橡膠助劑增塑劑A水解的概述

申英娟（山西省應(yīng)用化學(xué)研究所，山西 太原 030024）

橡膠助劑增塑劑A水解的概述

申英娟（山西省應(yīng)用化學(xué)研究所，山西 太原 030024）

研究不飽和脂肪酸鋅皂類加工助劑，增塑劑的水解。助劑的主要作用是消弱聚合物分子鏈的移動(dòng)性和范德華力，增加了聚合物的硬度，耐磨性。

橡膠助劑；增塑劑；水解方法

增塑劑A是天然橡膠最好的物理塑解劑，為多用途的橡膠加工助劑，兼有內(nèi)外潤(rùn)滑及分散功能，并可改良橡膠的加工工藝，提高橡膠制品的合格率和尺寸的穩(wěn)定性。在橡膠的混煉過(guò)程中，可促進(jìn)填料和其它助劑的分散，縮短混煉周期，降低混煉能耗，降低膠料生熱和混合黏度。在橡膠加工中使用，可提高擠出速度和半成品的光滑度，應(yīng)用于硫化橡膠時(shí)，可提高硫化膠的抗硫化還原性及耐熱性，同時(shí)提高硫化膠的硬度，耐磨性。增A作為均勻分散劑，一般宜于膠料混煉時(shí)早期加入，作為增塑劑時(shí)，一般宜于混煉后期加入。

增塑劑A選擇棕櫚油為主要原料，棕櫚油的主要成分為飽和及不飽和甘油脂，合成增A的過(guò)程分為水解皂化，結(jié)晶，后處理三個(gè)過(guò)程。

1 水解方法

（1）在油脂水解生產(chǎn)發(fā)展的早期階段，主要是用硫酸法，其法是將無(wú)水油脂熱到105℃~110℃再與占油脂重量3%~5%的濃硫酸混合，并加水煮沸若干小時(shí)，然后使體系靜置澄清。由于甘油和脂肪酸的收率低，質(zhì)量差，需作進(jìn)一步凈化，故此法應(yīng)用時(shí)間不長(zhǎng)。

（2）用cao.mgo,zno等金屬氧化物作為添加劑的方法比較普及，水解在高壓釜內(nèi)進(jìn)行，高壓釜壓強(qiáng)6~10kg/cm3，催化劑用量0.17~0.3%，由于這種方法笨重，甘油和脂肪酸質(zhì)量的不到保障，現(xiàn)已不采用。

（3）催化水解法，該法在100℃以下石油磺酸—硬脂酸苯磺酸—硫酸為復(fù)合催化劑的條件下進(jìn)行，由于制的脂肪酸色澤黑，而且甘油中含有大量的雜質(zhì)，目前不被采用。

2 油脂無(wú)催化水解

該法在高壓釜內(nèi)進(jìn)行，高壓釜內(nèi)溫度為200℃~225℃，壓力為20~25kg/cm.保證產(chǎn)物甘油和脂肪酸收率高，質(zhì)量好。

3 酶法水解

水解過(guò)程在40℃下進(jìn)行，酶制劑的用量大約為油脂重量的7~10%。該法熱量消耗低，所得脂肪酸色澤淺。但酶劑用量大，價(jià)格高，過(guò)程費(fèi)時(shí)多，對(duì)高熔點(diǎn)油脂不適用。

上述方法均以制得的甘油和脂肪酸為目的，本廠規(guī)模小，甘油和脂肪酸需進(jìn)一步提純，基于常壓考慮，我廠采用煮皂工藝。

煮皂工藝第一步使油脂實(shí)現(xiàn)皂化反應(yīng)。由于中性油脂與堿水溶液不互溶，開(kāi)始反應(yīng)速度緩慢。反應(yīng)速度取決于兩液體的分界面，在后期反應(yīng)，油脂和堿液同時(shí)溶解在肥皂所成的相中所自催反應(yīng)。皂化反應(yīng)隨著肥皂生成量的增多，反應(yīng)速度加快，當(dāng)油脂濃度變低，反應(yīng)結(jié)束時(shí)，反應(yīng)再次變慢，而且相當(dāng)一部分油脂被包含在缺堿的肥皂膠束中。

煮皂過(guò)程，中性油脂棕櫚油在苛性堿堿化時(shí)，甘油三脂水解和脂肪酸皂化同時(shí)進(jìn)行。脂肪酸最終轉(zhuǎn)化為脂肪酸鋅皂。因此煮皂工藝中加入水，脂肪酸皂溶解于水中進(jìn)行鹽析。

棕櫚油水解完全與否是合成增塑劑的關(guān)鍵。影響水解速度的因素有：原料油脂的化學(xué)性質(zhì)，溫度，催化劑。已證實(shí)低分子脂肪酸比高分子脂肪酸快，飽和脂肪酸水解速度比相同分子量不飽和脂肪酸的快。油／水體系是多相體系，影響水解速度主要是增大相間的接觸面積，方法有機(jī)械攪拌、提高溫度、加入表面活性劑。油脂水解主要在油相中進(jìn)行，加快反應(yīng)速度主要是加大水在油相中的溶解度。溫度越高，油和水的互溶性就越大，相間表面張力也越小，并且在某一臨界溫度時(shí)，界面張力變?yōu)榱?。分界面消失。體系由非均相變?yōu)榫?。水解的最高溫度?40℃，水解是可逆的。為提高甘油脂的水解度，加入了苛性鈉。

4 結(jié)晶

結(jié)晶的過(guò)程也稱為鹽析，是一個(gè)復(fù)分解反應(yīng)過(guò)量的堿與氯化鋅反應(yīng)生成氧化鋅。

化學(xué)反應(yīng)式：

2RcooNa+ZnCl2→(Roo)2Zn↓+2NaCl

ZnCl+2NaOH→ZnO.H2O↓+2NaCl

影響結(jié)晶的主要因素有水解深度、溫度和用水量

①水解深度不夠，出現(xiàn)鹽析；②結(jié)晶溫度偏高，部分脂肪酸鋅熔化，破壞平衡，影響結(jié)晶；③在保證質(zhì)量的前提下，降低用水量，減少?gòu)U水排放。

后處理：反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過(guò)濾，水洗，加入到有真空裝置的搪瓷釜中，加熱到115℃~120℃熔融，制片，造粒，包裝。

本項(xiàng)目無(wú)粉塵，無(wú)廢氣，主要是廢水。廢水中主要是甘油和氯化鈉，經(jīng)生物處理可達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)。

[1]陳振勇,陳朝惠.增塑劑RF50在NR中的應(yīng)用.

[2]李劍波,李云峰.不飽和脂肪酸鋅皂類加工助劑對(duì)天然橡膠的影響[J].橡膠科技.

[3]雷遠(yuǎn),林慶奇.氧化鋅減量試驗(yàn)與鋅皂增塑劑的應(yīng)用[J].輪胎工業(yè).

[4]呂玉翠,成志堅(jiān).幾種加工助劑的應(yīng)用研究[J].全國(guó)輪胎技術(shù)研討會(huì).