[发明专利]硅烷偶联剂改性羟甲基木质素填充的橡胶组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种橡胶组合物及其制备方法，特别是涉及一种硅烷偶联剂改性羟甲基木质素填充的橡胶组合物及其制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

木质素所表现出来源丰富、环保可再生及高表面活性等优势，被广泛用于化工（粘结剂）、建筑（混凝土减水剂）等行业中，但用量有限及人们对低碳环保的日益重视，推动了木质素在橡胶工业中的应用，同时木质素应用在橡胶中表现出的粉尘污染小，生产方式环保、成本低廉等优势更能体现出其显著的经济价值和社会意义。木质素作为橡胶补强剂的研究已有70余年，着重于木质素填充橡胶加工工艺和木质素改性等方面研究，其中木质素的羟甲基化改性是木质素改性的重要方法，其在工业生产中得到了一定的应用。但由于羟甲基木质素强极性基团羟甲基和酚羟基的存在，使得木质素受限于极性橡胶中，在非极性橡胶中无法达到理想效果。

专利号为89109494.6的发明专利“利用木质素作为橡胶补强的方法”公开了一种木质素甲醛树脂作为丁腈橡胶增强剂的方法，通过对造纸黑液进行甲醛改性得到木质素甲醛树脂，并将其作为丁腈橡胶的补强填料，该方法的优点是木质素甲醛树脂填充量大且不需加入软化剂、原料成本低、硫化胶性能优良；缺点是该方法加工工艺复杂、成本高，且只适用于丁腈橡胶，应用范围较窄。

专利号为200810027887.8的发明专利“一种工业木质素增强填充的共混弹性体材料及其制备方法”，改善了木质素应用的局限性，将木质素及其改性衍生物在弹性体中的应用从丁腈橡胶扩展到丁苯橡胶及其它弹性体，该方法的优点是工艺简单、成本低、材料性能稳定；缺点是木质素与弹性体结合差，主要体现在定伸应力低。

专利号为201210232822.3的发明专利“一种工业木质素补强橡胶及其制备方法”，针对木质素在干法条件下添加到橡胶中由于粒子团聚而分散不均匀这一缺点，公开了采用胶乳共沉工艺将羟甲基化木质素及常用无机填料分散于丁苯橡胶、丁腈橡胶等通用橡胶中，该工艺优点是木质素分散良好，物理机械性能有所提高，降低了橡胶混炼的动力消耗。

以上的专利未涉及硅烷偶联剂改性木质素，且所述木质素及其改性衍生物主要应用于极性橡胶中，或是在非极性橡胶应用中未能达到良好的效果。

发明内容

本发明的目的之一，是为了提供硅烷偶联剂改性羟甲基木质素填充的橡胶组合物。

本发明的目的之二，是为了提供硅烷偶联剂改性羟甲基木质素填充的橡胶组合物的制备方法。

本发明的目的之一可以通过如下技术方案来实现：

硅烷偶联剂改性羟甲基木质素填充的橡胶组合物，其特征在于：由橡胶、羟甲基木质素、硅烷偶联剂、活化剂、防老剂、促进剂和硫化剂制成，按质量份计，各物质组分的含量为：橡胶100份，羟甲基木质素10-100份，硅烷偶联剂1-10份，活化剂5-8份，防老剂1-3份，促进剂1-3份，硫化剂1-3份；采用硅烷偶联剂将羟甲基木质素的极性基团和橡胶的非极性长链以化学反应的方式结合在一起，从改性及工艺两方面提高木质素对非极性橡胶的补强效果。

本发明的目的之一还可以通过如下技术方案来实现：

进一步地，所述橡胶为天然胶、丁苯胶、顺丁胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、异戊胶、1,2-聚丁二烯、丁基橡胶或氯丁橡胶等二烯类橡胶中的一种、两种或两种以上的橡胶混合物。作为特定的实施方案，二烯类橡胶主要以70%-85%以上的丁苯橡胶为主，且无论是溶聚丁苯或是乳聚丁苯，优选苯乙烯含量为20%-45%、乙烯基含量为15%-70%以及玻璃化温度为-10℃至-55℃的SBR；辅助20%-30%以下的顺丁橡胶，优选含有85%-90%以上的顺-1,4-键的BR。

进一步地，所述羟甲基木质素，是通过木质素在碱性条件下与甲醛反应制得，木质素与甲醛按克分子比1：0.01-2的比例在50℃-100℃温度下反应0.5-4小时，然后加酸沉淀，得到羟甲基化改性木质素，其中所述的羟甲基化木质素分子平均每个酚型C9单元引入了0.52个羟甲基。具体方法步骤可参照专利号为200810027887.8的发明专利“一种工业木质素增强填充的共混弹性体材料及其制备方法”所公开的方法制得羟甲基化改性木质素。

进一步地，所述硅烷偶联剂为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物（TESPT）、γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH570）、γ-巯丙基三甲氧基硅烷（KH590）等偶联剂中的一种或两种混合物。

进一步地，所述羟甲基木质素的极性基团，是指羟甲基和酚羟基。