本發(fā)明屬于新型精細化工材料的技術領域，具體涉及到一種輪胎用環(huán)保塑分劑及其制備方法。

背景技術：

輪胎用環(huán)保塑分劑是一種專用改善輪胎制品加工性能的產(chǎn)品，為一劑多能型的多效橡膠配合加工助劑，其性能主要表現(xiàn)在塑煉階段具有優(yōu)良塑解效果，能夠加快橡膠分子鏈的軟化和斷裂，降低塑煉時間和能耗，提高塑煉效率；混煉階段具有強力分散效果，能夠極大的改善各類配合劑在橡膠基體材料中的分散性，提高混煉膠料的質地均一性，保障各類材料最大限度發(fā)揮配合效果，充分實現(xiàn)輪胎配方設計的強力物性和使用要求。正是由于其獨特的綜合性、操作便捷性和高性能的特點，使得塑分劑產(chǎn)品一直受到橡膠制品技術工作者的關注和親睞，在橡膠制品行業(yè)尤其是輪胎行業(yè)有著廣泛的應用。

就目前而言，不論是國外還是國內(nèi)，橡膠塑分劑大多采用由動物內(nèi)臟(主要是牛和羊)提煉得來的動物脂肪酸作為主原料(例如中國專利201510158683.8)，通過直接和氧化鋅或者間接與鋅鹽溶液在反應釜中進行高溫反應，然后經(jīng)洗滌干燥處理，再經(jīng)造?；蚯衅玫较鄬Ω咪\含量的動物脂肪酸性的橡膠塑分劑成品。

首先，眾所周知，動物脂肪酸具有強烈刺鼻氣味，無論是儲存、轉運或者生產(chǎn)、使用的過程中，都極易散發(fā)難聞氣味，對操作環(huán)境造成難以去除的氣味污染，對人身造成一定的不適應性；其次，動物脂肪酸大多為反芻動物(如牛、羊)的內(nèi)臟經(jīng)提煉而成，其中含有大量天然的反式脂肪酸，而反式脂肪酸是對人體有害的，能增加低密度脂蛋白膽固醇，增加心臟病和肥胖病的發(fā)生幾率，長期接觸容易對人身造成傷害；最后，出于對環(huán)境問題的擔憂，對膠料中的鋅含量的深入研究越來越多，這些擔憂的主要依據(jù)為鋅是一種重金屬，對水下生物有潛在毒性，對輪胎的擔心是輪胎在正常使用過程中，通過磨耗產(chǎn)生的廢膠粉把大量的鋅散布到環(huán)境中，特別是歐盟委員會指令已將氧化鋅劃為N類有害物質(即對環(huán)境有害物質)，這一問題已經(jīng)越來越引起橡膠、橡膠助劑界科技人員的重視，因此輪胎行業(yè)的發(fā)展趨勢是盡可能減小輪胎基體中的鋅含量，從源頭上講，就是在輪胎設計時要盡可能使用低鋅或者無鋅含量的配合劑。

綜上所述，環(huán)保型低鋅含量的加工助劑的研發(fā)是一種刻不容緩的發(fā)展趨勢。目前，輪胎企業(yè)中應用最多最廣泛的該類助劑是德國萊茵化學的橡膠塑分劑ST，進入中國市場已經(jīng)很多年，市場占有率約為60-70％，國內(nèi)目前塑分劑產(chǎn)品較為少見，且質量良莠不齊，根本無法和國外產(chǎn)品相抗衡，這也是塑分劑類產(chǎn)品至今仍主要依賴進口的根本原因。而當前一般塑分劑產(chǎn)品(包括萊茵塑分劑ST)其原料多采用具污染性的動物脂肪酸，且成品中含鋅量較高，達11％左右，價格也較為高昂，國內(nèi)輪胎企業(yè)亟需該助劑的國產(chǎn)優(yōu)質改良化，以期提高環(huán)保品質、降低采購成本、增強產(chǎn)品競爭力。本發(fā)明所述的輪胎用環(huán)保塑分劑就是在這種技術背景下研發(fā)的。

