[发明专利]一种用天然黑色素两步催化合成基础树脂的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物基基础树脂合成技术领域，具体是涉及一种用天然黑色素先碱催化后酸催化合成基础树脂的方法。

背景技术

基础树脂是复合材料重要的合成原料之一。酚醛树脂是其中一类重要的基础树脂，具有耐酸碱、耐寒、阻燃、电气绝缘、尺寸稳定等优良性能，在包装、建材、机电、环保、交通等领域有着广泛的应用，已成为工业生产不可缺少的材料。传统的酚醛树脂是由苯酚、间苯二酚、间甲酚等与醛类物质交联合成的，而这些酚类物质为石油基产品，均属于不可再生资源。

黑色素（Melanin）是一类广泛存在于生物界中的由酚类或吲哚类化合物氧化聚合而成的结构复杂多样的高分子色素的总称。这类色素一般为黑色或棕色，由于组成结构不同，也存在少数红色、黄色、紫色、蓝色和绿色的黑色素。该类物质可为生物体提供结构性强度或保护生物免受紫外线、电离辐射、重金属、低温和高温等环境胁迫的伤害。它们不仅是一类光保护剂、抗辐射剂、螯合剂、抗氧化剂和免疫促进剂，而且还是一类生物半导体材料。目前，黑色素既可以通过酪氨酸或其衍生物的氧化进行化学合成，也可以从动植物材料中提取，还可以利用微生物发酵法合成。天然黑色素来源广泛，资源丰富，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。茶叶黑色素和乌贼墨已可以工厂化生产，目前还从桂花种子、七叶树、栗子壳、文官果种皮、杏仁皮、黑芝麻种皮、香蕉皮、鱿鱼墨囊、乌骨鸡的肉和骨头、动物毛发、黑木耳等生物质中提取得到了黑色素。由于天然黑色素来自于生物体，具有可再生性，因此以此为原料合成的材料为生物基材料，生产的产品属于生物基产品，具有很好的应用前景。

迄今为止，现有技术中尚未见有用天然黑色素合成基础树脂的方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用天然黑色素合成基础树脂的方法，在不用或少用简单酚类物质的情况下，先碱催化后酸催化合成基础树脂，从而有效减少简单酚类原料使用对环境造成的污染，以及树脂生产对石油的依赖性。

本发明的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。

一种用天然黑色素合成基础树脂的方法，包括以下步骤：

（1）天然黑色素水溶液制备：将100份天然黑色素放入反应器，加入1000～5000份的去离子水，调节pH值至10～14，使色素充分溶解制得浓度为20～100g/L的天然黑色素水溶液；

（2）在制得的天然黑色素水溶液中加入140～600份交联剂和0～500份简单酚类物质，调节pH值至7～12，升温至60～100℃，碱催化反应3～24小时；

（3）完成碱催化反应后得到的物料先调节pH值至1～3，然后在60～100℃条件下酸催化反应0.5～6小时，再经离心或过滤后得到天然黑色素基础树脂。

所述的交联剂为甲醛、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；所述的简单酚类物质为苯酚、间苯二酚、间甲酚或二甲酚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替代或部分替代石油基的简单酚类物质，以醛类物质为交联剂，通过两步催化合成法合成基础树脂，能够有效减少传统酚醛型树脂合成工艺中简单酚类原料的用量，降低使用简单酚类物质对环境带来的污染以及树脂生产对石油的依赖性，是一种环保节能和可持续的基础树脂合成方法。

2、本发明所制成的天然黑色素基础树脂呈凝胶状，可直接干燥后利用，或作为原料合成复合材料，适用于包装、建材、机电、环保、交通等领域。

附图说明

图1为实施例1～5所述不添加简单酚类物质情况下利用天然黑色素两步催化合成基础树脂的工艺流程图；

图2为实施例6～8所述添加简单酚类物质情况下利用天然黑色素两步催化合成基础树脂的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。但附图和实施例仅仅用于理解本发明，并不是对本发明技术方案的限定。

实施例1

如图1所示，取栗子壳色素10g放入容积为500mL的反应器，加入200mL去离子水，用NaOH调节至pH 10，使色素充分溶解，然后加入40mL浓度为37%的甲醛，用NaOH调节pH至11，升温至60℃，反应24小时后用HCl调节pH至2，继续60℃下反应6小时后出料，自然冷却后5000g离心加速度离心5分钟，弃去上清液得到天然黑色素基基础树脂。