專利名稱：一種環(huán)保型橡膠增塑均勻劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工助劑，具體是指一種用于橡膠和輪胎增塑均勻劑的芳香烴碳氫樹脂及其制備方法。
背景技術(shù)：
均勻劑的主要功能是解決不同極性橡膠之間或橡膠與類橡膠聚合物之間的分散。在化學成分上均勻劑是脂肪烴、環(huán)烷烴和芳香烴樹脂等不同極性成分的混合物。這種具有不同極性的混合物，顯示出與各種高彈體之間良好的相容性，并且可以通過軟化和浸潤聚合物的界面來促進混合，使不同極性的聚合物分子之間容易相互移動，達到共混的目的。同時，均勻劑還具有增塑、增粘、潤滑的作用，是橡膠行業(yè)，特別是輪胎行業(yè)在生產(chǎn)過程中一種必不可少的工藝助劑。目前，國外的橡膠均勻劑主要有Struktol公司的40MSF、萊茵化學145A、FlowPolymer公司的TNB88等，這些進口均勻劑質(zhì)量穩(wěn)定，但是價格遠遠高于國產(chǎn)產(chǎn)品，而且供貨時有時無，嚴重影響了輪胎行業(yè)的生產(chǎn)。近年來，隨著汽車工業(yè)和橡膠行業(yè)的飛速發(fā)展，對橡膠均勻劑的需求也日益增加。國內(nèi)相繼出現(xiàn)大量對橡膠增塑均勻劑的研究，已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)品有上海三思公司RT-40F、亞特曼公司R50等，但是產(chǎn)品質(zhì)量低于國外產(chǎn)品，影響橡膠膠料的性能。關(guān)于橡膠增塑均勻劑的制備已有不少報道。中國專利CN101580622A提出以潤滑油下腳料、渣油、石油樹脂為主要原料，先后加入空氣和稀硝酸經(jīng)過兩次氧化聚合，制得增塑均勻劑。中國專利CN101358017A以硬脂酸鋅、碳五樹脂和碳九樹脂為主要原料，在常壓反應(yīng)器中，反應(yīng)溫度為170°C _190°C條件下至少反應(yīng)2小時，生成高分子脂肪酸鹽-烴類樹脂混合物，然后再向上述體系中加入橡膠浙青，反應(yīng)至少2小時，制得優(yōu)均素。中國專利CN1900167A以混合焦油(黑料)、多組分餾分油(黃料)、交聯(lián)劑三種物質(zhì)為主要原料，在催化劑作用下，三種原料發(fā)生聚合、交聯(lián)反應(yīng)，最后加入NaOH溶液將催化劑進行中和，制得黑褐色樹脂狀橡膠增塑均勻劑。按照宮相勤等在《2009年全國橡膠工業(yè)新材料技術(shù)論壇論文集》，第260-263頁所述，以高碘價油為主要原料，首先經(jīng)過切割精餾制得180°C 240°C的餾分，然后在光照下分別進行低溫交聯(lián)反應(yīng)8小時和高溫交聯(lián)反應(yīng)6小時，最后在260°C 280°C經(jīng)過減壓蒸餾，制得產(chǎn)品。以上報道中均勻劑制備方法存在的缺點是反應(yīng)過程中容易鼓泡和溢釜，給生產(chǎn)帶來難題，反應(yīng)條件苛刻，反應(yīng)時間過長，步驟繁瑣，浪費能源。產(chǎn)品制備以渣油、焦油為原料，這些原料中通常都含有大量的多環(huán)芳烴，導(dǎo)致制備的均勻劑中多環(huán)芳烴含量較高。本發(fā)明提出了一種環(huán)保型橡膠用均勻劑的制備方法，以烴類化合物及其衍生物為主要原料，在催化劑作用下，與改性劑進行親電取代反應(yīng)，制得均勻劑產(chǎn)品。此法克服現(xiàn)有技術(shù)中容易溢釜和反應(yīng)時間過長的難題，不僅反應(yīng)時間短，而且有效降低產(chǎn)品中致癌性多環(huán)芳烴的含量，既節(jié)約能源，又有利于保護環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種橡膠均勻劑的制備方法，其特征在于，通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)(I)重交石油浙青的預(yù)處理具體方法是將軟化點在40°C 70°C的重交石油浙青90 100份、對苯二甲醇I 15份加入反應(yīng)瓶中，加熱熔化并升溫至120°C保持I小時。