[發明專利]工業木質素填充的高分子復合材料及其制備方法和用途

無效

• 申請號: 201310261451.6
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103351491A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 張仲倫
• 申請（專利權）人: 張仲倫
• 主分類號: C08L9/02
• 分類號: C08L9/02;C08L9/06;C08L27/06;C08L7/00;C08L97/00
• 代理公司: 廣州廣信知識產權代理有限公司 44261
• 代理人: 張文雄

技術領域

本發明涉及一種工業木質素填充的高分子復合材料及其制備方法和用途，產品形態包括塊狀與粉末狀。屬于化工材料及其制備技術領域。

背景技術

乳液共沉是橡膠工業傳統的使用橡膠密煉機、開煉機、連續的螺桿式混煉機等高耗能裝備進行干法共混的替代技術之一。利用這一方法，目前已經生產出商品化的SBR1100系列高溫乳聚充炭黑丁苯母煉膠、SBR1200系列高溫乳聚充油丁苯母煉膠、SBR1300系列高溫乳聚充油充炭黑丁苯母煉膠、SBR1600系列低溫乳聚充炭黑丁苯母煉膠、SBR1700系列低溫乳聚充油丁苯母煉膠、SBR1800系列低溫乳聚充油充炭黑丁苯母煉膠。但生產過程，由于炭黑污染合成橡膠裝置，炭黑在復合材料中的分散不好且均需加入乳化劑導致復合材料的物理機械性能降低，填充量也不大，目前除SBR1700系列產品仍有生產之外，上述其它牌號的產品已基本停產。

王夢蛟等發表的論文《連續相混煉工藝生產的NR炭黑母煉膠》(王夢蛟，王婷，王應龍，連續相混煉工藝生產的NR炭黑母煉膠，輪胎工業，2004，24(3)：135～143)提到，美國卡博特公司開發的CEC彈性體復合材料，將炭黑以機械方式充分分散在水中(不加任何表面活性劑)制得炭黑漿，炭黑漿注入高速轉動的攪拌機內與天然膠乳流連續混合，在室溫與強烈的紊流條件下，天然膠與炭黑的混合和凝固在不到0.1秒的時間內機械完成，并申明在此過程中不添加任何化學添加劑。由于炭黑在CEC膠料中具有優越的分散性，因此CEC硫化膠的滯后損耗、應力-應變、耐曲撓疲勞和耐磨性都比干法混煉膠有了顯著的提高。這種CEC彈性體復合材料的制備，與傳統的乳液共沉復合材料生產方法的不同之處在于：1)炭黑漿制備過程中未加入乳化劑；2)膠乳破乳的方式為機械破乳，而非通常的電化學破乳；3)實際上以炭黑為隔離劑，生產過程未加入其它隔離劑；4)CEC彈性體復合材料的外觀形態為由扁平膠條組成的非常易碎的大膠包；5)生產使用未披露相關信息的高速攪拌機；6)炭黑的填充量較小，以橡膠組分重量份為100份計，一般小于100份，以50～70份為最佳。

粉末橡膠泛指粒徑小于1mm、具有良好流動性的生膠粒子或者補強劑填充的復合材料粒子，是傳統的塊狀橡膠的補充。

粉末橡膠的生產原料，橡膠組分來源可以是塊狀橡膠、膠乳、膠液、橡膠懸浮液；輔料包括隔離劑、乳化劑、填料、防老劑，有時還添加一些硫化劑、促進進、軟化劑等。生產方法包括塊狀橡膠粉碎法，膠乳、膠液噴霧干燥法，膠乳閃蒸干燥法、冷凍干燥法、凝聚法、微膠囊法等。無論是何種方法制造的粉末橡膠，在加工過程中均需進行防粘隔離處理，以保證粉末橡膠具有自由流動性，在儲存、運輸過程不發生粘連。常用的隔離技術包括：1)加隔離劑法。隔離劑包括膠乳在凝聚過程中反應自發產生的隔離劑，也包括從外部加入的隔離劑。從外部加入的隔離劑有有機隔離劑，如二甲基硅油等有機聚合物；也有無機隔離劑，如白炭黑、炭黑、滑石粉、碳酸鈣等。2)膠乳接枝法。膠乳凝聚成粉前，在橡膠粒子表面接枝上一層玻璃化溫度高于室溫的聚合物，如聚苯乙烯等。3)表面氯化法。對凝出的橡膠粒子進行氯化處理，使膠粒表面失去粘性。4)表面交聯法。膠乳凝聚成粉后，使已加入膠乳中的硫化劑、促進劑發生與橡膠的交聯反應，使膠粒表面失去粘性。5)輻射交聯法。對膠乳進行輻射處理，使橡膠發生交聯反應，從而使膠粒表面失去粘性。

但是，由于粉末橡膠存在以下缺點，使其基本局限于塑料、樹脂改性領域，難以在橡膠制品領域實際應用：制備粉末橡膠時，為了阻止生膠粒子的粘連，添加有一定的隔離劑，隔離劑的存在對粉末橡膠的性能有負面影響，特別是用量較大時，與對應的塊狀橡膠相比性能差異會更大。

本發明的申請人在申請號為201210232822.3的發明中，公開了一種工業木質素補強橡膠及其制備方法，其特征是：1)包括木質素分散體、膠乳和少量增塑劑、操作油，或者包括多組份木質素分散體、膠乳和少量增塑劑、操作油；2)木質素分散體為木質素在水中的懸浮液，木質素的重量份數為5～30％，多組份木質素分散體為木質素、無機填料在水中的懸浮液，木質素與水的重量比例為5～30∶95～70；3)在木質素分散體和多組份木質素分散體中，木質素為羥甲基化改性木質素。其制備方法是：1)制備木質素，2)制備木質素分散體，3)制備膠乳，4)共沉凝固，5)制得工業木質素補強橡膠。

專利申請號為201210232822.3的發明，雖然在不降低橡膠混煉膠物理機械性能的同時，合并了木質素與橡膠生產過程的干燥過程，降低了橡膠混煉的動力消耗，但是還存有以下不足：