一种玉米芯粉橡胶填料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种玉米芯粉橡胶填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a、将玉米芯粉分散于水中得到玉米芯粉浆液；步骤b、在所述玉米芯粉浆液中边搅拌边缓慢加入无机酸，搅拌均匀后得到混合玉米芯粉浆料；步骤c、将所述混合玉米芯粉浆料在室温下浸泡8

【技术实现步骤摘要】
一种玉米芯粉橡胶填料的制备方法


[0001]本专利技术涉及橡胶补强填料领域，尤其涉及一种玉米芯粉橡胶填料的制备方法。

技术介绍

[0002]生物质资源是指直接或间接地来源于光合作用而形成的各种有机体，包括纤维素、半纤维素、木质素、淀粉、蛋白质、脂肪等。目前，生物质是使用最广泛的一种可再生能源，约占世界可再生能源的2/3。我国是生物质资源大国，仅农村每年产生的生物质燃料可折合成2.7
×
108t标准煤，占农村总耗能40％左右。过去生物质材料大都被当做废物焚烧或粉碎在田间，利用率极低，同时产生大量二氧化碳和二氧化硫气体，造成大气污染。大力开展生物质资源综合开发利用对于缓解能源及生态的压力有重要意义。纤维素是自然界来源最广泛的一种多糖类生物质材料，与传统的玻璃纤维和碳纤维相比，它具有低成本、低密度、可生物降解等特点。我国是农业大国，植物纤维资源丰富。玉米芯是玉米果穗脱去粒籽后的果轴。我国玉米产量每年约1.2亿吨，可以副产2000万吨玉米芯。目前，国内外已经针对玉米芯进行了综合利用研究和工业化生产，如利用玉米芯制备糠醛、麦芽糖和木糖醇等。
[0003]炭黑是碳元素的一种，以纳米级粒径、无定形碳形式存在，是有机物(天然气、重油、燃料油等)在空气不足的条件下经不完全燃烧或热分解而得的产物。炭黑是人类最早开发、应用和目前产量最大的纳米材料，被国际化学品领域列为二十五种基本化工产品及精细化工产品之一。炭黑工业对汽车产业、新能源产业以及提高民用生活产品质量等方面具有非常重要的意义。炭黑作为传统的补强剂在橡胶中被广泛使用。多年以来，我国炭黑产能可以维持每年接近40万吨的增速，到2018年我国炭黑年产量已达570万吨，行业产能过剩严重。但是，我国炭黑行业需求量并没有出现高速增长的态势，这与行业产能增速并不匹配。与此同时，行业面临原料油紧缺等多重压力，行业利润较低。但随着石油资源的不断减少和人们环保意识的不断提高，寻求新型绿色补强填料应用于橡胶制品特别是轮胎行业中具有深远的社会经济效益和良好的发展前景。将玉米芯用作橡胶补强剂代替或部分代替炭黑来提高橡胶制品的性能不仅可以大大提高玉米副产品的利用价值，也能减轻炭黑填料带来的环境污染问题。但是，玉米芯作为一种生物质材料，一般都是经过长时间研磨和水解后再应用于高分子材料中，这种处理方法存在能耗高、效率低等问题，并且由于玉米芯分子结构的特殊性，导致其很难均匀分散在橡胶等非极性的高分子材料基体中，从而大大影响了其使用性能。
[0004]因此，本领域的技术人员致力于开发一种玉米芯粉橡胶填料的制备方法，制备方法能耗低、效率高，制备出的改性玉米芯粉橡胶填料在橡胶中分散性好，能用作橡胶补强剂代替或部分代替炭黑来提高橡胶制品的性能。

