本发明专利技术涉及木质素类化合物修饰LDH及其制备方法，以及包括该木质素类化合物修饰LDH的橡胶复合材料。该木质素类化合物修饰LDH由木质素类化合物原位改性LDH而得，按质量百分比计，其中含水量为10%～70%，木质素类化合物与LDH的质量比为1:2～1:10。该木质素类化合物修饰LDH可作为作为补强剂均匀分散在橡胶基体中，具有成本低廉且不污染环境的优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料领域，尤其涉及木质素类化合物修饰层状双氢氧化物及其制备方法，以及以该木质素类化合物修饰层状双氢氧化物作为补强剂的橡胶复合材料。
技术介绍
层状双氢氧化物(Layered double hydroxide，简称LDH)，又称阴离子粘土或水滑石类化合物，其层板由ニ价(如Mg2+)和三价(如Al3+)金属氢氧化物组成，带正电，层间有可交換的阴离子(如N03_或C032_)和结晶水分子。镁铝型LDH由于既具有Mg(OH)2在阻燃时具有的起始分解温度高、吸热量大、抑烟能力强的特点，又具有Al (OH)3在阻燃时具有的促进成炭、抑烟的特点，还具有蒙脱土的层板阻隔的特点而受到广泛重视。若将其应用于聚合物基体如橡胶中可提高聚合物基体的阻燃性能。然而LDH的粒度较小，表面具有大量活性 羟基，容易在聚合物基体中团聚，且LDH本身是种无机材料，其与多数聚合物材料的界面相容性差，在聚合物基体中不易均匀分散，若直接将其填充在聚合物基体中容易引起应カ分布不均，材料物理性能如力学性能下降。因此，有必要在使用前对LDH进行有机改性，提高其与聚合物基体的相容性，使其在聚合物基体中均匀分散。
技术实现思路
本专利技术ー实施例提供木质素类化合物修饰LDH及其制备方法，以及将该木质素类化合物修饰LDH作为橡胶填料添加至橡胶基体中制备橡胶复合材料。该木质素类化合物修饰LDH中，按质量百分比，含水量为10% 70%，木质素类化合物与LDH的质量比为1:2 1:10。该木质素类化合物修饰LDH可按以下步骤制得于室温条件下，将一定量的木质素类化合物溶于重量浓度为5% 30%的氢氧化钠溶液中，机械搅拌lh，制得木质素溶液；所述木质素类化合物包括碱木质素、硫酸盐木质素、木质素磺酸盐或者羟甲基化木质素中的至少ー种；配制含有ニ价金属离子和三价金属离子的混合水溶液，其中二价金属离子和三价金属离子摩尔比为1:1 4:1，金属离子总浓度为O. I 3摩尔/升的混合水溶液，金属离子与木质素类化合物的质量比为(12:1 3:5);所述ニ价金属离子可为Mg2+、Zn2+、Fe2+、Cu2+、Ca2+、Sn2+、Cr2+、Pb2+ 中的ー种，三价金属离子可为 Al3+、Cr3+、Mn3+、Fe3+、Ti3+、Ga3+ 中的ー种；向所述木质素溶液中同时滴加所述金属离子混合水溶液和质量浓度为5% 30%的碱溶液，机械搅拌并保持PH值为7 13，直至金属离子混合溶液滴完；继续搅拌O. 5 3h，静置于50 90°C的水浴中晶化12 48h冷却过滤，用去离子水或蒸馏水洗涤固体，干燥得到含水量为10 70%的木质素修饰LDH。该木质素类化合物修饰LDH可作为补强剂添加到橡胶中，不但可以提高的橡胶カ学性能，还可以降低橡胶加工改性成本。本专利技术一实施例提供的橡胶复合材料中，包括橡胶基体以及分散在该橡胶基体的木质素化合物修饰LDH，其中，按质量比，以纯LDH计，橡胶基体与该木质素化合物修饰LDH之比为100: (10 30)。与现有技术相比，本技术方案利用木质素类化合物作为阴离子表面活性剂对LDH进行原位改性，解决了纯LDH在橡胶基体分散性不佳的关键技术问题。该木质素类化合物可由生物质原料获得，来源丰富，成本低廉，以其改性LDH的エ艺简単，且制得的改性LDH能均匀分散在橡胶基体中，克服了传统橡胶补强剂成本高、污染环境的缺点。附图说明图I中a为未经改性的纯LDH的XRD示意图，b为木质素磺酸钠修饰LDH(S-LDH)的XRD不意图；图2 中 a、b、C 分别为 NBR、10LDH/NBR、10S-LDH/NBR 的扫描电镜图。 具体实施例方式本专利技术提供的木质素类化合物修饰层状双氢氧化物中，按质量比，含水量为10% 70%，木质素类化合物与LDH质量比为1:2 1:10，其可按以下步骤制得步骤I、室温条件下，将一定质量的木质素溶于重量浓度为5% 30%的氢氧化钠溶液中，机械搅拌lh，制得木质素溶液。所述木质素类化合物包括碱木质素、硫酸盐木质素、木质素磺酸盐或者羟甲基化木质素中的至少ー种。所述碱溶液可以是氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。