[发明专利]一种改性木质素的制备方法及其应用

说明书

本发明一种改性木质素，其包含以下质量份的原料：木质素100份、改性助剂A1‑20份、改性助剂B2‑8份，其中所述改性助剂A包括苯酚、二甲基苯酚、甲基苯酚、对苯二甲酸、双酚A中的一种或多种；所述改性助剂2包括三聚氰胺、甲苯二异氰酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)中的一种或多种。本发明还提供一种所述改性木质素的制备方法和在橡胶领域的应用。本发明使用的改性助剂活性较高，制备得到的改性木质素容易和橡胶大分子链发生交联，提高橡胶基体的拉伸强度和撕裂强度，可在很大程度上改善木质素对橡胶基体的补强效果。

技术领域

本发明涉及一种改性木质素的制备方法及其应用，属于材料化学技术领域。

背景技术

木质素是一种非结晶性、高支化三维网状含芳香环的酚类生物高分子。高等植物细胞中广泛存在木质素，是自然界中世界储量第二位的可再生天然高分子聚物，仅次于纤维素。据估测，全球每年可产生约5×10⁸-36×10⁸吨。在植物体内，木质素与纤维素、半纤维素等共同构成超分子体系，木质素粘合纤维素，增强植物体机械强度。木质素结构复杂，到目前为止，虽然还没有获知天然木质素完整的结构，但经过多年研究表明，木质素中含有较多的活性基团，如芳香基、醇羟基、羧基、甲氧基、共轭双键等，有一定的化学活性。木质素可与橡胶，塑料等材料发生接枝、交联等反应，且木质素中羟基活性基团能与橡胶中共轭双键的π电子云形成芳香氢键；甲氧基、羟基和羰基等基团中的氧原子上未共用电子对能与金属离子以配位键的方式形成木质素-金属螯合物，并利用木质素分子的反应活性构筑交联网络结构，从而使木质素起到补强增塑的作用。

木质素虽拥有上述多种官能团，但其本身对橡胶的补强作用不大，甚至还会在一定情况下影响橡胶产品的强度。为此，本发明使用硬段助剂对木质素进行改性，本发明使用的改性助剂活性较高易于橡胶大分子链发生交联可在很大程度上改善木质素对橡胶基体的补强效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是使用硬段助剂(改性助剂A)对木质素进行改性，改性后的木质素容易和橡胶大分子链发生交联，可在很大程度上改善木质素对橡胶基体的补强效果。

本发明提供的技术方案是：

一种改性木质素，其包含以下质量份的原料：木质素100份、改性助剂A1-20份、改性助剂B 2-8份；

所述改性助剂A包括苯酚、二甲基苯酚、甲基苯酚、对苯二甲酸、双酚A中的一种或多种；

所述改性助剂B包括三聚氰胺、甲苯二异氰酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)中的一种或多种。

一种改性木质素的制备方法，其制备步骤主要包括：

步骤1：将木质素溶于碱性药剂中并调节pH为8-13，升温至反应温度T1；

步骤2：加入改性助剂A反应一定时间t1；

步骤3：降温至50-60℃，添加酸性溶液，调节体系为酸性环境，加入改性助剂B，升温至温度T2反应一段时间t2；

步骤4：水洗、烘干、粉碎，制得改性的木质素。

优选地，所述步骤1中的碱性药剂为氢氧化钠溶液；所述反应温度T1为80-100℃。

优选地，所述步骤2中的反应时间t1为1-2h。

优选地，所述步骤3中酸性溶液包括盐酸和/或醋酸；所述酸性环境的pH为3-6。

优选地，所述步骤3中的反应温度T2为70-90℃；所述反应时间t2为2-3h。

优选地，所述步骤4中的木质素经过水洗之后pH为6-8。

优选地，利用上述步骤制备得到的木质素粒径为：D50≤2μm，D100≤10μm。