CN103642079A - 利用地沟油制备橡胶增塑剂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种环氧化处理后的地沟油作为增塑剂添加橡胶中，从而提高橡胶塑性和力学性能的制备方法。本发明的优点在于：环氧大豆油的制备方法在有机酸与过氧化氢在催化剂作用下反应生成过氧酸，过氧酸与大豆油中的不饱和双键反应生成环氧键。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经过环氧化处理后用作橡胶工业的增塑剂。可以有效的解决地沟油回流餐桌，有利于改善橡胶材料的可塑性能和力学性能。用2-8份环氧化处理后的油与未经过处理的地沟油相比较，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，因此，具有较强的推广和应用价值。

Description

利用地沟油制备橡胶增塑剂的方法
技术领域
    本发明涉及一种制备橡胶增塑剂的方法，特别是涉及一种利用地沟油制备橡胶增塑剂的方法。
背景技术
环氧大豆油是一种性能良好的增塑剂兼稳定剂，具有优良的热稳定性、光稳定性、耐水性和耐油性，并且相容性好、挥发性低、迁移性小，已发展成为第三大类增塑剂。在聚氯乙烯塑料、涂料工业、新型高分子材料、橡胶等工业领域中有广泛的应用。
环氧类增塑剂主要包括环氧油和环氧脂肪酸酯两大类，环氧脂肪酸酯除具有环氧油的优点外还具有更优的润滑性、相容性和分散性。可以环氧化的植物油多含高不饱和脂肪酸，如大豆油、亚麻籽油、菜籽油、橄榄油、玉米油、红花油等，此外， 其他一些动物油脂也可以应用于环氧化反应中，如猪油、鱼油等。其中最重要最常见的就是环氧化大豆油，它具有良好的耐热性、耐光性和低温柔韧性，且挥发度低，没有毒性，是我国应用最为广泛的绿色增塑剂之。
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。东北地区人们的食用油以大豆油为主。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。餐饮废油的成分主要是大豆油和动物脂肪油，且经过反复高温，更易于其在硫化过程中发生自聚和与硫化剂反应。所以将餐饮用地沟油经过环氧化处理后用作橡胶工业的增塑剂。不但可以解决地沟油乱排放污染环境，还可以有效的解决地沟油回流餐桌危害人们的身体健康等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用地沟油制备橡胶增塑剂的方法，本发明的目的是提供一种环氧化处理的地沟油作橡胶增塑剂的制备方法。环氧地沟油添加到橡胶中，能够起到提高材料力学性能和对材料达到增塑的效果。
 
