[发明专利]一种用作橡胶填充料的改性木薯渣产品及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于淀粉加工技术领域，涉及淀粉废渣的改性利用技术，特别是涉及一种木薯渣进行原位改性用作橡胶填充料的制备方法。 

背景技术

近年来，随着煤炭、石油、天然气等不可再生化石资源总量的不断减少，新能源的开发和利用已经成为人类目前研究的热点，而作为太阳能的一种重要表现形式，生物质能取之不尽用之不竭，具有可再生、低污染、广分布、储量大等优点，是解决未来能源危机最有潜力的途径之一。木薯作为热带、亚热带地区重要的农业资源，属于生物质能资源的一部分，世界木薯鲜薯总产量为2.02亿吨，中国木薯的总产量约为600万吨。目前，木薯主要用于制取淀粉，但大量木薯渣残余，以干物质计算，我国每年约有13.2万吨。经测定，干渣含淀粉40％、粗纤维23.8％、粗蛋白1.27％、粗脂肪1.06％、水13％及少量糖类和矿物质等。从资源化的角度来看，这些废渣中的成分都有很高的可利用价值。但由于没有适合的技术处理和后续高附加值产品的开发，生产厂一般将湿渣堆放在渣池中，其中所含的有机成分很容易发酵产生恶臭，湿渣所带水的COD含量较高而且容易渗漏，大量COD被转移进入水体，既污染环境，又浪费大量营养成分。 

目前，针对木薯渣的开发应用主要有：(1)混配饲料和生物发酵生产酒精等，但消耗量有限，附加值太低；(2)从废渣生产单细胞蛋白、植酸酶或提取氨基酸等，均由于技术工艺过于繁杂或处理成本过高而无法实现产业化应用；(3)专利“一种以木薯渣为原料制备造纸湿部化学添加剂的方法”(申请号201110074150.3)提供一种以木薯渣为原料制备造纸湿部化学添加剂的方法。将木薯渣碎解后用清水冲洗分散，脱除悬浮的木薯皮及粗纤维后，将沉降的木薯渣及细小纤维脱水留用，与从脱除的木薯皮和粗纤维中风选分离得到的粗纤维混合，并稀释成渣浆，再经次氯酸钠-过氧化氢联合处理，将处理后渣浆经球磨成粉末；再用液体改性试剂对粉末进行化学改性，改性的合成混合物经有机溶剂洗涤过滤后，将滤饼干燥粉末化得到木薯渣基改性产物用于造纸湿部化学添加剂。但是这些开发应用存在工艺过于繁杂、处理成本过高等缺点，缺乏参与国际化市场竞争能力。以木薯渣为原料，通过原位改性作为高附加值的工业原料，添加到橡胶中作为增强补强填充材料，为废渣的利用开辟了新途径。 

高性能轮胎又称为“绿色轮胎”，其特点是同时具有节油、环保、安全、耐用等优越性能。在以石油为代表的能源日益紧缺和汽车尾气对环境的污染日益严重的今天，“绿色轮胎” 备受欧、美、日各国的重视，已成为当前世界轮胎和汽车工业的发展方向。目前作为各种橡胶特别是轮胎用橡胶的补强剂主要是炭黑，用量占橡胶用量的60～80％，市场需求量极大。炭黑是以石油、天然气为原料生产，生产周期长，工艺复杂，生产过程污染大，生产环境恶劣，生产原料短缺，产品价格昂贵。如能将淀粉发展成为橡胶的主增强剂或辅助增强剂，将给橡胶工业带来巨大的经济效益和社会效益。国外已经有关于采用淀粉/增塑剂复合物应用轮胎的弹性体组合物中的报道，中国专利(申请号99121389)“淀粉补强橡胶的制备及其在轮胎中的应用”介绍了淀粉作为补强剂替代炭黑和白炭黑制备橡胶的方法。中国专利(申请号03109143.1)“用于橡胶的超细淀粉复合粉末填充剂及其制备方法”介绍了由热塑性淀粉材料或变性淀粉经粉碎机、研磨机或球磨机制得粒径在几百纳米到十几微米的超细淀粉复合物粉末，使用硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂与之共混，再作为橡胶填充剂部分或全部代替炭黑和白炭黑。文献“改性淀粉/天然橡胶复合材料的制备与性能”报道了选用天然有机材料淀粉和天然橡胶(NR)作为研究对象，通过简单易行的改性方法制备了性能优良、环境友好的淀粉/NR复合材料的方法。但以木薯渣为原料进行原位改性及其改性后作为橡胶增强补强填充材料末见报道。 

发明内容

本发明的目的是： 

针对目前木薯渣综合利用存在工艺过于繁杂、处理成本过高和产品附加值过低的不足，提供一种以改性木薯渣生产高附加值微纳米橡胶增强补强填充材料的方法，部分代替污染大或价格高的炭黑、白炭黑和生胶等，提高橡胶性能，降低橡胶生产成本，既可解决淀粉厂废渣污染问题，又可得到可再生环保型的橡胶增强补强填充新材料。 

本发明提供的技术方案是： 

采用“一锅法”对木薯湿渣内富含的半纤维物质、蛋白质、多糖和部分纤维降解转化，产生的聚羟基羧酸酯直接附着在木薯渣纤维上对纤维进行原位改性，得到具有增强补强功能的微纳米改性木薯渣产品。改性木薯渣产品用于橡胶的增强补强填充。 

本发明是这样实现的：