步骤2、配制含有ニ价金属离子和三价金属离子的混合水溶液，其中二价金属离子和三价金属离子摩尔比为4: f 1:1，金属离子总浓度为O. I 3摩尔/升的混合水溶液，金属离子与木质素类化合物的质量比为(12 :1 3 :5)。所述混合水溶液中的ニ价金属离子为Mg2+、Zn2+、Fe2+、Cu2+、Ca2+、Sn2+、Cr2+、或Pb2+，三价金属离子为 Al3+、Cr3+、Mn3+、Fe3+、Ti3+、Ga3+ 中的ー种。步骤3、向木质素溶液中同时滴加所述的混合金属离子溶液和质量浓度为5% 30%的碱溶液，机械搅拌并保持pH值为7 13，直至混合金属离子溶液滴完，即得到木质素修饰LDH。步骤4、滴加完后继续搅拌O. 5 3h，静置于50 90°C的水浴中晶化12 48h冷却过滤，用去离子水或蒸馏水洗涤固体，干燥得到含水量为10 70%的木质素修饰LDH。下面结合具体实施例和附图对本专利技术提供的木质素类化合物修饰层状双氢氧化物及其制备方法，以及橡胶复合材料作更加详细的说明。实施例I :配制一定量的O. 50mol/L的硝酸镁和O. 25mol/L的硝酸招金属离子混合溶液,Mg2+与Al3+的摩尔比为I: I。将2g碱木质素溶解于200mL重量浓度为17%的氢氧化钠溶液中，制得木质素溶液。在室温下和机械搅拌的条件下，将金属离子混合溶液缓慢地滴加到木质素溶液中至溶液PH值为7，消耗金属离子混合溶液441g。滴加完后继续搅拌lh，在65°C水浴晶化24h后将沉淀物过滤、水洗、干燥至含水量为50%的木质素修饰LDH,其中木质素与LDH的质量比约为1:10。按前述步骤，调整木质素的用量，使木质素与LDH的质量比分别为3:10和1: 2，得到不同木质素/LDH质量比的木质素修饰LDH，命名为L-LDH。将得到的木质素与LDH不同质量比的L-LDH分别与丁苯橡胶基体在开炼机上共混，混炼温度为80 100°C，至恒重，得三块L-LDH/ 丁苯橡胶母胶，每块所述橡胶母胶中L-LDH与丁苯橡胶的质量比为30/100。将氧化锌、硬脂酸、促进剂CZ和硫磺等橡胶助剂按表I所示配方依次加入到所述丁苯橡胶母胶中，在室温下混炼。混炼完成后，将所得混炼胶在160°C用平板硫化机进行硫化，得木质素修饰LDH/ 丁苯橡胶复合材料，命名为L-LDH/SBR，不同木质素/LDH质量比的复合材料分别记为 3L-30LDH/SBR，9L-30LDH/SBR，15L-30LDH/SBR。表I 丁苯橡胶配方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ー种木质素类化合物修饰LDH，按质量百分比计，含水量为10% 70%，木质素类化合物与LDH的质量比为1:2 1:10。2.如权利要求I所述的木质素类化合物修饰LDH，其特征是，所述木质素类化合物选自碱木质素、硫酸盐木质素、木质素磺酸盐或者羟甲基化木质素中的至少ー种。3.如权利要求I或2所述的木质素类化合物修饰LDH，其特征是，所述木质素类化合物修饰LDH中二价金属离子与三价金属离子的摩尔比为I :1 4:1，所述ニ价金属离子和三价金属离子质量之和与木质素类化合物的质量比为12:1 3: 5，所述ニ价金属离子为Mg2+、Zn2+、Fe2+、Cu2+、Ca2+、Sn2+、Cr2+、Pb2+ 中的ー种，三价金属离子为 Al3+、Cr3+、Mn3+、Fe3+、Ti3+、Ga3+中的ー种。4.ー种木质素类化合物修饰LDH的制备方法，包括于室温条件下，将木质素类化合物 溶于重量浓度为5% 30%的碱溶液中，制得木质素溶液；配制含有ニ价金属离子和三价金属离子的混合水溶液，其中二价金属离子和三价金属离子摩尔比为1:1 4:1，金属离子总浓度为O. I 3摩尔/升的混合水溶液，金属离子与木质素类化合物的质量比为12 :1 35 ;向所述木质素溶液中滴加所述金属离子混合水溶液和所述碱溶液，搅拌并保持pH值为7 13，直至金属离子混合溶液滴完；搅拌O. 5 3h，静置于50 90°C的水浴中晶化12 48h冷却过滤，洗涤，干燥得...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏胜培，肖索，周旭峰，徐建双，刘滔，刘伟，刘寿山，刘寿明，
申请(专利权)人：深圳市博富隆新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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