[发明专利]一种多孔碳材料、复合橡胶填料及其制备方法和橡胶材料

说明书

本发明提供了一种多孔碳材料、复合橡胶填料及其制备方法和橡胶材料，涉及橡胶技术领域。具体而言，将废糠醛渣的碱溶液固液分离并收集固相，经破碎、炭化后得到所述多孔碳材料；多孔碳材料90～95份，补强树脂0.5～5份和分散剂0.5～3份混合制得复合橡胶填料。本发明以废弃糠醛渣为原料制备橡胶用的多孔碳材料，对橡胶起到补强作用，实现了固废资源回收再利用；而补强树脂与分散剂的引入可以有效地提升多孔碳材料的无机界面与橡胶的有机界面之间的相容性，进而促进了多孔碳材料补强作用的发挥，缓解了现有橡胶工业中填料单一和价格高等问题，降低了橡胶工业的成本。

技术领域

本发明涉及橡胶技术领域，具体而言，涉及一种多孔碳材料、复合橡胶填料及其制备方法和橡胶材料。

背景技术

糠醛是一种重要的化工原料，广泛用于纤维、造纸、橡胶、农药、医药、粘合剂等领域；糠醛又称呋喃甲醛，是一种广泛应用于石油、化工、医药、食品及橡胶、树脂合成、胶黏剂等领域的重要有机化工原料和化学溶剂。目前，糠醛尚不能通过化工合成的途径制得；工业上常规制取糠醛的方法仍只能由农副产品水解生成，一般以玉米芯、玉米秆、麦秸秆、稻草、稻壳、棉籽壳、花生壳和甘蔗渣等农副产品的下脚料为原料来制取，提取糠醛后的残留固体就是糠醛渣。糠醛渣主要成分为多缩戊糖、纤维素、木质素，其中碳素含量在40％以上，所以是制备碳素材料的极好原料。

但是如果将糠醛渣直接应用在在橡胶基体中时，由于结构上的差异，对橡胶材料基体自身综合性能的改善效果差。因而，开发一类能够实现对橡胶材料基体综合性能存在较强改善效果的、且以废弃糠醛渣作为原料的橡胶补强剂具有重要意义。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种多孔碳材料的制备方法，以解决现有技术中橡胶补强剂对橡胶材料基体综合性能改善效果较差、成本高的技术问题。

本发明的第二目的在于提供由所述多孔碳材料的制备方法制备所得的多孔碳材料。

本发明的第三目的在于提供一种复合橡胶填料，包含所述多孔碳材料，通过多孔碳材料、补强树脂和分散剂的协同配合，增强了填料表面的活性基团，从而提高填料与橡胶分子之间的化学吸附作用，从而增强硫化胶的力学性能。

本发明的第四目的在于提供所述复合橡胶填料的制备方法。

本发明的第五目的在于提供一种橡胶材料，包含有所述复合橡胶填料。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种多孔碳材料的制备方法，主要包括如下步骤：

将废糠醛渣的碱溶液固液分离并收集固相，经破碎、炭化后得到所述多孔碳材料。

优选地，所述碱溶液中的碱包括无机金属氢氧化物、无机金属碳酸化合物和有机胺类化合物中的至少一种；

更优选地，所述无机金属氢氧化物包括氢氧化钠、氢氧化钾等；

更优选地，所述无机金属碳酸化合物包括碳酸钠、碳酸氢纳等；

更优选地，所述有机胺类化合物包括醇胺类、酰胺类，如二乙醇胺，三乙醇胺、乙酰胺等。

优选地，所述碱溶液中碱的质量分数为5％～30％；

优选地，所述碱溶液的pH为7～9；

本发明通过调节碱的投加量使废糠醛渣的碱溶液的pH值在7～9之间，符合橡胶领域中使用的填料酸碱性质的基本要求。

优选地，所述固液分离的设备包括板框式压滤机或卧式螺旋离心机中的一种；

优选地，所述固相的固含量为40％～70％。