一种粉末化改性木质素及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种粉末化改性木质素及其制备方法和用途，其特征在于：物质组分包括羟甲基化改性木质素、粉体改性剂和粒径控制剂，各物质组分的绝干重量份为100∶0.1-20∶0.1-200；粉体改性剂是橡胶胶乳、聚乙二醇、硅烷偶联剂、磷酸酯、钛酸酯、硬脂酸、硬脂酸盐中的一种或二种以上组合；粒径控制剂是白炭黑、陶土、蒙脱土、高岭土、硅藻土、碳酸钙、白泥中的一种或二种以上组合；白泥是以碳酸钙为主要成分的造纸制浆或者制碱废弃物；羟甲基化改性木质素为使用碱木素或者黑液生产的羟甲基化改性木质素。本发明专利技术用做橡胶与钢丝、纤维的粘合增进剂，挤出成型橡胶制品的流变助剂，或用作橡胶制品中的半补强填料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种粉末化改性木质素及其制备方法和用途，适用于橡胶制品中。属 于化工材料及其制备与应用

技术介绍
工业碱木质素是在造纸制浆黑液中加酸析出得到的，由于木质素分子上有大量的 酚羟基和醇羟基，以氢键为主的分子间作用力十分强烈，一般情况下从黑液中析出的木质 素干燥后颗粒比较粗大，按照现有干法共混技术，这些木质素对弹性体也基本没有补强效 果。为此，人们采用湿法共混、乳液共沉等技术手段，将木质素混入弹性体，依靠弹性体分子 链的隔离作用削弱干燥过程中木质素分子间的团聚，使木质素得以在弹性体中以纳米尺度 分散，从而取得了较好的补强等应用效果。但采用湿法共混、乳液共沉需要使用多种添加 剂，存在容易污染环境的缺陷。例如：专利号为89109494. 6的专利技术专利"利用木质素作为橡胶补强剂的方法" 是一种典型的湿法共混方法，该专利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。专利号为 200810027887. 8的专利技术专利"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" 也是一种湿法共混方法，该专利公开了一种工业木质素增强填充的共混弹性体材料，由木 质素与橡胶、塑料或者橡胶塑料并用材料等弹性体组成，以橡胶、塑料或者橡胶塑料并用材 料等弹性体为100份（重量份）计，工业木质素的含量为5-200份。共混采用高压高速高 温混炼方法，使木质素的改性缩合、与弹性体的混合、木质素与弹性体的相界面处理结合在 一起，一次完成。工业木质素是羟甲基化改性木质素，或者是非羟甲基化改性木质素，或者 是未改性木质素，针对不同的弹性体材料，赋予木质素相应的缩聚反应活性，同时改善与弹 性体的相容性。 专利号为201210232822. 3的专利技术专利"一种工业木质素补强橡胶及其制备方法" 与专利号为201310261451. 6的专利技术专利"工业木质素填充的高分子复合材料及其制备方 法和用途"是典型的乳液共沉方法。此外，人们也一直在尝试将木质素以干法共混的方法混入弹性体：钟汉权等发表 的论文《细粒子木质素的制备及其对NBR补强作用》（钟汉权，王迪珍，杨军，罗东山，细粒子 木质素的制备及其对NBR补强作用，橡胶工业，2001，48 (1) :20-24)采用自制射流装置制备 细粒子木质素，木质素的粒径越小对硫化胶的补强效果越显著，当比表面积从3.Om2.g4提 高到43. 5m2.g4,粒径在100~300nm之间时，36份木质素可使NBR硫化胶的拉伸强度、撕 裂强度和扯断伸长率分别达到20MPa，42.OkN.nT1和730 %，显著优于半补强炭黑，文献未述 及"自制射流装置"的技术细节。张静发表的论文《超细木质素粉末的制备及其在橡胶中 的应用》（张静，超细木质素粉末的制备及其在橡胶中的应用，特种橡胶制品，2002,23(6): 29-36)观察了影响木质素粒径的反应温度、反应时间、搅拌速度、酸化剂的用量等因素，在 木质素的配方用量为3份以下时，取得了一定的应用效果。 以上文献公开的技术，木质素虽被粉末化，但是还存有以下缺点：（1)工业碱木质 素干燥后颗粒比较粗大，经干法共混对弹性体补强效果差；（2)工艺流程复杂，重现性较 差，至今无产业化应用的报道；（3)木质素在橡胶中的应用，主要集中在探讨其在橡胶中的 补强作用与表面活性剂的作用上；(4)木质素在橡胶中的可添加量较小，可利用的商业价 值较小。
技术实现思路
