酯和40.0g去离子水加入到四口烧瓶中，搅拌溶解均匀，在氮气保护下向溶液中滴加0.9g过氧化苯甲酰叔丁酯，于20min滴加完毕，升温至70℃反应1.0小时，制得前驱体。
(2)以质量份数计，将70.0g高沸醇木质素和150.0g去离子水加入四口烧瓶中，升温至85℃，加入12.0g氢氧化钠，搅拌溶解均匀，得到木质素水溶液。再加入步骤(1)制备的前驱体溶液，搅拌混合均匀，于95℃反应4小时。产物冷却至室温后，加酸析出木质素-丙烯酸酯树脂。将提纯的木质素-丙烯酸酯树脂溶于氨水溶液中即可得木质素-丙烯酸酯水分散体。
实施例8
(1)以质量份数计，将20.0g 1,2-环氧基-5-乙烯、20.0g甲基丙烯酸、10.0g丙烯酸正丙酯和45.0g去离子水加入到四口烧瓶中，搅拌溶解均匀，在氮气保护下向溶液中滴加1.1g过氧化甲乙酮，于40min滴加完毕，升温至70℃反应1.2小时，制得前驱体。
(2)以质量份数计，将65.0g碱木质素和130.0g去离子水加入四口烧瓶中，升温至85℃，加入18.0g氢氧化钾，搅拌溶解均匀，得到木质素水溶液。再加入步骤(1)制备的前驱体溶液，搅拌混合均匀，于85℃反应4小时。产物冷却至室温后，加酸析出木质素-丙烯酸酯树脂。将提纯的木质素-丙烯酸酯树脂溶于氨水溶液中即可得木质素-丙烯酸酯水分散体。
实施例9
(1)以质量份数计，将15.0g烯丙醇缩水甘油醚、14.0g衣康酸、25.0g丙烯酸羟丙酯和70.0g去离子水加入到四口烧瓶中，搅拌溶解均匀，在氮气保护下向溶液中滴加0.7g过氧化苯甲酰叔丁酯，于30min滴加完毕，升温至60℃反应1.3小时，制得前驱体。
(2)以质量份数计，将55.0g高沸醇木质素和120.0g去离子水加入四口烧瓶中，升温至75℃，加入11.5g氢氧化钾，搅拌溶解均匀，得到木质素水溶液。再加入步骤(1)制备的前驱体溶液，搅拌混合均匀，于85℃反应2小时。产物冷却至室温后，加酸析出木质素-丙烯酸酯树脂。将提纯的木质素-丙烯酸酯树脂溶于氨水溶液中即可得木质素-丙烯酸酯水分散体。
实施例10
(1)以质量份数计，将14.0g丙烯酸缩水甘油酯、16.0g丙烯酸、30.0g丙烯酸正丁酯和55.0g去离子水加入到四口烧瓶中，搅拌溶解均匀，在氮气保护下向溶液中滴加1.5g偶氮二异丁酸二甲酯，于40min滴加完毕，升温至80℃反应0.8小时，制得前驱体。
(2)以质量份数计，将55.0g份木质素磺酸盐和110.0g去离子水加入四口烧瓶中，升温至90℃，加入8.0g氢氧化钾，搅拌溶解均匀，得到木质素水溶液。再加入步骤(1)制备的前驱体溶液，搅拌混合均匀，于90℃反应2小时。产物冷却至室温后，加酸析出木质素-丙烯酸酯树脂。将提纯的木质素-丙烯酸酯树脂溶于氨水溶液中即可得木质素-丙烯酸酯水分散体。
实施例11
(1)以质量份数计，将15.0g甲基丙烯酸缩水甘油酯、11.5g衣康酸、35.0g丙烯酸异丁酯和70.0g去离子水加入到四口烧瓶中，搅拌溶解均匀，在氮气保护下向溶液中滴加0.8g过氧化苯甲酰，于20min滴加完毕，升温至60℃反应1.4小时，制得前驱体。
(2)以质量份数计，将35.0g酶解木质素和90.0g去离子水加入四口烧瓶中，升温至70℃，加入10.5g氢氧化钠，搅拌溶解均匀，得到木质素水溶液。再加入步骤(1)制备的前驱体溶液，搅拌混合均匀，于60℃反应3小时。产物冷却至室温后，加酸析出木质素-丙烯酸酯树脂。将提纯的木质素-丙烯酸酯树脂溶于氨水溶液中即可得木质素-丙烯酸酯水分散体。
实施例12
(1)以质量份数计，将18.0g烯丙醇缩水甘油醚、17.0g甲基丙烯酸、40.0g丙烯酰胺和80.0g去离子水加入到四口烧瓶中，搅拌溶解均匀，在氮气保护下向溶液中滴加1.0g偶氮二异丁腈，于30min滴加完毕，升温至90℃反应0.5小时，制得前驱体。
(2)以质量份数计，将80.0g高沸醇木质素和200.0g去离子水加入四口烧瓶中，升温至85℃，加入12.5g氢氧化钠，搅拌溶解均匀，得到木质素水溶液。再加入步骤(1)制备的前驱体溶液，搅拌混合均匀，于90℃反应1小时。产物冷却至室温后，加酸析出木质素-丙烯酸酯树脂。将提纯的木质素-丙烯酸酯树脂溶于氨水溶液中即可得木质素-丙烯酸酯水分散体。
实施例13
将实施例1～4制备的木质素-丙烯酸酯水分散体D1～D4配制成固含为10wt.％的溶液，准确称取2g样品均匀地涂覆在直径D＝30mm的圆形松木板上，涂好的薄膜在通风环境下自然干燥24小时；接着在干燥的薄膜上再涂覆一层质量为2g的样品，在通风环境下自然干燥。制备的涂膜测试其铅笔硬度(参考GB/T 6739-1996)、耐水性(参照GB/T 1733-1993)、吸水性(参照HG/T3344-1985)、耐热性(参照GB1735-79(89))以及抗紫外老化(参考GB/T23987-2009)能力。同时与商品水性聚氨酯(PU-2890)进行对比。