技术实现思路

[0005]有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是开发一种能耗低、效率高的玉米芯粉橡胶填料的制备方法，制备出的改性玉米芯粉具有粒径小、粒径分布窄以
及在橡胶中分散性好的特点，能显著提高橡胶材料的耐磨性能。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种玉米芯粉橡胶填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]步骤a、将玉米芯粉分散于水中得到玉米芯粉浆液；
[0008]步骤b、在所述玉米芯粉浆液中边搅拌边缓慢加入无机酸，搅拌均匀后得到混合玉米芯粉浆料；
[0009]步骤c、将所述混合玉米芯粉浆料在室温下浸泡8
‑
12小时，经高温高压酸解反应后得到酸解玉米芯粉浆料；
[0010]步骤d、将所述酸解玉米芯粉浆料洗涤，加入改性剂、表面活性剂混合均匀，经研磨后得到研磨玉米芯粉浆料；
[0011]步骤e、将所述研磨玉米芯粉浆料经干燥后得到改性玉米芯粉。
[0012]进一步地，所述玉米芯粉100份，所述水900
‑
1900份，所述无机酸3.0
‑
10.0份，所述改性剂1.0
‑
3.0份，所述表面活性剂0.5
‑
1.5份，以上组分按照重量计。
[0013]进一步地，所述无机酸为浓硫酸、浓磷酸中的一种。
[0014]进一步地，所述改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种。
[0015]进一步地，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂的一种或几种。
[0016]进一步地，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
[0017]进一步地，所述高温高压酸解反应在高压反应釜中进行，压力为0.3
‑
1.0MPa，反应温度为130
‑
175℃，反应时间为1.5
‑
3小时。
[0018]进一步地，所述洗涤为经板框压滤后得到滤饼，再经水洗至pH值为6.5
‑
7.0。
[0019]进一步地，所述研磨为球磨循环1.5小时后再经砂磨循环0.5小时；所述球磨是以5mm锆珠为研磨介质；所述砂磨是以0.5mm锆珠为研磨介质。
[0020]进一步地，所述干燥为二流体干燥，进风温度为180
‑
230℃，出风温度为70
‑
90℃。
[0021]与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益技术效果：
[0022]1、通过高压酸解、湿法研磨和二流体干燥等技术制备出一种改性玉米芯粉橡胶填料，制备方法能耗低、效率高，制备出的改性玉米芯粉具有粒径小、粒径分布窄以及在橡胶中分散性好的特点，能显著提高橡胶材料的耐磨性能；
[0023]2、制备出的改性玉米芯粉粒径D50比粗粉末降低90％以上，密度相比传统炭黑粉末低20％以上，作为橡胶填料应用于轮胎制品中，具有很好的推广价值；
[0024]3、本专利技术不仅可以大大提高玉米副产品的利用价值，也能减轻炭黑填料带来的环境污染问题。
具体实施方式
[0025]以下介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
[0026]实施例中所用的原料及来源见表1。
[0027]表1
[0028]原料来源天然橡胶3号烟片胶，中昊黑元化工研究设计院有限公司玉米芯粉100
‑
120目，山东华特威生物科技有限公司炭黑N660，龙星化工股份有限公司硅烷偶联剂市售浓硫酸98％，市售浓磷酸85％，市售十二烷基苯磺酸钠分析纯，国药集团化学试剂有限公司
[0029]实施例1
[0030]本实施例提供一种玉米芯粉橡胶填料的制备方法，其制备原料按照重量计包括：玉米芯粉100份、去离子水1800份、浓硫酸3.0份、硅烷偶联剂1.0份、十二烷基苯磺酸钠0.5份。
[0031]原料玉米芯粉为粗玉米芯经预研磨后，其颗粒大小为100
‑
120目，取上述重量份的玉米芯粉和去离子水在高速剪切混合机中混合均匀，得到玉米芯粉浆液，固含量为5.3％；在带本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玉米芯粉橡胶填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a、将玉米芯粉分散于水中得到玉米芯粉浆液；步骤b、在所述玉米芯粉浆液中边搅拌边缓慢加入无机酸，搅拌均匀后得到混合玉米芯粉浆料；步骤c、将所述混合玉米芯粉浆料在室温下浸泡8
‑
12小时，经高温高压酸解反应后得到酸解玉米芯粉浆料；步骤d、将所述酸解玉米芯粉浆料洗涤，加入改性剂、表面活性剂混合均匀，经研磨后得到研磨玉米芯粉浆料；步骤e、将所述研磨玉米芯粉浆料经干燥后得到改性玉米芯粉。2.如权利要求1所述的玉米芯粉橡胶填料的制备方法，其特征在于，所述玉米芯粉100份，所述水900
‑
1900份，所述无机酸3.0
‑
10.0，所述改性剂1.0
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3.0，所述表面活性剂0.5
‑
1.5份，以上组分按照重量计。3.如权利要求1所述的玉米芯粉橡胶填料的制备方法，其特征在于，所述无机酸为浓硫酸、浓磷酸中的一种。4.如权利要求1所述的玉米芯粉橡胶填料的制备方法，其特征在于，所述改性剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或几种。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈家锋，李旭，邵进，陶晓燕，徐玉梅，
申请(专利权)人：安徽瑞邦橡塑助剂集团有限公司，
类型：发明
国别省市：