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
利用地沟油制备橡胶增塑剂的方法，所述方法包括以下制备步骤：
将油脂加热到80℃左右使其熔化，然后用纱布过滤，倒入分液漏斗内，静置热油使食物残渣沉淀及油水分层；加热到160～180℃并保持一段时间，以便油中的色素及香料挥发或分解；经过去水除杂的地沟油加入容器中，加热升温、搅拌条件下加入有机酸和催化剂，然后用分液漏斗缓慢滴加双氧水，地沟油、有机酸、催化剂、双氧水用量比为1：0.4:0.00006：0.5，温度保持在60℃～65℃，保持滴加速度均匀，在3小时左右加完,再恒温反应；反应完成后倒入分液漏斗静置分层，分去下层液体,油层用稀碱溶液洗至pH 5~6，再静置分层除去下层液体，油层用蒸馏水洗至pH为7，再将油层进行减压蒸馏除去剩余水分倒入烧杯中，备用，精制的油用盐酸-丙酮法进行环氧值测定；再按以下份数配比进行混料：不饱和橡胶/不饱和橡胶及其并用100份，氧化锌 3-5份，硬脂酸 2-4份，防老剂1-4份，炭黑 50-40份，地沟油0-8份，促进剂1-1.5份，硫黄1-3份，其他助剂制成增塑剂即可。
所述的利用地沟油制备橡胶增塑剂的方法，所述防老剂为酚类、胺类、磷类、硫黄类；促进剂为胺类或秋兰姆类促进剂；其他助剂为防焦剂、补强剂；炭黑为通用炭黑。
所述的利用地沟油制备橡胶增塑剂的方法，所述有机酸种类为甲酸、乙酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸；催化剂为浓硫酸、浓硝酸以及浓盐酸。
本发明的优点与效果是：
根据增塑剂增塑机理可知，增塑剂最好具有极性和非极性两个部分，极性部分常由极性基团构成，非极性部分为具有一定长度的烷基。根据地沟油成分以及红外光谱图可知，地沟油中既含有极性基团（如酯基、环氧基等），又含有非极性部分，是一种较好的增塑剂。在胶料硫化时，地沟油自聚成对胶料有明显增塑作用的低分子聚合物，接枝到胶料分子链上，达到很好的增塑效果。其增塑机理符合反应性增塑机理。用环氧化处理过的地沟油增塑橡胶材料，其硬度降低，6份之前抗拉强度增加，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60 A。抗拉强度由19.41 MPa，增加到21.90 Mpa，增加到2.49 MPa，断裂伸长率由313%，增加到386%，磨耗体积由0.287 cm3/1.61Km，降低到0.263cm3/1.61Km，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，对本发明作进一步详述。
实施例1：
将环氧地沟油根据配方与橡胶混合处理，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，加入炭黑和所制增塑剂，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20分钟，硫化完成后取胶、裁样。
利用制得的环氧地沟油增塑橡胶或橡胶复合材料，依照如下橡胶配方方案进行硫化胶试验，可见改善了橡胶材料的可塑性能和力学性能。
过氧酸与大豆油中的不饱和双键反应生成环氧键， 如下所示：
Figure 69927DEST_PATH_IMAGE001
表1：基本配方
Figure 678413DEST_PATH_IMAGE003
环氧化处理的地沟油作增塑剂与未还氧化处理的地沟油增塑硫化橡胶物理性能比较
表2：环氧地沟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 66 63 60
100%定伸应力MPa 4.74 5.25 4.89 4.44 4.43
300%定伸应力MPa 17.96 19.01 17.84 16.09 16.35
拉伸强度MPa 19.41 21.90 19.78 19.92 21.38
扯断伸长率% 313 337 331 368 386
撕裂强度KN/m 38 57 62 60 56
密度 1.145 1.151 1.132 1.132 1.122
磨耗体积cm3/1.61Km 0.287 0.303 0.263 0.333 0.291
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：未进行环氧化处理地沟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 60 60
100%定伸应力MPa 4.74 4.66 3.94 3.74 3.65
300%定伸应力MPa 17.96 17.62 15.77 14.43 14.61
拉伸强度MPa 19.41 19.99 19.52 16.97 16.81
扯断伸长率% 313 337 360 346 337
撕裂强度KN/m 38 43 58 54 48
密度 1.145 1.128 1.130 1.182 1.172
磨耗体积cm3/1.61Km 0.287 0.265 0.278 0.277 0.270
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

Claims (3)

1.利用地沟油制备橡胶增塑剂的方法，其特征在于，所述方法包括以下制备步骤：
采用餐饮用的废油原料，将油脂加热到80℃左右使其熔化，然后用纱布过滤，倒入分液漏斗内，静置热油使食物残渣沉淀及油水分层；
将废油加热到160～180℃并保持一段时间，让油中的色素及香料挥发或分解；
取250ml经过去水除杂的地沟油加入1L三口瓶中,加热升温至一定温度，搅拌条件下加入30-60ml的有机酸和0.05-0.15ml催化剂，然后用分液漏斗缓慢滴加90-120ml双氧水,温度保持在60℃至65℃，保持滴加速度均匀，在3小时左右加完，再恒温反应；
反应完成后倒入分液漏斗静置分层，分去下层液体，油层用稀碱溶液洗至pH 5~6，再静置分层除去下层液体，油层用蒸馏水洗至pH为7；再将油层进行减压蒸馏除去剩余水分，倒入烧杯中，备用，精制的油用盐酸-丙酮法进行环氧值测定；然后按以下配比进行混料：不饱和橡胶/不饱和橡胶及其并用100份，氧化锌 3-5份，硬脂酸 2-4份，防老剂1-4份，炭黑 50-40份，地沟油0-8份，促进剂1-1.5份，硫黄1-3份，其他助剂即可。
2.根据权利要求1所述的利用地沟油制备橡胶增塑剂的方法，其特征在于，所述防老剂为酚类、胺类、磷类、硫黄类；促进剂为胺类或秋兰姆类促进剂；其他助剂为防焦剂、补强剂；炭黑为通用炭黑。
3.根据权利要求1所述的利用地沟油制备橡胶增塑剂的方法，其特征在于，所述有机酸种类为甲酸、乙酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸；催化剂为浓硫酸、浓硝酸以及浓盐酸。
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