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        地溝油制備橡膠膠片隔離劑*

        2016-06-05 04:08:53李素香殷樹(shù)梅
        化工科技 2016年5期
        關(guān)鍵詞:效果影響

        張 恒,張 天,李素香,殷樹(shù)梅**

        (1.青島科技大學(xué) 化工學(xué)院,山東 青島 266042 ;2.齊魯工業(yè)大學(xué) 制漿造紙科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東 濟(jì)南 250353)

        橡膠膠片隔離劑是一種橡膠加工助劑。在橡膠制品的加工過(guò)程中,由于膠料的黏性會(huì)影響膠料加工,特別是加熱后的膠料產(chǎn)生黏連,從而會(huì)使膠片的貯運(yùn)發(fā)生困難。因此,在搬運(yùn)混煉膠片前、擠出預(yù)熱膠片前、切割和搬運(yùn)襯布?jí)貉幽z片前,需要在膠片的表面涂上一層隔離劑,防止膠片互相黏連[1],國(guó)外稱之為“內(nèi)潤(rùn)滑劑”[2]。

        最早的隔離劑是把硅膠溶于汽油中制得,這種方法生產(chǎn)不但產(chǎn)品毒性大危害人體健康,而且還容易發(fā)生爆炸等安全事故,所以很快就被用滑石粉為原料的第二代隔離劑所取代。雖然使用滑石粉礦物質(zhì)成本較低,但這種隔離劑在水中容易沉淀,滑石粉顆粒分散在橡膠產(chǎn)品中影響其強(qiáng)度和密封性能,而且在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生粉塵污染,危害人體健康和污染環(huán)境[3]。

        用地溝油研制新型橡膠膠片隔離劑,是將地溝油除去雜質(zhì)后,其中的主要成分脂肪酸酯[4-5]通過(guò)加入催化劑,然后在一定溫度下反應(yīng),得到水溶性的橡膠隔離劑。這種新型液體隔離劑,利用地溝油為原料,成本較低,實(shí)現(xiàn)了廢棄物的高值利用;同時(shí)這種隔離劑在橡膠生產(chǎn)時(shí)操作環(huán)境無(wú)粉塵污染,是一種新型環(huán)境友好型功能化橡膠隔離劑。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 實(shí)驗(yàn)原料

        地溝油:工業(yè)級(jí),已通過(guò)除雜預(yù)處理,青島十方生物能源有限公司;乙醇胺:工業(yè)級(jí),茂名石化實(shí)華股份有限公司;氫氧化鈉:質(zhì)量分?jǐn)?shù)96%,南京化學(xué)試劑有限公司;AES:工業(yè)級(jí),浙江傳化進(jìn)出口有限公司。

        1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

        (1) 準(zhǔn)確稱取一定量地溝油、乙醇胺、氫氧化鈉、AES(其中NaOH、乙醇胺均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的溶液,下同),按一定順序加入到三口燒瓶中并不斷攪拌,上升到一定溫度加入不同物料,反應(yīng)一段時(shí)間后得到生成物;

        (2) 將上述得到的隔離劑取一定量,按比例溶解,測(cè)定其各項(xiàng)指標(biāo),包括w(固體)、泡沫高度、pH值、灰分、隔離效果等;

        (3) 泡沫高度測(cè)量方法:取1 g淡棕黃色生成物于100 mL量筒中,加水至50 mL,上下來(lái)回劇烈晃動(dòng)20次,觀察泡沫高度。要求高度不得超過(guò)12 cm;

        (4)w(固體)測(cè)定方法:取樣2 g于烘干稱量瓶中,在分析天平中進(jìn)行稱量,放入烘箱,設(shè)定溫度100 ℃,2 h后取出,再次稱量,計(jì)算w(固體);

        (5) 隔離效果測(cè)定方法:剪取長(zhǎng)20 cm,寬1 cm,厚0.5 cm橡膠條若干,將其放入水中加熱到80 ℃,取出,其中一個(gè)作對(duì)比實(shí)驗(yàn),剩余的擦干表面,涂抹一定稀釋比例隔離劑后,對(duì)折擠壓一段時(shí)間(以天為單位),膠片越容易彈開(kāi),說(shuō)明該比例隔離劑隔離效果越好。

        2 結(jié)果與討論

        橡膠隔離劑的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

        表1 橡膠隔離劑技術(shù)指標(biāo)

        2.1 m(NaOH)∶m(地溝油)對(duì)產(chǎn)物物性的影響

        m(NaOH)∶m(地溝油)對(duì)產(chǎn)物物性的影響見(jiàn)表2。

        表2 m(NaOH)∶m(地溝油)對(duì)產(chǎn)物物性的影響

        以得到的產(chǎn)物中有沒(méi)有油狀物來(lái)說(shuō)明反應(yīng)是否完全,由表2可見(jiàn),m(NaOH)∶m(地溝油)=2∶1、1∶1時(shí)沒(méi)有油狀物出現(xiàn),但生成的產(chǎn)物在反應(yīng)容器中黏度較大,呈塊狀不能攪拌,因此使用單一堿不能滿足產(chǎn)物物性和加工的要求。

