CN104312084B - 一种环保橡胶均匀剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环保橡胶均匀剂，由以下组分按照重量份数制备而成：改性石油沥青70‑90份，碳氢树脂10‑30份，对甲苯磺酸1.5‑2份。所述改性石油沥青由以下组分按照重量份数制备而成：石油沥青70‑90份，磷酸1.5‑2份，改性剂10‑25份。本发明的有益效果是：本发明从产品环保性及使用性能综合考虑，在较高温度下，利用空气氧化及改性剂化学改性，使空气及改性剂与沥青成分均匀混合过程中，同时发生化学反应，在显著提高沥青软化点的同时减少多环芳烃类致癌物；所选定的配方体系及制备方法能够达到很好效果，所得均匀剂多环芳烃含量极低，符合欧盟REACH法规要求，同时能显著改善橡胶共混的均匀性，提高混炼质量，节约能耗，提高了产品的技术含量和附加值。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶助剂技术领域，特别涉及一种环保橡胶均匀剂及其制备方法。
背景技术
均匀剂是一种能够改善难以均匀混合的弹性体混合物的均一性的产品，能够减少批次内及批次之间粘度的波动，同时促进其它配合剂特别是填料的吸收和分散。
目前国内橡胶加工企业所普遍采用的均匀剂产品以进口为主，如40MSF、TNB88等，性能优良但价格较高。国内近几年来也有企业及科研院所研发推出了许多类似的产品，但存在两个主要问题：一是多数产品是虽然原料种类与国外产品类似，但在元素组成上有较大差别，从而影响了均匀剂的特有性能，只能作为一种软化增塑剂来使用。二是由于对沥青等原料的处理程度不够，多数产品存在着致癌多环芳烃含量高的问题，不符合欧盟REACH法规要求。专利201210286698.9公开了一种环保橡胶增塑均匀剂的制备方法，该方法中产品的软化点是利用化学改性和减压蒸馏来提高，这种方法提高幅度较小，效率较低。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明利用空气氧化及改性剂化学改性，在提高沥青软化点的同时减少多环芳烃类致癌物，是基于在较高温度下，使空气及改性剂与沥青成分均匀混合过程中，同时发生化学反应，结果使致癌物的结构变化而失去致癌活性，然后再将改性沥青与碳氢化合物混合制备得均匀剂。
具体的技术方案如下：
一种环保橡胶均匀剂，由以下组分按照重量份数制备而成：
改性石油沥青10-30份，碳氢树脂70-90份，对甲苯磺酸1.5-2份。
在上述方案的基础上，所述改性石油沥青由以下组分按照重量份数制备而成：
石油沥青70-90份，磷酸1.5-2份，改性剂10-25份。
在上述方案的基础上，所述石油沥青为道路石油沥青。
在上述方案的基础上，所述改性剂为对苯二甲醇或三聚甲醛。
在上述方案的基础上，所述碳氢树脂为软化点在100±5℃的碳五石油树脂和/或碳九石油树脂。
一种环保橡胶均匀剂的制备方法，具体的步骤如下：
(1)改性沥青的制备：
向反应釜中加入70-90份道路石油沥青，磷酸1.5-2份，升高温度至240-280℃，利用空气压缩机，将压力为0.2-0.4MPa，流量为2-5L/(Kg·min)的空气吹入反应釜中，待物料软化点到100±5℃后，停止吹入空气，抽真空除去轻组分；物料温度降至150-180℃后，加入改性剂10-25份，搅拌反应0.5-3小时；
(2)均匀剂的制备：
将70-90份的碳氢树脂与1.5-2份的对甲苯磺酸加入到反应釜中，加热融化并搅拌，加入改性沥青10-30份，搅拌升温至120-130℃，保持温度搅拌15分钟，即得软化点在95-110℃的均匀剂。
本发明的有益效果是：本发明从产品环保性及使用性能综合考虑，在较高温度下，利用空气氧化及改性剂化学改性，使空气及改性剂与沥青成分均匀混合过程中，同时发生化学反应，在显著提高沥青软化点的同时减少多环芳烃类致癌物；所选定的配方体系及制备方法能够达到很好效果，所得均匀剂多环芳烃含量极低，符合欧盟REACH法规要求，同时能显著改善橡胶共混的均匀性，提高混炼质量，节约能耗，提高了产品的技术含量和附加值。
具体实施方式
以下实施例仅用于对本发明做进一步的描述，并不是用来限制本发明的范围。
实施例1
改性沥青的制备：向反应釜中加入70Kg道路石油沥青，1.5Kg磷酸，升高温度至255℃，利用空气压缩机，将压力为0.2MPa，流量为2L/(Kg·min)的空气吹入反应釜中，待物料软化点到95-100℃后，停止吹入空气，开启真空阀，抽真空除去轻组分。物料温度降至160℃后，加入对苯二甲醇20Kg，搅拌反应1小时。
