さまざまなリグニン含有量とNCO/OHモル比を備えたリグニンベースのポリオールから合成された高弾性および強度ポリウレタンフィルム

この研究では、ポリエチレングリコールとグリセロール中のクラフトリグニンの液化によるリグニンポリオール（LP）の合成を調査しました。LP23（23WT％リグニン）およびLP41（41WT％リグニン）は、それぞれ97.43％および93.75％の顕著な液化収量で得られました。LPベースのポリウレタンフィルム（LP-PUF）は、LP23とLP41をヘキサメチレンジソシアネートと反応させることにより製造されました。LP-PUFの機械的特性と疎水性は、変化するNCO/OHモル比によって最適化されました。NCO/OHが1.9のLP23-PUF1.9は、34.28MPAの優れた引張強度と233.27MPAのヤングモジュラスを示し、NCO/OHのLP41-PUF2.0は26.03MPAの良好な引張強度と260.66MPAのヤング係数を示しました。。LP23-PUF2.0は、96.8°の水接触角と15.68mn/mの低い表面自由エネルギーで示されるように、高い疎水性を示しました。LP-PUFのガラス遷移温度（TG）は、リグニン含有量とNCO/OHモル比によって異なりました。具体的には、KL含有量の増加は23％から42％に増加し、TGの大きな上昇を8°Cに誘導しました。LP41 -PU1.4の-2.71°Cから-1.81°CのLP41 -PUF2.0のわずかな増加によって示されるように、NCO/OH誘導TGの変化は比較的弱かった。この作業の結果は、高弾性および高強度ポリウレタンフィルムの構造成分としてのリグニン利用に関する洞察を提供します。

This study explored the synthesis of lignin-polyol (LP) by liquefaction of Kraft lignin in polyethylene glycol and glycerol. LP23 (23 wt% lignin) and LP41 (41 wt% lignin) were obtained with remarkable liquefaction yields of 97.43 % and 93.75 %, respectively. LP-based polyurethane film (LP-PUF) was then fabricated by reacting LP23 and LP41 with hexamethylene diisocyanate. Mechanical properties and hydrophobicity of LP-PUF were optimized by varying NCO/OH molar ratios. LP23-PUF1.9 with NCO/OH of 1.9 showed excellent tensile strength of 34.28 MPa and Young's modulus of 233.27 MPa, while LP41-PUF2.0 with NCO/OH of 2.0 exhibited good tensile strength of 26.03 MPa and Young's modulus of 260.66 MPa. LP23-PUF2.0 displayed high hydrophobicity as indicated by the water contact angle of 96.8° and low surface free energy of 15.68 mN/m. Glass transition temperature (Tg) of LP-PUF varied depending on lignin content and NCO/OH molar ratio. Specifically, the increase of KL content from 23 % to 42 % induced big rise of Tg by 8 °C. The NCO/OH induced change of Tg was relatively weak, as indicated by the small increase of -2.71 °C of LP41-PU1.4 to -1.81 °C of LP41-PUF2.0. The results of this work offer insights for lignin utilization as structural component of high modulus and high strength polyurethane film.