(2)橡膠均勻劑的制備具體方法是將預(yù)處理的重交石油浙青70 100份、任選的其他烴類化合物及其衍生物O 30份、催化劑O. I 9份，加熱熔化并升溫至90°C 180°C，向上述體系中逐漸加入改性劑O. I 15份進行反應(yīng)，在100°C 180°C保持反應(yīng)O. 5小時 3小時，然后在真空度-O. OlMPa -O. IMPa減壓蒸餾，直到產(chǎn)品的軟化點在80°C 130°C，得到橡膠用均勻劑。所述的烴類化合物及其衍生物是C4 C9石油樹脂、古馬隆中的一種或其組合；所述的催化劑是對甲苯磺酸、烷基苯磺酸、草酸、鹽酸、硫酸、硝酸中的一種或其組合；所述的改性劑是聚苯乙烯、聚乙二醇、苯乙烯、多聚甲醛、苯甲醛、不飽和聚酯樹脂中的一種或其組合。一種橡膠增塑均勻劑，采用上述的制備方法制備。該橡膠增塑均勻劑外觀為深褐色或黑色固體，用于對顏色沒有要求的橡膠中，通常在混煉時與膠料一起加入，使不同極性、不同粘度的膠料混合更加均勻、充分，有利于粉料的分散，使各批膠料質(zhì)量穩(wěn)定均勻。本發(fā)明的優(yōu)點如下I、現(xiàn)有技術(shù)中均勻劑制備所需原料主要為渣油、焦油和石油樹脂，本發(fā)明提出以重交石油浙青為主要原料制備橡膠均勻劑，擴大了石油浙青的應(yīng)用范圍；2、在催化劑作用下，以改性劑對烴類化合物及其衍生物進行改性，克服了現(xiàn)有技術(shù)中反應(yīng)容易鼓泡和溢釜的難題，生產(chǎn)安全性提高，反應(yīng)步驟減少、反應(yīng)時間縮短，生產(chǎn)成本降低；3、通過改性劑與烴類化合物及其衍生物發(fā)生反應(yīng)，可以提高產(chǎn)品的軟化點，并降低致癌性多環(huán)芳烴的含量。4、本發(fā)明制備的橡膠均勻劑應(yīng)用于橡膠中，有利于粉料的分散，降低門尼粘度，縮短混煉時間，節(jié)約能耗，并使各批膠料質(zhì)量穩(wěn)定均勻。
具體實施例方式本發(fā)明的原理是重交石油浙青中含有大量芳香烴成分，包括單環(huán)芳烴、雙環(huán)芳烴、稠環(huán)芳烴及稠環(huán)芳烴與雜原子的化合物。在催化劑作用下，這些芳香性成分與交聯(lián)單體會發(fā)生加成或取代反應(yīng)，即化學改性。通過對芳香烴進行化學改性，一方面可以使聚合物的分子量增大，軟化點升高，另一方面還可以使致癌性多環(huán)芳烴的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而失去致癌活性。由于各種不同多環(huán)芳烴致癌物具有相似的致癌結(jié)構(gòu)特征和相近的化學特性，理論上一種聚合物改性劑有可能對各種致癌性多環(huán)芳烴均具有不同程度的脫毒作用。
下面對本發(fā)明結(jié)合具體實施例做進一步的說明。應(yīng)理解，本發(fā)明的實際使用并不局限于實施例。除非另外說明，否則本申請中的份數(shù)均為重量份。重交石油浙青的預(yù)處理將軟化點為55°C的重交石油浙青95份、對苯二甲醇10份加入反應(yīng)瓶中，加熱熔化并升溫至120°C保持I小時。實施例I將經(jīng)過處理的重交石油浙青90份、C9石油樹脂10份、草酸5份加入反應(yīng)器中，升溫至175°C并攪拌均勻，然后向上述體系中逐漸加入分子量為400的聚乙二醇10份，在160°C保持I小時，真空度-O. IMPa條件下保持反應(yīng)60min，制得橡膠增塑均勻劑。實施例2將經(jīng)過處理的重交石油浙青70份、古馬隆樹脂30份、對甲苯磺酸3份加入反應(yīng)器中，升溫至110°C并攪拌均勻，然后向上述體系中逐漸加入多聚甲醛3份，在110°C保持反應(yīng)I小時，真空度-O. IMPa條件下保持45min,制得橡膠增塑均勻劑。實施例3將經(jīng)過處理的重交石油浙青85份、C5石油樹脂3份、C9石油樹脂12份、對甲苯磺酸2份、36. 5%鹽酸8份加入反應(yīng)器中，升溫至130°C并攪拌均勻，然后向上述體系中逐漸加入多聚甲醛5份，在130°C保持反應(yīng)O. 5小時，真空度-O. IMPa條件下保持15min，制得橡膠增塑均勻劑。