均匀剂的制备：将70Kg的碳五石油树脂和2Kg对甲苯磺酸加入到反应釜中，加热融化并搅拌，加入改性沥青30Kg，搅拌升温至130℃，保持温度搅拌15分钟，即得均匀剂，测软化点为103℃。
实施例2
一种环保橡胶均匀剂的制备方法，具体的步骤如下：
改性沥青的制备：向反应釜中加入90Kg道路石油沥青、2Kg磷酸，升高温度至265℃，利用空气压缩机，将压力为0.4MPa，流量为2.5L/(Kg·min)的空气吹入反应釜中，待物料到软化点90-95℃后，停止吹入空气，开启真空阀，抽真空除去轻组分。物料温度降至150℃后，加入三聚甲醛20Kg，搅拌反应1小时。
均匀剂的制备：
将90Kg的碳九石油树脂和2Kg对甲苯磺酸加入到反应釜中，加热融化并搅拌，加入改性沥青20份，搅拌升温至125℃，保持温度搅拌15分钟，即得均匀剂，测软化点为97℃。
实施例中制备的均匀剂产品的多环芳烃检测数据见下表1。
表1 均匀剂多环芳烃含量检测数据对比
说明：N.D.＝未检出(物质浓度小于0.2mg/kg)
通过以上检测数据可以看出，本发明制得的橡胶均匀剂多环芳烃含量极低，符合欧盟REACH法规的限值标准。
均匀剂应用性对比实验。
将实施例1、实施例2制得的均匀剂与国外均匀剂40MSF、TNB88进行应用性对比实验，评价其使用性能，下表2为实验混炼胶的配比组成，按常规两段混炼工艺加工而成。
表2 实验混炼胶的配比组成
| 配方(phr) | 实施例1 | 实施例2 | 40MSF | TNB88 |
| NR | 20 | 20 | 20 | 20 |
| BIIR | 80 | 80 | 80 | 80 |
| 炭黑660 | 85 | 85 | 85 | 85 |
| 硬脂酸 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| ZnO | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 |
| 实施例1 | 7.0 | 0 | 0 | 0 |
| 实施例2 | 0 | 7.0 | 0 | 0 |
| 40MSF | 0 | 0 | 7.0 | 0 |
| TNB88 | 0 | 0 | 0 | 7.0 |
| 硫磺 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 促进剂DM | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
均匀剂对胶料性能影响对比结果如下表3
表3 均匀剂对胶料性能影响结果对比
通过对比实验数据可以看出，使用本发明制备的环保橡胶均匀剂的混炼胶的硫化性能及硫化胶的物理机械性能与使用40MSF和TNB88的基本相当，个别项目稍优于后者。
上述参照实施例对橡胶均匀剂及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种环保橡胶均匀剂的制备方法，具体的步骤如下：
改性沥青的制备：
向反应釜中加入90Kg道路石油沥青、2Kg磷酸，升高温度至265℃，利用空气压缩机，将压力为0.4MPa，流量为2.5L/(Kg·min)的空气吹入反应釜中，待物料到软化点90-95℃后，停止吹入空气，开启真空阀，抽真空除去轻组分；物料温度降至150℃后，加入三聚甲醛20Kg，搅拌反应1小时；
均匀剂的制备：
将90Kg的碳九石油树脂和2Kg对甲苯磺酸加入到反应釜中，加热融化并搅拌，加入改性沥青20Kg，搅拌升温至125℃，保持温度搅拌15分钟，即得均匀剂，测软化点为97℃。
2.一种环保橡胶均匀剂的制备方法，具体的步骤如下：
改性沥青的制备：
向反应釜中加入70Kg道路石油沥青，1.5Kg磷酸，升高温度至255℃，利用空气压缩机，将压力为0.2MPa，流量为2L/(Kg·min)的空气吹入反应釜中，待物料软化点到95-100℃后，停止吹入空气，开启真空阀，抽真空除去轻组分；物料温度降至160℃后，加入对苯二甲醇20Kg，搅拌反应1小时；
均匀剂的制备：
将70Kg的碳五石油树脂和2Kg对甲苯磺酸加入到反应釜中，加热融化并搅拌，加入改性沥青30Kg，搅拌升温至130℃，保持温度搅拌15分钟，即得均匀剂，测软化点为103℃。
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