CN102964641A - 一种以地沟油为增塑剂制备橡胶的方法 - Google Patents

一种以地沟油为增塑剂制备橡胶的方法 Download PDF

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Abstract

一种以地沟油为增塑剂制备橡胶的方法，涉及一种制备橡胶的方法。采用餐饮用的废油原料，按以下配比进行混料：天然橡胶100份、氧化锌3-5份、硬脂酸2-4份、防老剂40201-4份、炭黑N33030-60份、增塑剂0-8份、促进剂NS 0.6-1份、硫磺 2.5-3.5份；将地沟油与橡胶混炼，进行硫化，控制硫化温度在140-150℃范围，硫化时间为25分钟，硫化完成后取胶、裁样即可。用地沟油作为橡胶增塑剂，与石油系和煤焦油系增塑剂相比，抗拉强度增加，断裂伸长率得到增加，硬度降低，磨耗体积得以降低，同时，还可降低橡胶加工成本，具有较强的推广和应用价值。

Description

一种以地沟油为增塑剂制备橡胶的方法
技术领域
本发明涉及一种制备橡胶的方法，特别是涉及一种以地沟油为增塑剂制备橡胶的方法。
背景技术
随着橡胶工业对增塑剂环保性要求的日益提高，开发生物基环保型增塑剂已成为当今橡胶助剂行业研究的热点课题。大豆油作为高产植物油，以良好的环保性和资源课再生性在新材料和新能源领域占据重要地位，其有效利用越来越受重视。与机油、环烷油等传统橡胶增塑剂相比，大豆油具有无毒、环保、耐抽出、挥发度低等特点。另外，大豆油含有大量双键，在硫化过程中发生自聚合与硫化剂反应。大豆油的这些特点可以有效的解决增塑剂环保和迁移问题。
    在中国，厨房余、废油被冠之为“地沟油”，其主要成分为大豆油及其少量动物油脂的混合物。由于与很多饮食事故有关，故而其又被称为中国餐饮业的“血栓”。有专家估计，每年有300万吨地沟油回流到餐桌上，占食用油年消耗的十分之一。按照中国食用油加工每年总产值2000亿人民币计算，地沟油的年产值将达到200多亿。
    目前国内外多将地沟油制备成生物柴油，还没有进行利用地沟油作为橡胶的增塑剂的研究工作。通过红外实验结果显示，餐饮用的地沟油的基团与大豆油的基团基本相同，鉴于大豆油的这些特点，可以将餐饮用地沟油简单处理后用作橡胶工业的增塑剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以地沟油为增塑剂制备橡胶的方法，该方法用地沟油作为橡胶增塑剂，与石油系和煤焦油系增塑剂相比，抗拉强度增加，断裂伸长率得到增加，硬度降低，磨耗体积得以降低，同时，还可降低橡胶加工成本。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种以地沟油为增塑剂制备橡胶的方法，所述方法包括以下过程：
（1）采用餐饮用的废油原料，静置8-9小时，取上层油溶液过滤，备用；
（2）按以下配比进行混料：天然橡胶 100份、氧化锌3-5份、硬脂酸 2-4份、防老剂4020 1-4份、炭黑N330 30-60份、增塑剂0-8份、促进剂NS  0.6-1份、硫磺  2.5-3.5份；
（3）将地沟油与橡胶混炼，先将橡胶进行塑炼，加入氧化锌，硬脂酸，防老剂等助剂充分混匀后，混炼温度控制在50-70℃范围，待混炼均匀后，加入炭黑和增塑剂，最后加入促进剂和硫黄，混炼至上、下表面光滑和均匀后，取胶，进行硫化，控制硫化温度在140-150℃范围，硫化时间为25分钟，硫化完成后取胶、裁样即可。
所述的一种以地沟油为增塑剂制备橡胶的方法，所述地沟油原料来源为餐饮用过的废油，为植物油与动物油的混合物。
所述的一种以地沟油为增塑剂制备橡胶的方法，所述橡胶为不饱和橡胶，为以下的一种或之间的组合物：天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁晴橡胶。
所述的一种以地沟油为增塑剂制备橡胶的方法，所述防老剂为酚类、胺类、磷类。
所述的一种以地沟油为增塑剂制备橡胶的方法，所述促进剂为胺类或秋兰姆类促进剂。
所述的一种以地沟油为增塑剂制备橡胶的方法，所述炭黑为通用炭黑。
所述的一种以地沟油为增塑剂制备橡胶的方法，所述方法中增塑剂与炭黑同时加入，待炭黑与橡胶完全混匀后，再依次加入促进剂和硫磺。
本发明的优点与效果是：