如图1所示，PU-2890、D1、D2、D3和D4在松木板上成膜后的清漆外观平整光滑。
对制备的涂膜进行铅笔硬度测试，结果如表1所示
表1
从表1中的数据结果可知，D1～D4和PU-2890清漆的附着力均为0级，表明两种涂膜与松木板之间均有着良好的粘结力，涂膜的附着力表现优良。此外，D1～D4的铅笔硬度随着水分散体结构中木质素含量的提高而增大，其中D3清漆的铅笔硬度最大为2H，高于PU-2890清漆的铅笔硬度。分析认为，木质素大分子以苯丙烷芳香环结构为主，水分散体的分子中引入木质素可以使涂膜的铅笔硬度增大。
对制备得到的涂膜进行耐水性和吸水率测试，结果如表2所示。
表2
由表2可知，在耐水性测试96小时后，D1～D4和PU-2890涂膜均出现变色发白的现象，但D1～D4涂膜测试后在室温下干燥4小时后能恢复到最初状态，而PU-2890吸水后不能复原。图2为D1涂膜在耐水性测试前后的外观变化图，可以清楚地看出耐水性测试后涂膜能够完全复原。D1～D4涂膜的吸水率均比PU-2890涂膜低，其中D3的吸水率的最低，可达13.11％，耐水性最好。分析认为，木质素分子是一种三维多官能度的高分子结构，木质素的引入使水分散体成膜后的分子链之间的交联度较大，分子间作用力增强，因此形成致密的涂膜，对水渗进涂膜的阻力较大，耐水性较好。
对制备得到的涂膜进行耐热性能测试，结果如表3所示。
表3
从表3结果可知，PU-2890涂膜在100℃时出现发粘变形的现象，在120℃时发生融化分解；D1～D4涂膜在120℃时仍能保持良好的外观和性能，这表明D1～D4涂膜具有优良的耐热稳定性。分析认为，D1～D4中由于引入了三维结构的木质素分子，成膜后D1～D4分子链之间形成了立体网状结构；当D1～D4的分子链吸收热量时，刚性的木质素芳香环结构和立体网状的分子链结构可阻碍D1～D4结构中分子链运动，从而提高D1～D4的耐热稳定性。
对制备得到的涂膜进行紫外老化测试，结果如表4所示。
表4
从表4结果可知，PU-2890清漆在紫外辐射360小时后发生明显的软化降解，导致其在紫外老化后无法进行铅笔硬度和附着力的测试。同时从图2中清漆在紫外老化前后的外观变化可知，PU-2890清漆在紫外辐射360小时后出现明显的黄变现象。而D1～D4涂膜在紫外辐射360小时后的铅笔硬度和附着力均保持不变。同时从图3中清漆在紫外老化前后的外观变化可知，D1～D4涂膜在紫外辐射老化后的外观没有发生变化，涂膜平整光滑。实验结果表明D1～D4涂膜具有优良的抗紫外老化性能。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种木质素-丙烯酸酯水分散体及制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)以质量份数计，将10～20份含有乙烯基和环氧基的单体、10～20份含有乙烯基的羧酸单体、10～40份烯基单体和40～100份水搅拌溶解均匀，之后向溶液中滴加0.5～1.5份引发剂，反应后制得前驱体；
(2)以质量份数计，将20～80份木质素和50～200份水混匀，升温并加入8～18份碱，搅拌溶解均匀，得到木质素水溶液，再加入步骤(1)制备的前驱体，搅拌混合均匀，反应并冷却后得到木质素-丙烯酸酯水分散体。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
步骤(1)所述的含有乙烯基和环氧基的单体为丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、烯丙醇缩水甘油醚、1,2-环氧基-5-乙烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
步骤(1)所述的含有乙烯基的羧酸单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
步骤(1)所述的烯基单体为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丁酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酰胺中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
步骤(1)所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
步骤(2)所述的木质素为碱木质素、酶解木质素、高沸醇木质素、木质素磺酸盐中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：
步骤(1)所述的滴加为20～40min内滴加完毕；
步骤(1)所述的滴加为保护气氛下滴加；
步骤(1)所述的反应的条件为50～90℃反应0.5～1.5小时；
