CN104829879B - 碱减量加工排液资源化制备多功能橡胶助剂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碱减量加工排液资源化制备多功能橡胶助剂的方法。碱减量废水依次经过平流式沉淀池、活性炭过滤器后，进入酸析池，边搅拌边加入硫酸或盐酸，待废水呈酸性时，析出对苯二甲酸。在反应釜中，加入该对苯二甲酸和硬脂酸，加水和氢氧化钠使对苯二甲酸和硬脂酸溶解为其钠溶液，加入氯化锌溶液，此时结晶析出对苯二甲酸锌和硬脂酸锌的混合晶，离心产品经过滤、洗涤、烘干，即得多功能橡胶助剂成品。本发明以碱减量加工废水为原料，在制备新型橡胶助剂的同时，减少了废水的排放和实现了资源化再利用，具有显著的经济效益和社会效益。

Description

碱减量加工排液资源化制备多功能橡胶助剂的方法
【技术领域】
本发明涉及高分子材料领域，更进一步说，是涉及一种多功能橡胶助剂的制备方法。籍由此所述制造方法可制得集增塑、分散、抗返原等功能为一体的新型橡胶助剂。
【技术背景】
橡胶助剂主要包括加工助剂、促进剂、防老剂、补强剂等，其中加工助剂又包括增塑剂、分散剂、软化剂和增粘剂等。传统橡胶助剂普遍具有单一功能，橡胶配方是集这些助剂的组合。近年来，橡胶助剂向高效多功能方向发展，可以减少配方中的配合物组分数，简化配方。
天然橡胶(NR)是重型场合如飞机或卡车轮胎所用弹性体的首选，尽管NR能够提供优良的强度性能，但控制厚橡胶制品硫化程度的均一性是比较困难的，接近模具表面的橡胶过硫，而厚部件的中间部分在硫化完成时可能未完全硫化，过硫或硫化返原会导致交联密度下降，主链结构改变，致使性能下降。抗硫化返原剂是一类在硫化和使用过程中可以保护或修复交联网络的功能性助剂，可大大改善胶料的性能。另外，塑炼是天然橡胶加工必不可少的一个阶段，而使用塑解剂能够快速降低胶料的粘度。
碱减量加工是用浓烧碱把涤纶纤维表面分解变细，消除纤维表面的硬挺感，同时疏松织物组织赋予悬垂性。此过程产生的废水含有大量对苯二甲酸，其CODcr含量在2000-80000mg/L，不可生物降解的溶解性COD在600-1000mg/L。此类废水的特点是：碱度大、污染物含量高、生化降解性差，属于高浓度难降解有机废水，靠生物法处理解决问题几乎是不可能的，靠物化降低废水的COD会带来大量的泥渣，造成二次污染。因此，探索有效的碱减量废水处理工艺刻不容缓。
对苯二甲酸是不溶于水的有机酸，在加工液中由于碱的存在而溶解，加酸降低pH值，对苯二甲酸就会析出。通常采用硫酸酸析法、用压滤机过滤，即得对苯二甲酸。现有技术回收得到的对苯二甲酸基本都用于作为合成聚酯或制备对苯二甲酸酯的化工原料，由于回收得到的产品纯度不高，只能制备低品位的对苯二甲酸盐，限制了其工业化应用。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种利用碱减量加工排液制备多功能橡胶助剂的方法，该助剂对于天然橡胶来讲，不仅在加工阶段具有塑解作用，同时还能提升硫化胶的抗硫化返原作用，从而实现了资源化再利用。
本发明的实施方法为：
1.对苯二甲酸的提取：碱减量加工排液经平流式沉淀池除去固体杂质，出水直接进入活性炭过滤器进行脱色处理后，进入酸析池，以30-120转/分钟的速度搅拌脱色后的废水，同时加入硫酸或盐酸，待废水pH降至3-4时，继续陈化1-3h，过滤可得对苯二甲酸。
2.多功能橡胶助剂的制备：
(1)在反应釜中，加入上述方法制备的对苯二甲酸20-50份、硬脂酸20-50份，加水80-300份，加入氢氧化钠5-100份，搅拌；
(2)待对苯二甲酸和硬脂酸溶解完全后，加入氯化锌溶液5-100份，边加氯化锌边搅拌，搅拌速度为30-120转/分钟，10-60分钟加完，待氯化锌加完后，继续搅拌30-120分钟；