目前作为橡胶工业的传统增塑剂有两大类：石油系、煤焦油系。石油系增塑剂是在石油中提取的副产物，煤焦油系增塑剂是在煤中提取的，而这两类物质均化石原料，且为不可再生资源。研究发现脂肪油系的增塑剂也可以作为橡胶的增塑剂，而餐饮地沟油中的基团与脂肪油系增塑剂的基团基本相同。所以，可以用地沟油来代替传统的增塑剂。将餐饮用废油静置8-9小时，取上层油溶液过滤，无须进行特殊处理，操作简单，而且可以大幅度改善材料的可塑性能提高材料的力学性能。用地沟油增塑橡胶材料，与煤焦油系增塑剂和石油系增塑剂相比较，硬度降低，抗拉强度增加，断裂伸长率得到增加，磨耗体积得以降低，硬度由66 A，降低到59 A。抗拉强度由19.68 MPa，增加到22.65 Mpa，增加到9.22 MPa，断裂伸长率由353%，增加到427%，磨耗体积由0.094 cm3/1.61Km，降低到0.075cm3/1.61km，因此，具有较强的推广和应用价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种地沟油作为增塑剂添加橡胶中，从而提高橡胶加工塑性和力学性能的制备方法。大豆油基团含有大量双键，在硫化过程中发生自聚合与硫化剂、不饱和橡胶反应。大豆油的这些特点可以有效的解决增塑剂的环保和迁移问题。餐饮用的地沟油的基团与大豆油的基团基本相同，其中还含有一些动物油脂等。可以将餐饮后的地沟油简单处理后用作橡胶工业的增塑剂。有利于改善硫化橡胶材料的可塑性能和力学性能。
实施例：
表1：基本配方
名称 用量（phr）
天然橡胶 100
氧化锌 5.00
硬脂酸 2.00
防老剂4020 2.00
炭黑N330 50
增塑剂 2、4、6、8
促进剂NS 0.6
硫磺 2.5
地沟油作增塑剂与石油系增塑剂及煤焦油系增塑硫化橡胶物理性能比较
表2：不同份数地沟油作增塑剂硫化橡胶的物理性能
地沟油用量 0份 2份 4份 6份 8份
硬度(邵尔A) 66 64 62 60 59
100%定伸应力MPa 3.69 3.29 3.16 3.09 3.06
300%定伸应力MPa 15.65 15.14 14.99 14.81 13.23
拉伸强度MPa 19.68 22.62 22.65 22.58 21.74
扯断伸长率% 353 422 427 416 403
撕裂强度KN/m 45.75 75.71 83.42 76.13 68.43
密度 1.120 1.128 1.121 1.129 1.126
磨耗体积cm3/1.61km 0.094 0.098 0.101 0.082 0.075
弹性% 29 29 30 30 30
屈挠龟裂次数 6万次未出现龟裂 6万次未出现龟裂 6万次未出现龟裂 6万次未出现龟裂 6万次未出现龟裂
表3：不同份数大豆油作增塑剂硫化橡胶的物理性能
  0份 2份 4份 6份 8份
硬度(邵尔A) 66 65 62 60 58
100%定伸应力MPa 3.69 3.48 3.31 2.87 2.73
300%定伸应力MPa 15.65 15.48 14.56 13.78 13.30
拉伸强度MPa 19.68 21.86 20.75 20.21 19.95
扯断伸长率% 353 402 416 416 409
撕裂强度KN/m 45.75 38.14 37.41 35.90 41.20
密度 1.120 1.140 1.136 1.125 1.128
磨耗体积cm3/1.61km 0.094 0.115 0.096 0.122 0.070
弹性% 29 28 30 30 31
屈挠龟裂次数 6万次未出现龟裂 6万次未出现龟裂 6万次未出现龟裂 6万次未出现龟裂 6万次未出现龟裂
表4：不同份数机油作增塑剂硫化橡胶的物理性能
  0份 2份 4份 6份 8份
硬度(邵尔A) 66 64 62 62 61
100%定伸应力MPa 3.69 3.55 3.35 3.15 3.17
300%定伸应力MPa 15.65 15.88 15.88 15.64 15.06
拉伸强度MPa 19.68 20.21 21.52 20.05 20.16
扯断伸长率% 353 343 393 404 398
撕裂强度KN/m 45.75 37.57 63.05 63.68 83.95
密度 1.120 1.127 1.137 1.135 1.135
磨耗体积cm3/1.61km 0.094 0.110 0.099 0.105 0.072
弹性% 29 29 28 29 29
屈挠龟裂次数 6万次未出现龟裂 6万次未出现龟裂 6万次未出现龟裂 6万次未出现龟裂 6万次未出现龟裂
表5：不同份数古马隆作增塑剂硫化橡胶的物理性能
  0份 2份 4份 6份 8份
硬度(邵尔A) 66 66 64 63 62
100%定伸应力MPa 3.69 3.36 3.39 3.57 3.14
300%定伸应力MPa 15.65 16.95 16.42 15.55 14.44
拉伸强度MPa 19.68 20.01 20.63 21.59 21.08
扯断伸长率% 353 359 367 389 378
撕裂强度KM/m 45.75 80.42 78.08 74.52 73.19
密度 1.120 1.128 1.153 1.146 1.137
磨耗体积cm3/1.61km 0.094 0.210 0.221 0.232 0.249
弹性% 29 29 29 29 29
屈挠龟裂次数 6万次未出现龟裂 6万次未出现龟裂 6万次未出现龟裂 6万次未出现龟裂 6万次未出现龟裂