步骤(2)所述的升温的条件为加热到70～90℃；
步骤(2)所述的反应的条件为60～95℃反应1～4小时；
步骤(2)所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。
8.根据权利要求1～7任一所述的制备方法制备得到的木质素-丙烯酸酯水分散体。
9.权利要求8所述的木质素-丙烯酸酯水分散体在制备涂料中的应用。
10.权利要求8所述的木质素-丙烯酸酯水分散体在作为成膜树脂中的应用。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023247834A1 (en) * 2022-06-23 2023-12-28 Åbo Akademi Method for preparation of lignin-based latex for binding and coating applications

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4871825A (en) * 1987-10-28 1989-10-03 Reed Lignin Inc. Binder composed of a graft copolymer of high molecular weight lignin material and an acrylic monomer
CN103834039A (zh) * 2014-03-30 2014-06-04 吉首大学 一种木质素基水凝胶的制备方法
CN107602779A (zh) * 2017-09-26 2018-01-19 海南科技职业学院 一种木质素改性疏水苯丙乳液的制备方法及其应用
CN107641205A (zh) * 2017-10-24 2018-01-30 广东工业大学 一种强紫外吸收聚丙烯酸酯可再分散乳胶粉及制备方法
CN108359102A (zh) * 2018-01-18 2018-08-03 华南理工大学 一种高羧基含量的木质素聚醚羧酸盐及其制备方法与应用
CN108383955A (zh) * 2018-01-18 2018-08-10 华南理工大学 高羧基含量的木质素接枝聚羧酸盐及其制备方法与应用
US20180305550A1 (en) * 2016-10-26 2018-10-25 Ndsu Research Foundation Acetoacetylated and (meth)acrylated lignin and thermosets therefrom

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4871825A (en) * 1987-10-28 1989-10-03 Reed Lignin Inc. Binder composed of a graft copolymer of high molecular weight lignin material and an acrylic monomer
CN103834039A (zh) * 2014-03-30 2014-06-04 吉首大学 一种木质素基水凝胶的制备方法
US20180305550A1 (en) * 2016-10-26 2018-10-25 Ndsu Research Foundation Acetoacetylated and (meth)acrylated lignin and thermosets therefrom
CN107602779A (zh) * 2017-09-26 2018-01-19 海南科技职业学院 一种木质素改性疏水苯丙乳液的制备方法及其应用
CN107641205A (zh) * 2017-10-24 2018-01-30 广东工业大学 一种强紫外吸收聚丙烯酸酯可再分散乳胶粉及制备方法
CN108359102A (zh) * 2018-01-18 2018-08-03 华南理工大学 一种高羧基含量的木质素聚醚羧酸盐及其制备方法与应用
CN108383955A (zh) * 2018-01-18 2018-08-10 华南理工大学 高羧基含量的木质素接枝聚羧酸盐及其制备方法与应用

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023247834A1 (en) * 2022-06-23 2023-12-28 Åbo Akademi Method for preparation of lignin-based latex for binding and coating applications

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