[发明专利]一种生物基多功能恒粘胶的湿法制备工艺

说明书

一种生物基多功能恒粘胶的湿法制备工艺，利用湿法共混将木质素橡胶相溶剂(改性木质素)混加到天然橡胶中，生产生物基多功能恒粘胶。木质素橡胶相溶剂是木质素经过改性后得到的一种去极性的木质素产品，性能稳定，采用湿法共混技术，可以将木质素橡胶相溶剂均匀混合到天然橡胶中，并可以实现木质素与天然橡胶间界面的良好的结合，所得产品可实现多功能性。

技术领域

本发明涉及橡胶制备技术领域，尤其涉及一种生物基多功能恒粘胶的湿法制备工艺。

背景技术

橡胶和塑料是国民经济中不可或缺的重要的战略物资,在人们日常生活以及工农业生产中有着不可替代的重要作用，如在交通运输行业，橡胶大量用于火车上的橡胶弹簧等减震制品、地铁所采用的运输带及其汽车的轮胎等。在信息传感、农林水利方面、医疗保健以及军事领域，橡胶和塑料制品亦有着广泛的应用。

橡胶和塑料填料(或混料)是橡胶和塑料制品中的不可或缺的最重要组成部分之一，其用量巨大，不仅可降低橡胶和塑料的成本，还能有效的增强最终制品的力学机械性能，以及赋予橡胶和塑料制品的导电、导热、磁性等其他功能。目前用量最大的橡胶增强填料是碳黑，炭黑与大多数橡胶基体有着优良的亲和性，对橡胶有着优良的增强效果，但炭黑来源于石化资源，是含碳的石化资源(例如石油、天然气、煤等)在缺氧的情况不彻底燃烧或者受热分解而得到的产物。显然，过分的依赖炭黑不利于可持续发展，因此可再生、环境友好、密度小、储量丰富、成本低廉、补强效果优良的橡胶和塑料填料一直是广大科研工作者努力的目标。

应用于橡胶和塑料等聚合物的生物质填料(或混料)主要有纤维素、木质素、甲壳素等(Polymer，2014，55，995-1003)。由于纤维素的应用出口和市场广泛，甲壳素的使用成本较高，而工业木质素通常是被烧掉发电产热，其他应用的市场入口往往比较小，不能与木质素的产量相匹配。所以，如何实现木质素在橡胶和塑料制品中的成功应用就显得十分重要。

木质素是植物的最主要的成分之一，它与纤维素、半纤维素共同构成了植物的躯干，木质素可起到了黏结和防虫的作用。木质素亦是最重要的可再生芳香族的资源之一，其在植物中基本组成单元为三个苯丙烷结构单元：对羟基苯基、愈创木基以及紫丁香基。这些基本单元之间通过C-C键或C-O键发生各式各样的连接而成为立体型的聚酚大分子(Ind.Eng.Chem.Res.,2016,55,8691-8705)。将木质素应用于聚合物材料中，无疑是一种高效及高附加值利用木质素的重要途径，有望形成可工业化应用的新材料。这一方面可以解决工业木质素资源化利用的难题；另一方面还降低了聚合物工业对化石资源的严重依赖，这对提高生物质资源的利用率、保护自然环境和社会的可持续发展有着重大意义。木质素分子中由于具有可反应的羧基和羟基等活性官能团，木质素与许多聚合物之间的相容性以及反应性被大量的研究报道，包括木质素/热塑性树脂复合材料(例如聚烯烃、聚氯乙烯、PLA、PBS、PBAT等)，例如：申请号为CN201110417428.2的一种木质素-环氧树脂复合材料及其制备方法，以木质素为基材，将环氧树脂、固化剂、增韧剂等与其均匀共混，通过预压及热压固化成型，得到木质素基复合材料；木质素/热固性树脂复合材料(主要包括酚醛树脂、环氧树脂以及聚氨酯等)，例如：申请号为CN201810030050.2的一种铸造用低甲醛含量的水溶性酚醛树脂复合材料及其制备方法，由于树脂中使用了大量的碱木质素，不但可以降低成本，更加能大幅降低铸造过程中甲醛和苯酚的释放量，使得这种树脂与同类产品相比，更加环保低毒，有助于铸造行业持续健康的发展；以及与天然橡胶的共混，例如：申请号为CN201710873830.9的一种木质素碳酸钙的复合物改性橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：制备木质素碳酸钙的复合物、天然橡胶NR塑炼、配料混炼、制得混炼胶胶片、混炼胶胶片硫化处理。木质素作为碳酸钙的有机修饰剂，可以提高碳酸钙与橡胶基体的相容性；而碳酸钙在混炼过程中可以防止木质素的团聚，促进木质素在基体中的分散。总之，木质素和碳酸钙作为填料时表现出了协同补强的作用，且木质素能够提高碳酸钙在复合材料中的力学性能，对碳酸钙具有修饰作用；申请号为CN201710957263.5的种木质素/炭黑/丁腈橡胶复合材料及其制备方法，通过配位硫化剂的作用，在丁腈橡胶的链段之间以及木质素和丁腈橡胶相界面间构建动态配位交联网络，使复合材料具有优良的综合力学性能，克服了因木质素与丁腈橡胶相容性差而导致物理性能差的问题，其拉伸强度可为15～35MPa，断裂伸长率为250～700％；以木质素部分代替炭黑增强橡胶，来源广泛，可再生，节约了石化资源。