技術實現(xiàn)要素：
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技術問題：本發(fā)明的目的是制備一種輪胎用環(huán)保塑分劑產(chǎn)品，本發(fā)明要解決兩方面的技術問題，首先，淘汰傳統(tǒng)的不具環(huán)保性的動物油脂酸，選用綠色環(huán)保無害的植物基豆油油酸作為原材料，和活性氧化鋅進行反應生成環(huán)保性的脂肪酸鋅皂中間體，在這個過程中通過篩選加入特定的烷基過氧化物作為催化劑，以解決植物基豆油油酸由于反應活性不高而不能和活性氧化鋅完全反應的難題；其次，將脂肪酸鋅皂中間體在高溫下和適量的油酸鉀、芥酸酰胺等活性分散助劑進行科學配比融合造粒，以期達到協(xié)同增效的目的，所得到的輪胎用環(huán)保塑分劑產(chǎn)品，其鋅含量由原來的11％降到現(xiàn)在的6％，下降靠近一半，而綜合使用效果亦優(yōu)異，和德國萊茵化學普通塑分劑ST相當。

技術方案：本發(fā)明采用以下技術方案：一種輪胎用環(huán)保塑分劑，按照重量份數(shù)的原料包括：植物基豆油油酸32～40份、活性氧化鋅5～7份、烷基過氧化物0.1～0.3份、芥酸酰胺25～32份和油酸鉀20～36份。

作為優(yōu)化，一種輪胎用環(huán)保塑分劑，按照重量份數(shù)的原料包括：植物基豆油油酸38份、活性氧化鋅6.5份、烷基過氧化物0.2份、芥酸酰胺28份和油酸鉀27.3份。

作為優(yōu)化，所述烷基過氧化物為(α，α-二甲芐基)過氧化物。

一種如權利要求1所述的輪胎用環(huán)保塑分劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)投入植物基豆油油酸：將植物基豆油油酸投入反應釜中，加熱并攪拌；

(2)投入烷基過氧化物：當反應釜中料溫升至50-60℃時，投入烷基過氧化物，保溫攪拌8-10min；

(3)投入活性氧化鋅：升溫，當料溫達到80℃時，開始分批加入活性氧化鋅，隨后保溫在80-95℃之間攪拌30-40min，得到植物基脂肪酸鋅皂中間體；

(4)投入芥酸酰胺：繼續(xù)升溫，當料溫達到130℃時，投入芥酸酰胺，隨后保溫在130-145℃之間攪拌3-5min；

(5)投入油酸鉀：投入油酸鉀，繼續(xù)保溫攪拌3-5min，完畢后獲得乳白色均一溶液；

(6)產(chǎn)品造粒：繼續(xù)保溫在130-145℃范圍，將步驟(5)所得乳白色均一溶液注入回旋冷凝鋼帶造粒機開始造粒，獲得半圓形融滴粒子成品。

作為優(yōu)化，所述步驟3)中投入活性氧化鋅分三次加入，間隔時間為5-8min。

工作原理：選用了適宜的烷基過氧化物作為反應催化劑，解決了植物基豆油油酸由于反應活性不高而不能和活性氧化鋅完全反應的難題；采用協(xié)同增效復配技術，將脂肪酸鋅皂中間體和芥酸酰胺、油酸鉀以適當配比進行科學復配，并在高溫下進行充分融合。

有益效果：與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明所用原材料環(huán)保，選擇了性狀環(huán)保的植物基豆油油酸作為原料，以替代不環(huán)保的含有反式脂肪酸的動物油脂肪酸，從源頭上保證了成品的綠色環(huán)保性，符合現(xiàn)代環(huán)境保護和輪胎技術發(fā)展的趨勢要求。

(2)本發(fā)明選用了適宜的烷基過氧化物作為反應催化劑，解決了植物基豆油油酸由于反應活性不高而不能和活性氧化鋅完全反應的難題，成功合成了植物性脂肪酸鋅皂中間體組份；