實施例4將經(jīng)過處理的重交石油浙青100份、65%硝酸13. 5份加入反應(yīng)器中，升溫至90°C并保持反應(yīng)I小時，然后向上述體系中逐漸加入多聚甲醛6份，在130°C保持反應(yīng)3小時，真空度-O. IMPa條件下保持lOmin，制得橡膠增塑均勻劑。實施例5將經(jīng)過處理的重交石油浙青95份、C5石油樹脂5份、直鏈烷基苯磺酸4. 7份加入反應(yīng)器中，升溫至130°C攪拌均勻，然后向上述體系中逐漸加入苯乙烯5份，在130°C保持反應(yīng)2小時，真空度-O. IMPa條件下保持120min，制得橡膠增塑均勻劑。實施例中所使用原料、實施例制備均勻劑產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)見下表I。表I
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保型橡膠增塑均勻劑的制備方法，其特征在于，通過如下技術(shù)方案實現(xiàn) (1)重交石油浙青的預(yù)處理具體方法是將軟化點在4(TC 7(TC的重交石油浙青90-100份、對苯二甲醇1-15份加入反應(yīng)瓶中，加熱熔化并升溫至120°C保持I小時； (2)橡膠均勻劑的制備具體方法是將預(yù)處理的重交石油浙青70 100份、任選的其他烴類化合物及其衍生物O 30份、催化劑O. I 9份，加熱熔化并升溫至90°C 180°C，向上述體系中逐漸加入改性劑O. I 15份進行反應(yīng)，在100°C 180°C保持反應(yīng)O. 5小時 3小時，然后在真空度-O. OlMPa -O. IMPa減壓蒸餾，直到產(chǎn)品的軟化點在80°C 130°C，得到橡膠用均勻劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保型橡膠增塑均勻劑的制備方法，其特征在于所述的烴類化合物及其衍生物是C4 C9石油樹脂、古馬隆中的一種或其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保型橡膠增塑均勻劑的制備方法，其特征在于所述的催化劑是對甲苯磺酸、烷基苯磺酸、草酸、鹽酸、硫酸、硝酸中的一種或其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保型橡膠增塑均勻劑的制備方法，其特征在于所述的改性劑是聚苯乙烯、聚乙二醇、苯乙烯、多聚甲醛、苯甲醛、不飽和聚酯樹脂中的一種或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保型橡膠增塑均勻劑，其特征在于采用權(quán)利要求I至4中的任意一項所述的制備方法制備得到。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種橡膠增塑均勻劑及其制備方法。該方法是將預(yù)處理重交石油瀝青70～100份、任選的烴類化合物及其衍生物0～30份、催化劑0.1～9份在90℃～180℃與改性劑進行反應(yīng)，在100℃～180℃保持反應(yīng)0.5小時～3小時，然后進行減壓蒸餾，直到產(chǎn)品的軟化點在80℃～130℃，得到橡膠用均勻劑。本發(fā)明的制備方法以改性劑對重交石油瀝青、烴類化合物及其衍生物進行改性，不僅顯著降低了致癌性多環(huán)芳烴的含量，而且克服了現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)中容易鼓泡和溢釜的難題，生產(chǎn)安全性提高。本發(fā)明橡膠增塑均勻劑，使不同極性、不同粘度的膠料混合更加均勻、充分，有利于粉料的分散，使各批膠料質(zhì)量穩(wěn)定均勻。
文檔編號C08L23/28GK102850674SQ201210286698
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月14日
發(fā)明者王文芳, 溫煜明, 王璨, 張 成, 張濤, 董棟 申請人:北京彤程創(chuàng)展科技有限公司