本发明属于无机杂化高分子材料技术领域，特别涉及一种无机杂化羟甲基木质素以及其制备方法。
背景技术：
木质素所表现出来源丰富、环保可再生及高表面活性等优势，被广泛用于化工(粘结剂)、建筑(混凝土减水剂)等行业中，但用量有限及人们对低碳环保的日益重视，推动了木质素在橡胶工业中的应用，同时木质素应用在橡胶中表现出的粉尘污染小，生产方式环保、成本低廉等优势更能体现出其显著的经济价值和社会意义。木质素作为橡胶补强剂的研究已有70余年，着重于木质素填充橡胶加工工艺和木质素改性等方面研究，其中木质素的羟甲基化改性是木质素改性的重要方法，其在工业生产中得到了一定的应用。
但其耐高温性能和阻燃性能在橡胶的应用中无法达到理想效果，因此如何提高木质素的耐高温性能和阻燃性能成为了本领域亟待解决的技术难题。
技术实现要素：
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种无机杂化羟甲基木质素及其制备方法，以木质素为原料，在碱性介质条件下，与甲醛和水加热进行羟甲基化反应，再与无机杂化化合物进行反应，生成无机杂化羟甲基木质素，具有较高的阻燃性能和耐高温性能。
本发明所采用的技术方案如下：
无机杂化羟甲基木质素，其特征在于：分子结构如下：
所述分子结构中的X为无机杂化元素，包括B或Sb中的一种。
所述的无机杂化羟甲基木质素的制备方法，其特征在于：主要包括以下步骤：
将木质素、甲醛和水，在碱性介质条件下，加热进行羟甲基化反应生成羟甲基木质素；
将生成的羟甲基木质素与无机杂化化合物在100～110℃的条件下反应0.5～2小时，杂化反应完成，冷却到40～80℃结晶过滤，得到无机杂化羟甲基木质素。
所述的无机杂化羟甲基木质素的制备方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
(1)羟甲基化反应
向反应釜中加入木质素、甲醛和水，加碱调节pH为9.0～11.0，在35～65℃的条件下，转速60～80转/分，保温30～120min进行羟甲基反应，得到羟甲基木质素；
(2)杂化反应
向反应釜中加入无机杂化化合物和水，升温到100～110℃反应0.5～2小时，杂化反应完成；
(3)冷却过滤
冷却到40～80℃结晶过滤，得到无机杂化羟甲基木质素。
所述的无机杂化羟甲基木质素的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的无机杂化化合物为：硼酸钠、硼酸钾、硼酸、硼酸锌、磷酸硼、四水八硼酸钠、三氧化二锑、五氧化二锑、钼酸钠、钼酸钾、钼酸锌、钼酸铵、四钼酸铵或七钼酸铵中的一种。
所述的无机杂化羟甲基木质素的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中调节pH所用碱为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾或碳酸钾，其质量浓度为25-35％。
本发明专利的无机杂化反应原理：
利用化合物上含有的羟甲基能与硼、钼、锑元素发生交联反应的原理，实现了本发明专利的杂化反应过程，因为封闭了羟甲基，消除了活泼基团，反应过程中的温度可以大幅度提高至110℃，并且分子结构上引入了硼、钼、锑阻燃元素，使得产品的稳定性、阻燃性能和耐高温性能大幅提升。
本发明的上述技术方案与现有技术相比，具有以下优点：
1、通过羟甲基化的木质素与无机杂化化合物的杂化交联反应，使得最终生成的无机杂化羟甲基木质素引入了硼、锑、钼等耐高温阻燃元素，从而提高了羟甲基木质素的耐高温性能和阻燃性能，与未杂化之前的羟甲基木质素相比，耐高温性能提高50℃以上，阻燃性能提高了至少20％。
2、该无机杂化羟甲基木质素的制备克服了羟甲基木质素分子结构引入阻燃元素的技术难题，解决了外添加阻燃剂对产品物理机械性能的影响和阻燃效果不理想等技术问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例详细说明本发明，但本发明并不局限于具体实施例。
实施例1
硼杂化羟甲基木质素的制备
分子结构式：
原料配比：
(1)羟甲基化反应
按上述比例向反应釜中加入木质素、甲醛和水，加氢氧化钠调节pH为9.0，在35℃的条件下，转速60转/分，保温120min进行羟甲基反应，得到羟甲基木质素；
(2)杂化反应
向反应釜中加入四水八硼酸钠和水，升温到100℃反应2小时，杂化反应完成；
(3)冷却过滤
冷却到40℃结晶过滤，得到硼杂化羟甲基木质素。
实施例2
锑杂化羟甲基木质素的制备
分子结构式：
原料配比：
(1)羟甲基化反应
按上述比例向反应釜中加入木质素、甲醛和水，加氢氧化钾调节pH为11.0，在65℃的条件下，转速80转/分，保温30min进行羟甲基反应，得到羟甲基木质素；
(2)杂化反应
向反应釜中加入三氧化二锑和水，升温到110℃反应0.5小时，杂化反应完成；
(3)冷却过滤
冷却到80℃结晶过滤，得到锑杂化羟甲基木质素。
实施例3
钼杂化羟甲基木质素的制备
分子结构式：
原料配比：
(1)羟甲基化反应
按上述比例向反应釜中加入木质素、甲醛和水，加碳酸氢钠调节pH为10.0，在60℃的条件下，转速75转/分，保温120min进行羟甲基反应，得到羟甲基木质素；
(2)杂化反应
向反应釜中加入钼酸钠和水，升温到105℃反应1.5小时，杂化反应完成；
(3)冷却过滤
冷却到60℃结晶过滤，得到钼杂化羟甲基木质素。