本發(fā)明涉及一種利用木質(zhì)素分散硫酸鈣制備橡膠母料的方法，屬于橡膠填充改性和資源循環(huán)綜合利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：大多數(shù)高分子聚合物如塑料、橡膠等需要通過(guò)填充以提高其使用性能和降低成本。硫酸鈣是一類(lèi)重要無(wú)機(jī)填料，其填充聚合物的特征包括加工性能好，填充量相較其他填料更大。然而，與其他無(wú)機(jī)填料一樣，硫酸鈣存在著表面能高，易團(tuán)聚，與高分子材料極性差異大、難混入、難分散等缺點(diǎn)，直接影響了高分子復(fù)合材料的性能。為了改善硫酸鈣的不足，通常利用偶聯(lián)劑等有機(jī)物對(duì)硫酸鈣進(jìn)行表面修飾，改變硫酸鈣粒子表面的極性，再將其與高分子進(jìn)行復(fù)合，可改善硫酸鈣表面與聚合物材料之間的相容性和分散穩(wěn)定性，以提高其與聚合物的相容性。中國(guó)專(zhuān)利CN103055345A用可溶性硅酸鹽水溶液對(duì)硫酸鈣進(jìn)行改性運(yùn)用到牙科方面；中國(guó)專(zhuān)利CN102852031A、CN103074800A報(bào)道了對(duì)硫酸鈣晶須進(jìn)行改性運(yùn)用到造紙?zhí)盍戏矫?；中?guó)專(zhuān)利CN103497391A報(bào)道了一種將硫酸鈣晶須制備成塑料母料，運(yùn)用到塑料行業(yè)的方法。但由于修飾劑價(jià)格高、工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高，這些方法都沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。而將硫酸鈣進(jìn)行表面修飾后將其運(yùn)用于橡膠領(lǐng)域的工作未見(jiàn)報(bào)道，因此，研究一種有效的經(jīng)濟(jì)的有機(jī)分散硫酸鈣的填料并將其應(yīng)用于橡膠領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用價(jià)值。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：木質(zhì)素是制漿造紙過(guò)程中產(chǎn)生的廢液中的主要成分，是造紙工業(yè)主要污染源之一。其分子中存在芳香基、酚羥基、醇羥基、羰基、甲氧基、羧基、共軛雙鍵等活性基團(tuán)，可以作為無(wú)機(jī)填料的分散劑。硫酸鈣，一種重要的無(wú)機(jī)礦產(chǎn)，可用于涂料、造紙、染料、冶金、水處理以及食品添加劑和藥物等方面。近年來(lái)，硫酸鈣開(kāi)始作為填料應(yīng)用于高分子復(fù)合材料，由于硫酸鈣表面極性較大，與大多數(shù)高分子包括橡膠基材相容性差。目前解決這一問(wèn)題的有效途徑是通過(guò)對(duì)硫酸鈣表面進(jìn)行有機(jī)修飾，但所用方法成本較高，過(guò)程復(fù)雜。本發(fā)明目的在于針對(duì)上述不足，提供一種利用木質(zhì)素作分散劑有效分散硫酸鈣，而后將其制備成橡膠母料運(yùn)用于橡膠領(lǐng)域，該制造工藝簡(jiǎn)單，并能有效提高硫酸鈣在橡膠中的分散性，可以提高制品的力學(xué)性能、提高利用率、降低成本。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種利用木質(zhì)素分散硫酸鈣制備橡膠母料的方法。其具體制備方法和工藝步驟如下：（1）室溫條件下，將水、木質(zhì)素與硫酸鈣按一定的配比混合后（水為木質(zhì)素與硫酸鈣質(zhì)量和的60%-80%）在球磨機(jī)上以250-400rpm的轉(zhuǎn)速濕法球磨共混4小時(shí)，得到木質(zhì)素修飾硫酸鈣漿料。（2）由（1）得到的漿料在60-70℃的鼓風(fēng)干燥箱中或真空脫水，使?jié){料中含水量控制在10-30%，得到含水木質(zhì)素分散硫酸鈣填料。（3）將橡膠在開(kāi)煉機(jī)上塑煉至包輥后，按比例加入由（2）中制備的木質(zhì)素分散硫酸鈣填料，在一定溫度下混煉至恒重；或在密煉機(jī)中將橡膠與木質(zhì)素分散硫酸鈣填料在一定溫度下共混脫水制備出橡膠/木質(zhì)素分散硫酸鈣母膠；將混煉母膠通過(guò)螺桿擠出造粒得到橡膠/硫酸鈣母粒料。本發(fā)明通過(guò)對(duì)木質(zhì)素分散硫酸鈣，用于生產(chǎn)橡膠填充母粒料，其優(yōu)點(diǎn)和積極效果如下：1、木質(zhì)素分散硫酸鈣，用于生產(chǎn)橡膠填充母料，分散性好，且制品表面光亮。