基于玉米副产物的环保型橡胶材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了基于玉米副产物的环保型橡胶材料及其制备方法，属于玉米副产物再利用和橡胶材料技术领域

【技术实现步骤摘要】
基于玉米副产物的环保型橡胶材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于玉米副产物再利用和橡胶材料
，具体地，涉及基于玉米副产物的环保型橡胶材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]玉米作为我国第一大粮食作物，是我国重要的粮食资源和生产原料，收获玉米之后，会产生大量的副产物，如玉米芯
、
玉米秆等
。
玉米芯和玉米秆中不仅含有纤维素
、
木质素，还含有大量碳源，如果仅仅通过直接焚烧的方式进行处理，不但会产生较大的烟尘
、
在一定程度上污染环境，也会造成资源的浪费
。
[0003]现有技术
CN111793258A
使用玉米副产物改性了白炭黑，提高其在橡胶基体中分散性的同时也使得白炭黑和橡胶形成了良好的偶联作用，增强了二者之间的结合能力
。
但是现有技术在补强的基础上未能同时改进橡胶的力学性能和润滑性
。
橡胶本身的刚性较低且是一种易于摩擦的材料，如果未润滑则容易产生静电，会对操作人员的健康和安全造成危害，也会缩短橡胶的使用寿命
。
因此，亟待对玉米加工副产物进行研究，提供一种在补强
、
润滑性和力学性能上均有提高的新橡胶材料
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了基于玉米副产物的环保型橡胶材料及其制备方法
。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：/>[0006]基于玉米副产物的环保型橡胶材料，包括如下重量份原料：
100
份橡胶，
20
‑
40
份改性白炭黑，1‑3份硬脂酸，3‑7份氧化锌，
0.8
‑
1.2
份促进剂，
0.02
‑
0.12
份引发剂，1‑3份硫化剂，8‑
12
份木质素，3‑5份润滑剂
。
[0007]进一步地，所述橡胶为丁苯橡胶
、
顺丁橡胶
、
异戊橡胶中的一种
。
[0008]进一步地，所述促进剂为2‑
硫醇基苯并噻唑
、N
‑
环已基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺
、
二乙基二硫代氨基甲酸锌
、
二苯胍中的一种
。
[0009]进一步地，所述引发剂为偶氮二异丁氰
。
[0010]进一步地，所述硫化剂为硫磺
。
[0011]进一步地，所述改性白炭黑通过如下步骤制备：
[0012]S1、
依次将苯
、3
‑
氯丙烯和二甲基亚砜加入至三口烧瓶中，将混合溶液搅拌均匀，然后快速加入无水氯化铝，在室温下搅拌反应
2h
，反应结束后加入无水乙醇进行稀释，再加入四氯化碳进行萃取，取有机相进行旋蒸，蒸出四氯化碳后在
80℃
下真空干燥
12h
，得到中间体1；
[0013]控制苯与3‑
氯丙烯的摩尔比为1：2，在无水氯化铝的催化作用下，苯与3‑
氯丙烯发生亲电取代反应，从而在苯环上引入了两个碳碳双键
。
[0014]反应过程如下：
[0015][0016]S2、
在室温下将中间体
1、
三乙胺和二甲基亚砜加入四口烧瓶中，并将混合溶液搅拌均匀，得到反应液，备用；再将巯丙基三甲氧基硅烷与二甲基亚砜加入烧杯中混合均匀，在搅拌条件下缓慢加入反应液中，滴加完毕后在室温下反应
6h
，反应结束后加入无水乙醇进行稀释，然后采用四氯化碳进行萃取，取有机相进行旋蒸，蒸出四氯化碳后在
80℃
下真空干燥
12h
，得到中间体2；
[0017]在三乙胺作用下，控制中间体1与巯丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为1：1且中间体1略过量，中间体1分子上的一个不饱和碳碳双键与巯基丙酸分子上的
‑
SH
发生巯基
‑
烯的点击化反应，得到中间体2，反应过程如下所示：
