[發明專利]一種改性木質素及其制備方法與在橡膠復合材料中的應用

有效

• 申請號: 202011583948.6
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112831059B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 應漢杰;徐新建;朱浬瑋;凌峰;李明;朱晨杰;莊偉;沈濤;沈建農;歐陽平凱
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;中策橡膠集團有限公司
• 主分類號: C08H7/00
• 分類號: C08H7/00;C08L7/00;C08L97/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 肖明芳

本發明公開了一種改性木質素及其制備方法與在橡膠復合材料中的應用，將木質素與炔基類化合物于有機溶劑中反應，即得含有改性木質素的反應液。本發明具有如下優勢：(1)炔基化試劑結構中含有酰氯官能團，易與木質素分子中的醇羥基和酚羥基發生酯化反應，生成接枝了不飽和的炔基官能團的改性木質素。(2)炔基化改性減少了木質素分子中的羥基含量，降低了分子極性，有助于抑制由氫鍵導致的木質素自聚集趨勢，有利于研磨得到粒徑較低的木質素粉末，提高了木質素與非極性的天然橡膠的相容性和親和性，促進木質素在天然橡膠基體中的分散。

技術領域

本發明屬于橡膠復合材料技術領域，具體涉及一種改性木質素及其制備方法與在橡膠復合材料中的應用。

背景技術

木質素是一種具有三維網狀結構的天然高分子化合物，在自然界中的含量僅次于纖維素，然而木質素作為造紙工業的副產品，通常作為燃料燃燒，造成了資源浪費和環境污染。木質素分子中具有剛性芳香結構，具有代替炭黑用作橡膠補強劑的潛力，然而以天然橡膠為代表的橡膠多為非極性高分子，由于木質素存在羥基、羧基等極性官能團，在天然橡膠基體中存在相容性和分散性差的問題，補強效果不佳，限制了木質素在橡膠中的應用。

通過化學改性降低木質素的極性是提升木質素補強作用的重要方式，目前，木質素的化學改性方法主要包括羥甲基化、磺化等，改性后的木質素仍存在羥基、磺酸基等極性基團，未能有效地改善木質素與天然橡膠的相容性，也無法有效地參與橡膠硫化反應，難以與橡膠分子鏈之間形成共價連接，結合作用相對較弱。而本發明使用炔基化木質素在木質素分子上引入不飽和的炔基基團，可以在橡膠硫化過程中與橡膠共交聯，實現共價連接，獲得較高的補強效果。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種改性木質素。

本發明還要解決的技術問題是提供上述改性木質素的制備方法。

本發明進一步要解決的技術問題是提供上述改性木質素在橡膠復合材料中的應用。

為了解決上述技術問題，本發明公開了一種改性木質素的制備方法，將木質素與炔基類化合物于有機溶劑中反應，即得含有改性木質素的反應液。

其中，所述的木質素為有機溶劑木質素、堿木質素和酶解木質素中的任意一種或幾種組合。

其中，所述的炔基類化合物為丙炔酰氯、2-丁炔酰氯、2-己炔酰氯、2-辛炔酰氯、4-乙炔基苯甲酰氯和4-(苯乙炔基)苯甲酰氯中的任意一種或幾種組合。其中，所述2-己炔酰氯、2-辛炔酰氯和4-(苯乙炔基)苯甲酰氯結構式如下：

其中，所述的木質素與炔基類化合物的質量比為1∶0.18～0.54。

其中，所述的有機溶劑為THF、DMF、NMP、DMAC、DMSO和二氧六環中的任意一種或幾種組合。

其中，所述的木質素與有機溶劑的質量體積比為1g∶2～8mL，優選為1g∶5mL。

其中，所述反應的反應溫度為60～70℃。

其中，所述反應的反應時間為3～6h。

其中，反應結束后，待反應冷卻后加入水沉淀，即為改性木質素固體。

進一步地，將所得改性木質素固體洗滌至中性，干燥，即得。

其中，所述的洗滌為用水洗滌。

其中，所述的干燥優選為真空干燥，溫度為60～90℃。

優選地，將改性木質素研磨至d₅₀≤10μm，d₉₀≤20μm。

其中，所述的研磨為氣流粉碎。