(3)本發(fā)明采用了當今化工新材料高效化、清潔化生產(chǎn)的主流技術——協(xié)同增效復配技術，將脂肪酸鋅皂中間體和芥酸酰胺、油酸鉀以適當配比進行科學復配，并在高溫下進行充分融合，最后將該均勻融合物料經(jīng)造粒制得輪胎用環(huán)保塑分劑，該發(fā)明降低了產(chǎn)品中金屬鋅的含量，與現(xiàn)有技術產(chǎn)品相比下降約為五個百分點，下降了約一半，節(jié)約資源，降低制造成本，減少了金屬鋅元素對環(huán)境的不利影響。

(4)本發(fā)明突出表現(xiàn)通過配方技術的運用，在強化環(huán)保性和降低鋅含量的同時，保持了良好的塑解和分散效果，具有優(yōu)異的加工使用性能，性價比更高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實施方式：

如附圖1所示，

實施例1

一種輪胎用環(huán)保塑分劑的制備，按照配方質量的原料包括：植物基豆油油酸160kg、氧化鋅25kg、烷基過氧化物0.5kg、芥酸酰胺125kg、油酸鉀100kg。

一種輪胎用環(huán)保塑分劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)投入植物性豆油油酸：首先將160kg植物基豆油油酸全部打入1000L不銹鋼反應釜中，啟動攪拌漿并開啟蒸汽加熱，保證豆油油酸在反應釜中呈完全的融化狀態(tài)；

(2)投入烷基過氧化物：當反應釜中料溫升至50-60℃時，控制蒸汽保持保溫狀態(tài)，將0.5kg烷基過氧化物催化劑加入反應釜中，在此保溫狀態(tài)下持續(xù)攪拌8-10min，以確保催化劑在該相對較低溫度下完全徹底均勻的分散融合在豆油油酸的物料體系當中；

(3)投入活性氧化鋅：繼續(xù)開啟升溫，當溫度達到80℃時，開始分批加入25kg的活性氧化鋅，分三次加入，間隔時間為5-8min，第一次7kg，第二次和第三次均為9kg，緩慢分次投入以確保氧化鋅不會聚結結團而影響反應程度，投完所有活性氧化鋅后開啟保溫，控制溫度在80-95℃之間，繼續(xù)攪拌30-40min，得到植物基脂肪酸鋅皂中間體；

(4)繼續(xù)開啟升溫，當溫度達到130℃時，投入125kg的芥酸酰胺，開啟保溫并使料溫控制在130-145℃之間，攪拌3-5min，確保芥酸酰胺徹底融化并均勻融合分散在物料體系當中；

(5)在上述保溫狀態(tài)下，投100kg的油酸鉀，繼續(xù)攪拌3-5min，確保油酸鉀呈熔融狀態(tài)并均勻分散在物料體系當中，完畢后獲得乳白色均一溶液；

(6)產(chǎn)品造粒：繼續(xù)保溫在130-145℃范圍，將步驟(5)所得溶液注入回旋冷凝鋼帶造粒機開始造粒，獲得半圓形融滴粒子成品。

實施例2

一種輪胎用環(huán)保塑分劑的制備，按照配方質量的原料包括：植物基豆油油酸190kg、氧化鋅32.5kg、烷基過氧化物1kg、芥酸酰胺140kg、油酸鉀136.5kg。

一種輪胎用環(huán)保塑分劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)投入植物性豆油油酸：首先將190kg植物基豆油油酸全部打入1000L不銹鋼反應釜中，啟動攪拌漿并開啟蒸汽加熱，保證豆油油酸在反應釜中呈完全的融化狀態(tài)；

(2)投入烷基過氧化物：當反應釜中料溫升值50-60℃時，控制蒸汽保持保溫狀態(tài)，將1kg烷基過氧化物催化劑加入反應釜中，在此保溫狀態(tài)下持續(xù)攪拌8-10min，以確保催化劑在該相對較低溫度下完全徹底均勻的分散融合在豆油油酸的物料體系當中；