[0018][0019]S3、
称取白炭黑放入烧杯中
,
用去离子水混合均匀后，向烧杯中滴加浓盐酸调节
pH
值为5，随后将混合物倒入三口烧瓶中，开启搅拌并加热，使混合物温度保持在
55
‑
75℃。
接着，将无水乙醇与中间体2混合均匀后缓慢加入三口烧瓶中，滴加完毕后在
55
‑
75℃
持续加热搅拌
10h
，最后冷却至室温，将混合物进行抽滤，用无水乙醇洗涤5次，洗涤结束后将产物于
80℃
下真空干燥
12h
，得到改性白炭黑
。
中间体2的质量是白炭黑质量的8％
。
[0020][0021]苯环是由六个碳原子和六个氢原子组成的一个六元环，具有很高的稳定性和刚性结构
。
苯环中的碳原子通过共价键相连，形成了一个平面六边形的结构，每个碳原子都与相邻两个碳原子以及一个氢原子相连
。
这种紧密的结构使得苯环在空间中几乎没有自由转动的一般性，而且具有很高的平面度，不容易发生变形或者扭曲等现象，因此对白炭黑引入苯环可以适度增强其刚性；巯丙基三甲氧基硅烷与白炭黑之间通过共价键牢固结合，能提高白炭黑在基体中的分散性，同时也能让白炭黑和橡胶之间形成良好的偶联作用，进而增强二者之间的结合能力；改性白炭黑上的碳碳双键可在微量引发剂的作用下与橡胶产生化学作用，进一步增强白炭黑与橡胶之间的结合力
。
[0022]进一步地，所述木质素通过如下步骤制备：
[0023]将玉米芯切块
、
粉碎
、
干燥后过筛，取玉米芯粉置于高温高压磁力搅拌反应釜内，加入
1,4
‑
丁二醇水溶液作为萃取剂，再加入浓硫酸，升温至
170
‑
210℃
并保持
1h
，反应结束后冷却至室温
、
泄压，将混合物过滤，滤液加入水，充分搅拌均匀后静置，将沉淀物减压抽滤
、
温水洗涤
、
干燥后，得到木质素
。
[0024]进一步地，所述润滑剂通过如下步骤制备：
[0025]将玉米芯切块
、
粉碎后在氩气氛围下
、
贫氧炉中进行石墨化处理，程序升温至
2300
[0038]制备润滑剂，具体包括以下步骤：
[0039]将
20g
的玉米芯切块
、
粉碎后在氩气氛围下
、
贫氧炉中进行石墨化处理，首先以
20℃/min...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于玉米副产物的环保型橡胶材料，其特征在于，包括如下重量份原料：
100
份橡胶，
20
‑
40
份改性白炭黑，1‑3份硬脂酸，3‑7份氧化锌，
0.8
‑
1.2
份促进剂，
0.02
‑
0.12
份引发剂，1‑3份硫化剂，8‑
12
份木质素，3‑5份润滑剂；其中，所述改性白炭黑通过如下步骤制备：
S1、
将苯
、3
‑
氯丙烯和二甲基亚砜加入至烧瓶中，搅拌均匀，然后快速加入无水氯化铝，在室温下反应
2h
，结束后加入无水乙醇稀释，再加入四氯化碳萃取，取有机相旋蒸，
80℃
下真空干燥
12h
，得到中间体1；
S2、
将中间体
1、
三乙胺和二甲基亚砜加入烧瓶中搅拌均匀得反应液；再将巯丙基三甲氧基硅烷与二甲基亚砜在烧杯中混合均匀，加入反应液中，滴加完毕后在室温下反应
6h
，结束后加入无水乙醇稀释，再加入四氯化碳萃取，取有机相旋蒸，
80℃
下真空干燥
12h
，得到中间体2；
S3、
将白炭黑和去离子水混合均匀后，滴加浓盐酸调节
pH
值为5，随后将混合物倒入烧瓶中，搅拌并加热至
55
‑
75℃
，接着将无水乙醇与中间体2混合均匀后缓慢加入烧瓶中，滴加完毕后在
55
‑
75℃
搅拌
10h
，最后冷却至室温
、
抽滤
、
用无水乙醇洗涤5次，洗涤结束后将产物于
80℃
下真空干燥
12h
，得到改性白炭黑
。2.
根据权利要求1所述的基于玉米副产物的环保型橡胶材料，其特征在于，所述木质素通过如下步骤制备：将玉米芯切块
、
粉碎
、
干燥
、
过筛后置于反...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦凯路，李光辰，代欣如，赵天赐，郭靖松，夏源龙，陈泓霖，李禹潼，
申请(专利权)人：吉林电子信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：