2、本發(fā)明方法中木質(zhì)素是一種再生資源；硫酸鈣是無(wú)機(jī)礦產(chǎn)，原料豐富；生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，所制備的填料能顯著提高橡膠的力學(xué)性能，有較好的經(jīng)濟(jì)效益。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附表對(duì)本發(fā)明提供的一種利用木質(zhì)素分散硫酸鈣制備橡膠母料的方法以及橡膠復(fù)合材料作更加詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。具體實(shí)施例1：丁腈橡膠/木質(zhì)素分散硫酸鈣復(fù)合材料（1）室溫條件下，將500克木質(zhì)素(以干木質(zhì)素質(zhì)量為準(zhǔn))與500克工業(yè)硫酸鈣（石膏）粉（800目）、600克水混合后將其放入球磨罐中，在球磨機(jī)上以350rpm的轉(zhuǎn)速下濕法球磨4小時(shí)，得到木質(zhì)素分散硫酸鈣填料的漿料。（2）將由（1）得到的漿料放于70℃的鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行脫水，使其漿料含水量為20%，得到木質(zhì)素修飾硫酸鈣填料。（3）將丁腈橡膠在開(kāi)煉機(jī)上塑煉至包輥后，按質(zhì)量份數(shù)中丁腈橡膠份數(shù)為100份，木質(zhì)素分散硫酸鈣填料300份的比例加入共混，混煉溫度為100℃，混煉至恒重，制備出丁腈橡膠/木質(zhì)素修飾硫酸鈣母膠（100：300）；將混煉母膠通過(guò)螺桿擠出造粒得到丁腈橡膠母粒料（丁腈橡膠/木質(zhì)素修飾硫酸鈣=100：300）。（4）按表1中的配方用量，先將丁腈橡膠在開(kāi)煉機(jī)上低溫塑化20分鐘，而后依次加入丁腈橡膠母粒料，BIPB，在室溫下混煉20分鐘，薄通并打三角包十二次，下片，制備出木質(zhì)素分散硫酸鈣/丁腈橡膠混煉膠。表1丁腈橡膠復(fù)合材料配方將混煉膠料停放24小時(shí)，利用平板硫化儀硫化，硫化條件為170℃/10MPa×T90，得到木質(zhì)素分散硫酸鈣/丁腈橡膠復(fù)合材料。本發(fā)明木質(zhì)素修飾硫酸鈣并將其作為填料填充到橡膠中的測(cè)試方法：硫化膠的性能-硫化特性、拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、硬度分別按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T16584-1996、GB/T528-1998、GB/T531-1999、GB/T3512-2001進(jìn)行，其力學(xué)性能見(jiàn)表2。表2木質(zhì)素分散硫酸鈣/丁腈橡膠復(fù)合材料的性能對(duì)比實(shí)施例1：有機(jī)修飾硫酸鈣/丁腈橡膠復(fù)合材料在室溫下，在開(kāi)煉機(jī)中對(duì)丁腈橡膠進(jìn)行塑煉20分鐘后依次加入有機(jī)修飾硫酸鈣（1250目）和BIPB（配方見(jiàn)表3）橡膠助劑，在開(kāi)煉機(jī)上混煉均勻，薄通12次下片，將混煉膠放置24h后在170℃用平板硫化機(jī)硫化，其力學(xué)性能見(jiàn)表4。表3丁腈橡膠基本配方表4有機(jī)修飾硫酸鈣/丁腈橡膠復(fù)合材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本發(fā)明制備的丁腈橡膠母粒料作為丁腈橡膠填料，其性能優(yōu)于等量有機(jī)修飾硫酸鈣（1250目)填料所制備的復(fù)合材料。具體實(shí)施例2：丁苯橡膠/木質(zhì)素分散硫酸鈣復(fù)合材料（1）室溫條件下，將600克木質(zhì)素(以干木質(zhì)素質(zhì)量為準(zhǔn))與400克工業(yè)硫酸鈣（石膏）粉（800目）、600克水混合后將其放入球磨罐中，在球磨機(jī)上以350rpm的轉(zhuǎn)速下濕法球磨4小時(shí)，得到木質(zhì)素分散硫酸鈣填料的漿料。（2）將丁苯橡膠在開(kāi)煉機(jī)上塑煉至包輥后，按質(zhì)量份數(shù)中丁苯橡膠份數(shù)為100份，木質(zhì)素分散硫酸鈣填料300份的比例加入共混，混煉溫度為100℃，混煉至恒重，制備出丁苯橡膠/木質(zhì)素分散硫酸鈣母膠（100：300）；將混煉母膠通過(guò)螺桿擠出造粒得到丁苯橡膠母粒料（丁苯橡膠/木質(zhì)素分散硫酸鈣=100：300）。