本专利技术的目的之一，是为了解决现有的工业碱木质素干燥后颗粒比较粗大，经干 法共混对弹性体补强效果差的问题，提供一种粉末化改性木质素。 本专利技术的目的之二，是为了提供一种粉末化改性木质素的制备方法，该方法在粉 末化的同时对木质素进行功能化改性，使之在橡胶制品中具有粘合增进剂、流变助剂、半补 强填料等广泛的应用价值。 本专利技术的目的之三，是为了提供一种粉末化改性木质素的用途。 本专利技术的目的之一可以通过下述技术方案实现： 一种粉末化改性木质素，其特征在于：物质组分包括羟甲基化改性木质素、粉体改 性剂和粒径控制剂，各物质组分的绝干重量份为100 :0. 1-20 :0. 1-200 ;所述粉体改性剂是 橡胶胶乳、聚乙二醇、硅烷偶联剂、磷酸酯、钛酸酯、硬脂酸、硬脂酸盐中的一种或二种以上 组合；所述粒径控制剂是白炭黑、陶土、蒙脱土、高岭土、娃藻土、碳酸妈、白泥中的一种或二 种以上组合；所述白泥是以碳酸钙为主要成分的造纸制浆或者制碱废弃物；所述羟甲基化 改性木质素为使用碱木素或者黑液生产的羟甲基化改性木质素；所得粉末化改性木质素的 平均粒径在46ym以下。 本专利技术的目的之一还可通过下述技术方案实现： 一种粉末化改性木质素及其制备方法，其特征在于包括如下步骤： 1)制备羟甲基化改性木质素钠盐溶液，按木质素含量与甲醛克分子比1 :〇. 01-2 的比例将造纸制浆产生的黑液与甲醛在50°C-100°C温度下反应0. 5-4小时，制得羟甲基化 改性木质素钠盐溶液备用；或者将水溶性的碱木素溶于水中，按木质素含量与甲醛克分子 比1 :0. 01-2的比例将黑液与甲醛在50°C-100°C温度下反应0. 5-4小时，制得羟甲基化改 性木质素钠盐溶液备用； 2)按照羟甲基化改性木质素、粉体改性剂、粒径控制剂绝干重量份为100: 0. 1-20 :0. 1-200的比例在步骤1)制得的羟甲基化改性木质素钠盐溶液中加入粉体改性 剂、粒径控制剂，混合均匀后，调节混合液的PH值至3左右，使羟甲基化改性木质素钠盐生 成羟甲基化改性木质素析出，形成由羟甲基化改性木质素、粉体改性剂、粒径控制剂组成的 分散体，对该分散体在40-80°C下熟化0. 5-24小时，然后固液分离、洗涤、干燥、研磨，或者 喷雾干燥，即得到粉末化改性木质素； 或者，调节羟甲基化改性木质素钠盐溶液的PH值至3左右，使羟甲基化改性木质 素钠盐生成羟甲基化改性木质素析出，按照羟甲基化改性木质素、粉体改性剂、粒径控制剂 绝干重量份为1〇〇 :〇. 1-20 :〇. 1-200的比例加入粉体改性剂、粒径控制剂，混合均匀，形成 由羟甲基化改性木质素、粉体改性剂、粒径控制剂组成的分散体，对该分散体在40-80°C下 熟化0. 5-24小时，然后固液分离、洗涤、干燥、研磨，或者喷雾干燥，即得到粉末化改性木质 素； 或者，调节羟甲基化改性木质素钠盐溶液的PH值至3左右，使羟甲基化改性木 质素钠盐生成羟甲基化改性木质素析出，按照羟甲基化改性木质素、粉体改性剂绝干重量 份为100 :0. 1-20的比例加入粉体改性剂，混合均匀，形成由羟甲基化改性木质素、粉体改 性剂组成的分散体，对该分散体在40-80°C下熟化0. 5-24小时，然后固液分离、洗绦、干 燥，在研磨过程中按照羟甲基化改性木质素、粉体改性剂、粒径控制剂绝干重量份为100 : 0. 1-20 :0. 1-200的比例加入粒径控制剂，即得到粉末化改性木质素。 本专利技术的目的之二还可以通过下述技术方案实现： 进一步地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粉末化改性木质素，其特征在于：物质组分包括羟甲基化改性木质素、粉体改性剂和粒径控制剂，各物质组分的绝干重量份为100：0.1‑20：0.1‑200；所述粉体改性剂是橡胶胶乳、聚乙二醇、硅烷偶联剂、磷酸酯、钛酸酯、硬脂酸、硬脂酸盐中的一种或二种以上组合；所述粒径控制剂是白炭黑、陶土、蒙脱土、高岭土、硅藻土、碳酸钙、白泥中的一种或二种以上组合；所述白泥是以碳酸钙为主要成分的造纸制浆或者制碱废弃物；所述羟甲基化改性木质素为使用碱木素或者黑液生产的羟甲基化改性木质素；所得粉末化改性木质素的平均粒径在46μm以下。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张仲伦，白鹏，张敦谊，胡长对，
申请(专利权)人：张仲伦，徐炜，
类型：发明
国别省市：广东;44