CN116178976B - 一种改性木质素的制备方法及其在天然橡胶中的应用 - Google Patents
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Abstract
一种改善木质素在天然橡胶中分散的方法，其特征在于，具体步骤包括：(1)将木质素粒径经过粉碎后控制在D50小于10μm，D100在70μm；(2)使用一定量的橡胶助剂工艺油与定量的木质素进行互混，在一定温度和时间下互混至两者呈均一膏状，得到改性木质素；其中，所述木质素与工艺油的质量份数为：木质素10‑40份，工艺油10‑30份。本发明采用的方法可克服木质素系列产品在天橡胶中分散效果不好的困难，方法简单易得，充分利用物料之间的物化性能结果加工过程中存在的困难。
Description
技术领域
本发明涉及木质素在橡胶加工领域，尤其涉及一种改性木质素的制备方法及其在天然橡胶中的应用。
背景技术
木质素是一种非结晶性、高支化三维网状含芳香环的酚类生物高分子，高等植物细胞中广泛存在木质素。自然界中，是世界储量第二位的可再生天然高分子聚物，仅次于纤维素。据估测，全球每年可产生约5×108-36×108吨。在植物体内，木质素与纤维素、半纤维素等共同构成超分子体系，木质素粘合纤维素，增强植物体机械强度。木质素结构复杂，到目前为止，虽然还没有获知天然木质素完整的结构，但经过多年研究表明，木质素中含有较多的活性基团，如芳香基、醇羟基、羧基、甲氧基、共轭双键等，有一定的化学活性；木质素可与橡胶，塑料等材料发生接枝、交联等反应，且木质素中羟基活性基团能与橡胶中共轭双键的π电子云形成芳香氢键；甲氧基、羟基和羰基等基团中的氧原子上未共用电子对能与金属离子以配位键的方式形成木质素-金属螯合物，并利用木质素分子的反应活性构筑交联网络结构，从而使木质素起到补强增塑的作用。
木质素在拥有上述多种官能团的同时也是木质素的分子极性相对较大，在天然橡胶中木质素难以分散，即使粒径较小，木质素也会因加工过程中发生团聚现象导致木质素在规定加工时间内无法得到有效的分散，导致其功能不能得到体现。鉴于以上问题本发明通过有效的方式解决木质素无法在天然橡胶中的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种改善木质素在天然橡胶中分散的方法，具体步骤包括：
(1)将木质素粒径经过粉碎后控制在D50小于10μm，D100在70μm；
(2)使用一定量的橡胶助剂工艺油与定量的木质素进行互混，在一定温度和时间下互混至两者呈均一膏状，得到改性木质素；
其中，所述木质素与工艺油的质量份数为：木质素10-40份、工艺油10-30份。
优选地，所述工艺油为芳烃基油、石蜡基油、环烷基油中的一种或多种，更优的为芳烃基油。
优选地，所述工艺油与木质素混合温度为20-60℃。
优选地，所述木质素粉碎方法包括机械粉碎、气流粉碎、球磨粉碎中的一种。
本发明还提供一种改性木质素，其由如上所述的制备方法制得。
本发明还提供一种所述改性木质素在天然橡胶领域的应用，可以提高木质素在橡胶基体中的分散性。
本发明相比于现有技术的优点如下：
1.克服木质素系列产品在天橡胶中分散效果不好的困难，方法简单易得，充分利用物料之间的物化性能结果加工过程中存在的困难。
2.将工艺油与木质素混合后可减少在橡胶加工中因木质素产生的粉尘。
3.对造纸废液进行资源化利用，符合目前绿色发展的理念，缓解环保压力。
4.本发明减少成本投入。
说明书附图
图1为实施例1所得改性木质素在天然橡胶中的分散效果示意图；
图2为对比例1所得木质素在天然橡胶中的分散效果示意图。
具体实施方式
结合下面实施例对本发明进行进一步的阐述，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
(1)将木质素进行粉碎达粒径达到D50小于10μm，D100在70μm后留待备用；
(2)将称取好的20份木质素与15份芳烃基油混在一起使用搅拌棒进行初步混合搅拌，将捏合机升温至20℃温度进行捏混，得到改性木质素。
实施例2
(1)将木质素进行粉碎达粒径达到D50小于10μm，D100在70μm后留待备用；
(2)将称取好的40份木质素与20份石蜡基油混在一起使用搅拌棒进行初步混合搅拌，将捏合机升温至40℃温度进行捏混，得到改性木质素。
实施例3
(1)将木质素进行粉碎达粒径达到D50小于10μm，D100在70μm后留待备用；
(2)将称取好的10份木质素与30份环烷基油混在一起使用搅拌棒进行初步混合搅拌，将捏合机升温至60℃温度进行捏混，得到改性木质素。
对比例1
原料用量与实施例1相同，但在橡胶加工时直接加入混合设备，不进行预混。
实施效果
实施例应用工艺配方：
原料：丁腈橡胶100份，硬脂酸2份，氧化锌5份，不溶性硫化1.8份，促进剂TBBS1.5份，炭黑N55035份、改性木质素5份。
应用工艺及步骤：
(1)设定密炼机30℃，转速50r/min，待温度稳定后将橡胶加入密炼机密炼1min，后加入炭黑、改性木质素、硬脂酸、氧化锌密炼8min下料；
(2)设置开炼机温度90℃，将混炼胶再开炼机开练3min后定厚2mm下片；
(3)混炼胶放置4h后，设定开炼机100℃，将混炼胶放入开炼机开练1min后加入不溶性硫化和促进剂TBBS开练3min，期间不间断侧切保证物料混合均匀，后定厚2mm下片；
(4)硫化工艺，温度150℃，时间50min，压力10mpa，样品厚度控制为2mm。
在样品完成应用后，观察硫化胶横截面样品分散情况，具体如图1-2所示。由图可以看出，实施例1在经过橡胶加工后，橡胶界面截图没有发现木质素颗粒存在，分散效果更好；对比例1中明显有木质素颗粒存在，分散效果不理想。
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，其它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 (5)
1.一种改性木质素的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：
（1）将木质素粒径经过粉碎后控制在D50小于10μm，D100在70μm；
（2）使用一定量的橡胶助剂工艺油与定量的木质素进行互混，在一定温度和时间下互混至两者呈均一膏状，得到改性木质素；
其中，所述工艺油与木质素的质量份数为：木质素10-40份，工艺油10-30份；
所述工艺油为芳烃基油、石蜡基油、环烷基油中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的一种改性木质素的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，工艺油与木质素的混合温度为20-60℃。
3.如权利要求1所述一种改性木质素的制备方法，其特征在于，所述木质素粉碎方法包括机械粉碎，气流粉碎，球磨粉碎中的一种。
4.一种改性木质素，其特征在于，根据权利要求1-3任一项所述制备方法制得。
5.一种根据权利要求4所述的改性木质素在天然橡胶中的应用，其特征在于，所述改性木质素可以提高木质素在橡胶基体中的分散性。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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