        2.2 m(乙醇胺)∶m(NaOH)對(duì)產(chǎn)品性能的影響

        混合后的堿溶液是指乙醇胺和氫氧化鈉混合溶液。在實(shí)驗(yàn)中堿溶液和地溝油發(fā)生皂化反應(yīng),地溝油中的油酸被皂化成油酸鈉(固態(tài))或油酸乙醇胺酯(液態(tài))[6]。不同的m(乙醇胺)∶m(NaOH)對(duì)產(chǎn)物性能影響見(jiàn)表3。

        由表3可見(jiàn),氫氧化鈉皂化的產(chǎn)物黏度大、不適宜工業(yè)大生產(chǎn),而乙醇胺效果好,但成本高,所以堿溶液可以使用乙醇胺及氫氧化鈉溶液的混合液。堿溶液中m(乙醇胺)∶m(NaOH)=1∶1情況下,所得的產(chǎn)物性能好,狀態(tài)穩(wěn)定,隔離效果好。

        表3 不同的堿溶液配比對(duì)隔離劑性能的影響

        2.3 溫度對(duì)產(chǎn)品性能的影響

        溫度對(duì)產(chǎn)品性能的影響見(jiàn)表4。

        表4 溫度對(duì)產(chǎn)品性能的影響

        由表4可見(jiàn),最終溫度控制在90~97 ℃比較合適,所生成產(chǎn)物無(wú)油狀物,在此反應(yīng)溫度下反應(yīng)物反應(yīng)比較充分。

        2.4 pH值對(duì)隔離劑性能的影響

        實(shí)驗(yàn)中的產(chǎn)物等均呈堿性[7],因此生產(chǎn)出的隔離劑乳液也呈堿性。通過(guò)調(diào)節(jié)pH值檢測(cè)隔離效果,pH值對(duì)隔離劑性能的影響見(jiàn)圖1。

        pH圖1 pH值對(duì)橡膠隔離劑性能的影響

        由圖1可以看出,pH值過(guò)大則腐蝕橡膠制品,加速溶脹或老化失去橡膠制品應(yīng)有的性能,當(dāng)pH=7.5~8.5,效果良好。因此選擇制備橡膠隔離劑的最佳pH≈8。若偏高或者偏低都會(huì)對(duì)膠料的隔離效果產(chǎn)生影響,且影響產(chǎn)品穩(wěn)定性。

        2.5 m(隔離劑)∶m(水)對(duì)隔離效果的影響

        根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,將最佳條件下得到的w(固體)=30%,隔離劑分別按m(隔離劑)∶m(水)=1∶5、1∶8、1∶10、1∶12、1∶15、1∶18、1∶20的濃度配制隔離液。

        分別對(duì)配制好的各種隔離液作隔離效果測(cè)試,得到隔離效果見(jiàn)圖2。

        m(隔離劑)∶m(水)圖2 m(隔離劑)∶m(水)對(duì)隔離效果的影響

        由圖2可見(jiàn),m(隔離劑)∶m(水)=1∶12的水溶液就有很好的隔離效果,并且具有最佳稀釋度,考慮到使用成本的問(wèn)題,在生產(chǎn)使用時(shí),按m(隔離劑)∶m(水)=1∶12比例配制隔離液最佳。

        3 結(jié) 論

        由最佳條件m(乙醇胺)∶m(NaOH)∶m(地溝油)=1∶1∶4;溫度97 ℃,pH=8.0時(shí)制備出地溝油橡膠隔離劑,將w(固體)=30%的樣液以m(隔離劑)∶m(水)=1∶12比例配置就有很好的隔離防黏效果。此隔離劑減少了環(huán)境污染,且應(yīng)用成本相對(duì)較低,近4元/千克,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于烷基磺酸鈉類隔離劑。

        參 考 文 獻(xiàn):

        [1] 明雙喜,張秀真.“地溝油”的檢測(cè)鑒定及回收利用概況[J].糧油食品科技,2012(7):10-12.

        [2] 明雙喜,吳裕健.“地溝油”問(wèn)題淺析及其檢測(cè)鑒定和回收利用的研究概況[J].山東食品發(fā)酵,2012(6):11-13.

        [3] 惠炳國(guó),王振太,王培義,等.TAKINA TK-601粉狀隔離劑應(yīng)用[J].中國(guó)橡膠,2007,24(3):32-33.

        [4] HORST BAUMANN,MATTHIAS BUHLER,HEINZ FOCHEM,et al.Natural fats and oils-renewable raw materials for the chemical industry [J].Angewandte Chemie International Edition,1988,27(1):41-62.

        [5] SARA PINZI,DAVID LEIVA,ISABEL LPEZ-GARCA,et al.Latest trends in feedstocks for biodiesel production[J].Biofuels Bioproducts & Biorefining.2014,8(1):126-143.

        [6] 陳云進(jìn).地溝油等餐廚廢棄物污染綜合整治對(duì)策措施研究[C]//中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì).中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集(第三卷):2011年卷,北京:中國(guó)環(huán)境出版社,2012:7-9.

        [7] 王建民,章杭東,徐世傳.橡膠膠片隔離劑的應(yīng)用研究[J].橡膠科技市場(chǎng),2007(4):11-25.

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