（3）按表5中的配方用量，先將丁苯橡膠在開(kāi)煉機(jī)上低溫塑化15分鐘，而后依次加入丁苯橡膠母粒料，BIPB，在室溫下混煉20分鐘,薄通并打三角包十二次，下片，制備出木質(zhì)素修飾硫酸鈣/丁苯橡膠混煉膠。表5丁苯橡膠復(fù)合材料配方將混煉膠料停放24小時(shí)，利用平板硫化儀硫化，硫化條件為160℃/10MPa×T90，得到木質(zhì)素分散硫酸鈣/丁苯橡膠復(fù)合材料。該實(shí)施例中木質(zhì)素分散硫酸鈣母膠作為填料填充到丁苯橡膠中制備的復(fù)合材料的測(cè)試方法與實(shí)施例1相同，結(jié)果見(jiàn)表6。表6木質(zhì)素分散硫酸鈣/丁苯橡膠復(fù)合材料的性能對(duì)比實(shí)施例2：有機(jī)修飾硫酸鈣/丁苯橡膠復(fù)合材料在室溫下，在開(kāi)煉機(jī)中對(duì)丁苯橡膠進(jìn)行塑煉15分鐘后依次加有機(jī)修飾硫酸鈣（1250目）和BIPB（配方見(jiàn)表7）橡膠助劑，在開(kāi)煉機(jī)上混煉均勻，薄通12次下片，將混煉膠放置24h后在160℃用平板硫化機(jī)硫化，其力學(xué)性能見(jiàn)表8。表7丁苯橡膠基本配方組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)丁苯橡膠100BIPB1.5表8有機(jī)修飾硫酸鈣/丁苯橡膠復(fù)合材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本發(fā)明制備的丁苯橡膠母粒料作為丁苯橡膠填料，其性能優(yōu)于有機(jī)修飾硫酸鈣（1250目）。具體實(shí)施例3：順丁橡膠/木質(zhì)素分散硫酸鈣復(fù)合材料（1）按實(shí)施例1中制備方法制備出木質(zhì)素分散的硫酸鈣填料。（2）將順丁橡膠在開(kāi)煉機(jī)上塑煉至包輥后，按質(zhì)量份數(shù)中順丁橡膠份數(shù)為100份，木質(zhì)素分散的硫酸鈣填料300份的比例加入共混，混煉溫度為100℃，混煉至恒重，制備出順丁橡膠/木質(zhì)素分散硫酸鈣母膠（100：300）；將混煉母膠通過(guò)螺桿擠出造粒得到順丁橡膠母粒料（順丁橡膠/木質(zhì)素分散硫酸鈣=100：300）。（3）按表9中的配方用量，先將順丁橡膠在開(kāi)煉機(jī)上低溫塑化10分鐘，而后依次加入順丁橡膠母粒料，BIPB，在室溫下混煉20分鐘,薄通并打三角包十二次，下片，制備出木質(zhì)素分散的硫酸鈣/順丁橡膠混煉膠。表9順丁橡膠復(fù)合材料配方組分質(zhì)量份數(shù)順丁橡膠母粒料（對(duì)應(yīng)填料量）變量（10、30、50、70）順丁橡膠（包括母膠中膠量）100BIPB1.5將混煉膠料停放24小時(shí)，利用平板硫化機(jī)硫化，硫化條件為150℃/10MPa×T90，得到木質(zhì)素分散硫酸鈣/順丁橡膠復(fù)合材料。本發(fā)明木質(zhì)素分散的硫酸鈣并將其作為填料填充到橡膠中的測(cè)試方法：硫化膠的性能-硫化特性、拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、硬度分別按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T16584-1996、GB/T528-1998、GB/T531-1999、GB/T3512-2001進(jìn)行，其力學(xué)性能見(jiàn)表10。表10木質(zhì)素分散的硫酸鈣/順丁橡膠復(fù)合材料的性能對(duì)比實(shí)施例3：有機(jī)修飾硫酸鈣/順丁橡膠復(fù)合材料在室溫下，在開(kāi)煉機(jī)中對(duì)順丁橡膠進(jìn)行塑煉10分鐘后依次加入有機(jī)修飾硫酸鈣（1500目）和BIPB（配方見(jiàn)表11）橡膠助劑，在開(kāi)煉機(jī)上混煉均勻，薄通12次下片，將混煉膠放置24h后在150℃用平板硫化機(jī)硫化，其力學(xué)性能見(jiàn)表12。表11順丁橡膠基本配方組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)順丁橡膠100BIPB1.5表12有機(jī)修飾硫酸鈣/順丁橡膠復(fù)合材料力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：本發(fā)明制備的順丁橡膠母粒料作為順丁橡膠填料，其性能優(yōu)于有機(jī)修飾硫酸鈣（1500目）。其他膠種和不同木質(zhì)素分散硫酸鈣含量的母膠的應(yīng)用試驗(yàn)均在同等條件下優(yōu)于商品有機(jī)修飾硫酸鈣，限于篇幅未對(duì)所有案例羅列。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3