[发明专利]一种工业木质素增强填充的共混弹性体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，特别涉及一种工业木质素增强填充的共混弹性体 材料及其制备方法。

背景技术

工业木质素是制浆造纸工业的有机副产物，主要由C、H、0三种元素组 成，是苯丙基单元通过-O-和-C-C-连接的具有三维空间网络结构的芳香 族高分子化合物。实现工业木质素的高效利用，是综合治理制浆造纸工业污 染的关键。工业木质素高效利用的一个重要领域是在弹性体中的应用。

木质素在弹性体中的应用研究始于1925年。但由于造纸制浆工业采用高 温、高压、强酸、强碱将木质素与纤维素分离，木质素三维空间网络结构碎 裂，分子量变为从几百到几百万不等，具有显著的多分散性，木质素分子量 过高对制品的加工产生不利影响，分子量过低对硫化胶的力学性能产生不利 影响；木质素的纯化工艺复杂、成本高昂；木质素本身内聚力大，难于在弹 性体中分散；木质素在橡胶硫化过程中与硫化剂反应，生成过量的路易斯酸 而延迟硫化，同时又会屏蔽一部分橡胶分子链，使硫化胶交联密度降低，从 而影响硫化胶的力学性能，这些原因使木质素在弹性体中难以实际应用。专 利号为89109494.6的发明专利“利用木质素作为橡胶补强剂的方法”公开了 一种用木质素甲醛树脂作为丁腈橡胶增强剂的方法，在浓缩的造纸废液中加 入甲醛制成木质素甲醛树脂，再按比例加入硫黄、氧化锌、硬脂酸、硫化剂、 硫化促进剂、硫化活性剂与橡胶在一定温度下进行硫化，可获得在橡胶中填 充大量木质素且不需加软化剂、节省大量橡胶且性质优良的硫化胶。但这种 方法的缺点在于全部制造过程分三段分别进行，即木质素甲醛树脂的制备、 与丁腈橡胶混合、木质素与丁腈橡胶的相界面处理，增加了工艺复杂性，而 且这种方法的成本较高，需要加入各种助剂；此外，这种方法只适用于丁腈 橡胶，在弹性体中的应用范围也比较窄。

木质素作为一种有机高分子，其能与弹性体共混的条件，与弹性体传统 的无机增强填充剂，如炭黑、碳酸钙、滑石粉等不同。弹性体对无机填料或 者助剂的主要要求体现在对无机物的颗粒大小、颗粒形状、颗粒表面性质的 要求上。而木质素与弹性体共混时，除了要求具有溶解度参数相近的条件外， 往往需要与所共混的弹性体有部分相同的结构或者有化学键的相互作用，或 者在共混的同时形成互穿网络结构。

使用木质素作为各种弹性体的增强填充剂的改性方法，除专利号为 89109494.6的发明专利公开的制备木质素甲醛树脂外，未见其它不同的技术 方案的相关文献报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种工艺简单、成 本低、性能稳定的工业木质素增强填充的共混弹性体材料。

本发明的另一目的在于提供一种上述共混弹性体材料的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种工业木质素增强填充的共混弹性体材料，由工业木质素和弹性体组 成，其中弹性体为100重量份，工业木质素为5～200重量份；所述弹性体为 橡胶、塑料或者橡胶塑料并用材料；所述工业木质素为羟甲基化改性木质素、 非羟甲基化改性木质素或未改性木质素。

所述工业木质素可以来源于碱法造纸制浆工业产生的黑液；造纸纸浆可 以是草浆、木浆、竹浆、甘蔗浆中的一种或一种以上混合浆液；黑液可以是 稀黑液(比重≤7～12Be°)、半浓黑液(比重≤20～22Be°)或浓黑液(比重 ＞22Be°)。

所述羟甲基化改性木质素的制备方法：按克分子比1∶0.01～2的比例将 黑液与甲醛在50℃～100℃温度下反应0.5～4小时，然后加酸沉淀或直接脱水、 干燥，得到羟甲基化改性木质素。

所述非羟甲基化改性木质素包括但不限于乙酰化改性木质素、乙酰化羟 甲基化改性木质素、木素胺、乙酰化胺甲基化改性木质素、苯酚接枝木质素、 羟甲基化苯酚接枝木质素、乙酰化苯酚接枝木质素或乙酰化羟甲基化苯酚接 枝木质素。