(3)投入活性氧化鋅：繼續(xù)開啟升溫，當溫度達到80℃時，開始分批加入32.5kg的活性氧化鋅，分三次加入，間隔時間為5-8min，第一次8.5kg，第二次和第三次均為12kg，緩慢分次投入以確保氧化鋅不會聚結結團而影響反應程度，投完所有活性氧化鋅后開啟保溫，控制溫度在80-95℃之間，繼續(xù)攪拌30-40min，得到植物基脂肪酸鋅皂中間體；

(4)繼續(xù)開啟升溫，當溫度達到130℃時，投入140kg的芥酸酰胺，開啟保溫并使料溫控制在130-145℃之間，攪拌3-5min，確保芥酸酰胺徹底融化并均勻融合分散在物料體系當中；

(5)在上述保溫狀態(tài)下，投136.5kg的油酸鉀，繼續(xù)攪拌3-5min，確保油酸鉀呈熔融狀態(tài)并均勻分散在物料體系當中，完畢后獲得乳白色均一溶液；

(6)產(chǎn)品造粒：繼續(xù)保溫在130-145℃范圍，將步驟(5)所得溶液注入回旋冷凝鋼帶造粒機開始造粒，獲得半圓形融滴粒子成品；

實施例3

一種輪胎用環(huán)保塑分劑的制備，按照配方質量的原料包括：植物基豆油油酸200kg、氧化鋅35kg、烷基過氧化物1.5kg、芥酸酰胺160kg、油酸鉀180kg。

一種輪胎用環(huán)保塑分劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)投入植物性豆油油酸：首先將200kg植物基豆油油酸全部打入1000L不銹鋼反應釜中，啟動攪拌漿并開啟蒸汽加熱，保證豆油油酸在反應釜中呈完全的融化狀態(tài)；

(2)投入烷基過氧化物：當反應釜中料溫升至50-60℃時，控制蒸汽保持保溫狀態(tài)，將1.5kg烷基過氧化物催化劑加入反應釜中，在此保溫狀態(tài)下持續(xù)攪拌8-10min，以確保催化劑在該相對較低溫度下完全徹底均勻的分散融合在豆油油酸的物料體系當中；

(3)投入活性氧化鋅：繼續(xù)開啟升溫，當溫度達到80℃時，開始分批加入35kg的活性氧化鋅，分三次加入，間隔時間為5-8min，第一次10kg，第二次和第三次均為13kg，緩慢分次投入以確保氧化鋅不會聚結結團而影響反應程度，投完所有活性氧化鋅后開啟保溫，控制溫度在80-95℃之間，繼續(xù)攪拌30-40min，得到植物基脂肪酸鋅皂中間體；

(4)繼續(xù)開啟升溫，當溫度達到130℃時，投入160kg的芥酸酰胺，開啟保溫并使料溫控制在130-145℃之間，攪拌3-5min，確保芥酸酰胺徹底融化并均勻融合分散在物料體系當中；

(5)在上述保溫狀態(tài)下，投180kg的油酸鉀，繼續(xù)攪拌3-5min，確保油酸鉀呈熔融狀態(tài)并均勻分散在物料體系當中，完畢后獲得乳白色均一溶液；

(6)產(chǎn)品造粒：繼續(xù)保溫在130-145℃范圍，將步驟(5)所得溶液注入回旋冷凝鋼帶造粒機開始造粒，獲得半圓形融滴粒子成品；

實施例4

將本發(fā)明輪胎用環(huán)保塑分劑AT-A和現(xiàn)有的萊茵ST效果進行對比參照，如表1：

表1中國橡膠工業(yè)協(xié)會材料研究檢測中心報告

從以上對比試驗數(shù)據(jù)可以看出：兩種加工助劑對膠料的塑解效果、各項拉伸強度、撕裂強度和磨耗等物性影響趨勢基本一致，對膠料的硫化特性影響也相似，表明兩種加工助劑具有相同的使用特性，具有可替代性。

本發(fā)明提供了一種輪胎用環(huán)保塑分劑及其制備方法的思路及方法，具體實現(xiàn)該技術方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍，本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)。