Claims (7)

1.一种以地沟油为增塑剂制备橡胶的方法，其特征在于，所述方法包括以下过程：
（1）采用餐饮用的废油原料，静置8-9小时，取上层油溶液过滤，备用；
（2）按以下配比进行混料：天然橡胶 100份、氧化锌3-5份、硬脂酸 2-4份、防老剂4020 1-4份、炭黑N330 30-60份、增塑剂0-8份、促进剂NS  0.6-1份、硫磺  2.5-3.5份；
（3）将地沟油与橡胶混炼，先将橡胶进行塑炼，加入氧化锌，硬脂酸，防老剂等助剂充分混匀后，混炼温度控制在50-70℃范围，待混炼均匀后，加入炭黑和增塑剂，最后加入促进剂和硫黄，混炼至上、下表面光滑和均匀后，取胶，进行硫化，控制硫化温度在140-150℃范围，硫化时间为25分钟，硫化完成后取胶、裁样即可。
2.根据权利要求1所述的一种以地沟油为增塑剂制备橡胶的方法，其特征在于，所述地沟油原料来源为餐饮用过的废油，为植物油与动物油的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种以地沟油为增塑剂制备橡胶的方法，其特征在于，所述橡胶为不饱和橡胶，为以下的一种或之间的组合物：天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁晴橡胶。
4.根据权利要求1所述的一种以地沟油为增塑剂制备橡胶的方法，其特征在于，所述防老剂为酚类、胺类、磷类。
5.根据权利要求1所述的一种以地沟油为增塑剂制备橡胶的方法，其特征在于，所述促进剂为胺类或秋兰姆类促进剂。
6.根据权利要求1所述的一种以地沟油为增塑剂制备橡胶的方法，其特征在于，所述炭黑为通用炭黑。
7.根据权利要求1所述的一种以地沟油为增塑剂制备橡胶的方法，其特征在于，所述方法中增塑剂与炭黑同时加入，待炭黑与橡胶完全混匀后，再依次加入促进剂和硫磺。
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