[发明专利]一种改性木质素及其制备方法与在橡胶复合材料中的应用

说明书

本发明公开了一种改性木质素及其制备方法与在橡胶复合材料中的应用，将木质素与炔基类化合物于有机溶剂中反应，即得含有改性木质素的反应液。本发明具有如下优势：(1)炔基化试剂结构中含有酰氯官能团，易与木质素分子中的醇羟基和酚羟基发生酯化反应，生成接枝了不饱和的炔基官能团的改性木质素。(2)炔基化改性减少了木质素分子中的羟基含量，降低了分子极性，有助于抑制由氢键导致的木质素自聚集趋势，有利于研磨得到粒径较低的木质素粉末，提高了木质素与非极性的天然橡胶的相容性和亲和性，促进木质素在天然橡胶基体中的分散。

技术领域

本发明属于橡胶复合材料技术领域，具体涉及一种改性木质素及其制备方法与在橡胶复合材料中的应用。

背景技术

木质素是一种具有三维网状结构的天然高分子化合物，在自然界中的含量仅次于纤维素，然而木质素作为造纸工业的副产品，通常作为燃料燃烧，造成了资源浪费和环境污染。木质素分子中具有刚性芳香结构，具有代替炭黑用作橡胶补强剂的潜力，然而以天然橡胶为代表的橡胶多为非极性高分子，由于木质素存在羟基、羧基等极性官能团，在天然橡胶基体中存在相容性和分散性差的问题，补强效果不佳，限制了木质素在橡胶中的应用。

通过化学改性降低木质素的极性是提升木质素补强作用的重要方式，目前，木质素的化学改性方法主要包括羟甲基化、磺化等，改性后的木质素仍存在羟基、磺酸基等极性基团，未能有效地改善木质素与天然橡胶的相容性，也无法有效地参与橡胶硫化反应，难以与橡胶分子链之间形成共价连接，结合作用相对较弱。而本发明使用炔基化木质素在木质素分子上引入不饱和的炔基基团，可以在橡胶硫化过程中与橡胶共交联，实现共价连接，获得较高的补强效果。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种改性木质素。

本发明还要解决的技术问题是提供上述改性木质素的制备方法。

本发明进一步要解决的技术问题是提供上述改性木质素在橡胶复合材料中的应用。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种改性木质素的制备方法，将木质素与炔基类化合物于有机溶剂中反应，即得含有改性木质素的反应液。

其中，所述的木质素为有机溶剂木质素、碱木质素和酶解木质素中的任意一种或几种组合。

其中，所述的炔基类化合物为丙炔酰氯、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种或几种组合。其中，所述2-己炔酰氯、2-辛炔酰氯和4-(苯乙炔基)苯甲酰氯结构式如下：

其中，所述的木质素与炔基类化合物的质量比为1∶0.18～0.54。

其中，所述的有机溶剂为THF、DMF、NMP、DMAC、DMSO和二氧六环中的任意一种或几种组合。

其中，所述的木质素与有机溶剂的质量体积比为1g∶2～8mL，优选为1g∶5mL。

其中，所述反应的反应温度为60～70℃。

其中，所述反应的反应时间为3～6h。

其中，反应结束后，待反应冷却后加入水沉淀，即为改性木质素固体。

进一步地，将所得改性木质素固体洗涤至中性，干燥，即得。

其中，所述的洗涤为用水洗涤。

其中，所述的干燥优选为真空干燥，温度为60～90℃。

优选地，将改性木质素研磨至d₅₀≤10μm，d₉₀≤20μm。

其中，所述的研磨为气流粉碎。