【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及橡胶，尤其涉及一种基于改性木质素锌盐的硫化促进剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、木质素是自然界中储量最大的芳香族有机高分子化合物，全球每年通过植物生长可产生1500亿t木质素，其总量仅次于农林生物质资源的纤维素。然而，在植物生长发育中举足轻重的木质素，在工业生产中却只作为木材水解和造纸副产物应用，并没有得到充分利用，反而造成了水及土壤的严重污染。由成本低廉、来源广泛的工业木质素，开发具有高附加值的功能材料，不仅可以降低企业生产成本、减少环境污染，而且顺应我国新材料高性能化、多功能化、绿色化的发展趋势，在推动可再生资源的生态化利用和缓解石化资源短缺方面具有重要意义。
2、木质素在自然界中储量丰富，且其分子结构中存在大量的芳香基、酚羟基、醇羟基、羰基、甲氧基、羧基、双键等多种活性官能团，因此，利用木质素开发功能材料一直受到研究人员的关注。近年来研究人员致力于通过化学反应、复合改性等方法，研究高性能、低成本的木质素改性材料或化学品，或者通过可设计的降解方法制得重要的化工原料。
3、氧化锌是橡胶制品中应用最广泛的助剂之一，不仅用作橡胶硫黄硫化体系的活化剂，还能提高橡胶耐热性及导热系数，并具有增白的效果。作为橡胶加工成形过程中最重要的步骤之一，橡胶硫化直接影响橡胶制品的性能。与单用硫黄相比，少量的促进剂与硫磺配合可以极大地提高硫化速率，改善硫化胶的性能。由于锌为重金属，当锌随磨碎的胶屑进入土壤富集时会污染土壤。随着环保要求的日益提高，减少橡胶制品中锌的使用量势在必行。
4、目前橡胶硫化
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于改性木质素锌盐的硫化促进剂及其制备方法与应用。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术公开了如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术公开了一种基于改性木质素锌盐的硫化促进剂，其是由如下方法制备得到的；将胺化木质素与二硫化碳反应，再加入含锌化合物絮凝，所得沉淀为改性木质素锌盐硫化促进剂。
4、在一些实施例中，所述一种基于改性木质素锌盐的硫化促进剂如式i所示；s和zn是通过金属螯合作用结合；
5、
6、第二方面，本专利技术公开了一种基于改性木质素锌盐的硫化促进剂的制备方法，包括：将胺化木质素与二硫化碳反应，再加入含锌化合物絮凝，所得沉淀为改性木质素锌盐硫化促进剂。
7、在上述第一方面和第二方面中，
8、其中，所述胺化木质素的制备方法包括向含木质素类物质的液体中加入胺类化合物、醛类化合物进行反应；所述含木质素类物质的液体为含木质素、木质素磺酸盐或木质素衍生物中的一种或多种的液体；所述含木质素类物质的液体的ph为10-14，优选为11-13；优选地，所述含木质素类物质的液体中木质素类物质的浓度为35-45mg/ml；所述胺类化合物包括甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、乙醇胺、仲丁胺、十八烷基胺、顺式油基伯胺中的任意一种或多种组合；优选地，所述醛类化合物包括甲醛；所述木质素、胺类化合物和醛类化合物的摩尔比为1：0.5-1.5：0.5-1.5，优选为1：1：1；进一步地，将含木质素类物质的液体加热至65-75℃，加入胺类化合物充分搅拌后，再加入醛类化合物进行反应；优选地，所述反应的温度为65-75℃，所述反应的时间为3.5-4.5h；优选地，所述反应在搅拌下进行；优选地，所述搅拌的速率为200-400rpm。
9、其中，所述胺化木质素与二硫化碳的质量比为1：0.5-1.5，优选为1：1。
10、其中，所述含锌化合物选自硫酸锌、氯化锌、硝酸锌、醋酸锌中的任意一种或多种组合。
11、其中，所述含锌化合物以含锌化合物溶液的形式加入，所述含锌化合物溶液的质量分数为10％-15％，优选为10％。
12、其中，所述胺化木质素与含锌化合物溶液的摩尔体积比为1mol：6.3-10.3l，优选为1mol：7.3-9.3l。
13、其中，所述反应的温度为35-45℃，所述反应的时间为3.5-4.5h。
14、第三方面，本专利技术公开了上述第一方面所述一种基于改性木质素锌盐的硫化促进剂以及第二方面所述方法制备得到的一种基于改性木质素锌盐的硫化促进剂在制备橡胶材料中的应用。
15、其中，所述改性木质素锌盐硫化促进剂的重量为5-10份/100份橡胶。
16、其中，所述橡胶材料由包括如下重量份数的组分制成：橡胶100份、炭黑40-50份、改性木质素锌盐硫化促进剂5-10份、硬脂酸1-3份、氧化锌3-5份、硫化剂2-3份。
17、其中，所述制备橡胶材料的方法包括：
18、(1)按照配方比称取各组分，先将橡胶、氧化锌、硬脂酸、炭黑、改性木质素锌盐硫化促进剂密炼；
19、(2)通过开炼向步骤(1)所得的混炼胶中加入硫化剂，薄通、三角包处理；
20、(3)将步骤(2)所得的混炼胶硫化成型，即得所述橡胶材料。
21、综上，本专利技术提供了新的硫化促进剂，一种木质素锌盐复合物，通过将锌负载在木质素的三维网状结构中，提高锌在橡胶基体中的分散性，避免锌的团聚，也改善了木质素在橡胶基体中的分散性。
22、有益效果：
23、(1)本专利技术使用木质素作为原料，廉价易得，可再生，能有效节约资源、保护环境。
24、(2)本专利技术所述硫化促进剂为一种基于改性木质素锌盐的促进剂，可以与其他硫化助剂相互配合，显著加快硫化速度，提高硫化效率，降低单耗，并且能提高交联密度，从而提高橡胶材料的拉伸强度以及抗氧化效果。