(3)离心分离后，滤饼经洗涤、烘干，即为多功能橡胶助剂成品。
本发明合成了集增塑、分散、抗硫化返原于一身的新型橡胶助剂。该款多功能橡胶助剂可提高天然橡胶的塑化速度、改善加工过程，同时还能提升天然橡胶的抗硫化返原性能。与现有技术相比，本发明的积极效果是：本发明利用碱减量加工排液中提取的对苯二甲酸为原料来制备新型橡胶助剂，不仅减少了废水的排放，同时实现了资源化再利用。
【具体实施方式】
实施例1
碱减量排液依次经过平流式沉淀池、活性炭过滤器后，进入酸析池，在80转/分钟的搅拌下，加入硫酸，待水质的pH降至4时，继续搅拌陈化2h，最后过滤得到粗对苯二甲酸。在反应釜中，加入该对苯二甲酸60份、硬脂酸40份、水160份、氢氧化钠60份，搅拌，待对苯二甲酸和硬脂酸完全溶解后，加入氯化锌溶液60份，边加氯化锌边搅拌，搅拌速率60转/分钟，20分钟加完，待氯化锌加完后继续搅拌40分钟，离心分离，滤饼经洗涤、烘干，即得多功能橡胶 助剂成品。
所用橡胶配方为：NR 100、硬脂酸2、N220 45、白炭黑8、Si69 0.8、芳烃油5、防护蜡2、4010NA 1.5、硫磺1.2、NOBS 1.6、氧化锌4、多功能橡胶助剂0.5。在双辊开炼机上，先将天然橡胶和多功能橡胶助剂一起进行塑炼，然后加入其他各种助剂，得到混炼胶。然后在151℃下按正硫化时间和120分钟进行硫化，得到硫化橡胶。按国家标准进行测试，所得性能见表1。
实施例2
碱减量排液依次经过平流式沉淀池、活性炭过滤器后，进入酸析池，在80转/分钟的搅拌下，加入硫酸，待水质的pH降至4时，继续搅拌陈化3h，最后过滤得到粗对苯二甲酸。在反应釜中，加入该对苯二甲酸60份、硬脂酸40份、水120份、氢氧化钠10份，搅拌，待对苯二甲酸和硬脂酸完全溶解后，加入氯化锌溶液60份，边加氯化锌边搅拌，搅拌速率100转/分钟，30分钟加完，待氯化锌加完后继续搅拌30分钟，离心分离，滤饼经洗涤、烘干，即得多功能橡胶助剂成品。
对比例1
除了不添加多功能橡胶助剂，其余配方同实施例1，得到的混炼胶在151℃下按正硫化时间和120分钟进行硫化。硫化胶按国家标准进行测试，所得性能见表1。
表1
从上表1可以看出，添加多功能橡胶助剂之后，天然橡胶的抗硫化返原性能有显著提升，另外，由于该橡胶助剂的助加工性能，使混炼过程更加均匀，因而胶料老化前后的性能均有所改善。

Claims (4)

1.一种碱减量加工排液资源化制备多功能橡胶助剂的方法，其特征在于，具体步骤为：
(1)碱减量废水依次经过平流式沉淀池、活性炭过滤器后，进入酸析池，边搅拌边加入硫酸或盐酸，待废水呈酸性时，析出对苯二甲酸；
(2)在反应釜中，加入硬脂酸和上述方法得到的对苯二甲酸，加水和氢氧化钠使对苯二甲酸和硬脂酸溶解为其钠溶液，加入氯化锌溶液，此时结晶析出对苯二甲酸锌和硬脂酸锌的混合晶，离心产品经过滤、洗涤、烘干，即得多功能橡胶助剂成品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，酸析时搅拌速度为30-120转/分钟，酸性废水的pH为3-4。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在反应釜中加入按重量份计的对苯二甲酸20-50份、硬脂酸20-50份、水80-300份、氢氧化钠5-100份。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，加入按重量份计的氯化锌溶液5-100份，边加氯化锌边搅拌，搅拌速度为30-120转/分钟，10-60分钟加完，待氯化锌加完后，继续搅拌30-120分钟。
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