25、(3)本专利技术所述硫化促进剂能屏蔽木质素表面的羟基以及其他的极性基团，有效改善了木质素在橡胶中的分散性，同时由于木质素为三维网状结构，锌负载在其网状结构上，锌的分散性也得到改善，避免了锌的团聚现象，可以降低锌的使用量，减少锌污染。
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1.一种基于改性木质素锌盐的硫化促进剂，其特征在于，由如下方法制备得到：将胺化木质素与二硫化碳反应，再加入含锌化合物絮凝，所得沉淀为改性木质素锌盐硫化促进剂。
2.权利要求1所述一种基于改性木质素锌盐的硫化促进剂的制备方法，其特征在于，包括：将胺化木质素与二硫化碳反应，再加入含锌化合物絮凝，所得沉淀为改性木质素锌盐硫化促进剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述胺化木质素的制备方法包括向含木质素类物质的液体中加入胺类化合物、醛类化合物进行反应。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述含木质素类物质的液体的pH为10-14，优选为11-13；优选地，所述含木质素类物质的液体中木质素类物质的浓度为35-45mg/mL。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述胺类化合物包括甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、乙醇胺、仲丁胺、十八烷基胺、顺式油基伯胺中的任意一种或多种组合；优选地，所述醛类化合物包括甲醛。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述木质素、胺类化合物和醛类化合物的摩尔比为
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，将含木质素类物质的液体加热至65-75℃，加入胺类化合物充分搅拌后，再加入醛类化合物进行反应；优选地，所述反应的温度为65-75℃，所述反应的时间为3.5-4.5h；优选地，所述反应在搅拌下进行；
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述胺化木质素与二硫化碳的质量比为1：0.5-1.5，优选为1：1；优选地，所述含锌化合物选自硫酸锌、氯化锌、硝酸锌、醋酸锌中的任意一种或多种组合；优选地，所述含锌化合物以含锌化合物溶液的形式加入，所述含锌化合物溶液的质量分数为10％-15％，优选为10％；优选地，所述胺化木质素与含锌化合物溶液的摩尔体积比为1mol：6.3-10.3L，优选为1mol：7.3-9.3L。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为35-45℃，所述反应的时间为3.5-4.5h。
10.权利要求1所述一种基于改性木质素锌盐的硫化促进剂或权利要求2-9中任意一项所述方法制备得到的一种基于改性木质素锌盐的硫化促进剂在制备橡胶材料中的应用。
11.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，所述一种基于改性木质素锌盐的硫化促进剂的重量为5-10份/100份橡胶。
12.根据权利要求10所述的应用，其特征在于，所述橡胶材料由包括如下重量份数的组分制成：橡胶100份、炭黑40-50份、改性木质素锌盐硫化促进剂5-10份、硬脂酸1-3份、氧化锌3-5份、硫化剂2-3份。
...【技术特征摘要】
1.一种基于改性木质素锌盐的硫化促进剂，其特征在于，由如下方法制备得到：将胺化木质素与二硫化碳反应，再加入含锌化合物絮凝，所得沉淀为改性木质素锌盐硫化促进剂。
2.权利要求1所述一种基于改性木质素锌盐的硫化促进剂的制备方法，其特征在于，包括：将胺化木质素与二硫化碳反应，再加入含锌化合物絮凝，所得沉淀为改性木质素锌盐硫化促进剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述胺化木质素的制备方法包括向含木质素类物质的液体中加入胺类化合物、醛类化合物进行反应。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述含木质素类物质的液体的ph为10-14，优选为11-13；优选地，所述含木质素类物质的液体中木质素类物质的浓度为35-45mg/ml。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述胺类化合物包括甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、乙醇胺、仲丁胺、十八烷基胺、顺式油基伯胺中的任意一种或多种组合；优选地，所述醛类化合物包括甲醛。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述木质素、胺类化合物和醛类化合物的摩尔比为1：0.5-1.5：0.5-1.5，优选为1：1：1。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，将含木质素类物质的液体加热至65-75℃，加入胺类化合物充分搅拌后，再加入醛类化合物...
【专利技术属性】
技术研发人员：李明，张涛，朱晨杰，应汉杰，常智伟，庄伟，沈涛，谭卓涛，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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