本發(fā)明涉及橡膠加工助劑
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：近年來(lái)，加工助劑的使用在橡膠混煉過(guò)程中具有不可取代的作用，多功能加工助劑已成為影響混煉效果的重要因素之一。在膠料中加入2-3份流動(dòng)分散劑，可顯著提高膠料的加工性能，提高填料的分散性及脫模性，同時(shí)具有增塑效果，可降低充模過(guò)程中的注射壓力并防止焦燒。美國(guó)專利US2013008341記載了用于多種應(yīng)用的金屬皂(鈣皂、鉀皂、鈉皂、鎂皂等)組合物的制備方法，但是該方法的實(shí)驗(yàn)條件是氮?dú)夥諊?，反?yīng)溫度為200-400℃，反應(yīng)條件苛刻，成本較高。國(guó)內(nèi)專利CN103865100A公開了一種橡膠加工助劑及其制備方法，該加工助劑以硬脂酸、氧化鋅、無(wú)水三氯化鋁及油酸鋅為原料制備而成，是金屬皂的組合物。該橡膠助劑可以改善膠料的流動(dòng)性，提高膠料壓出速度，促進(jìn)加入膠料中的防老劑、硫化劑、促進(jìn)劑以及炭黑、碳酸鈣等填料的快速分散。目前，較為常見流動(dòng)分散劑的主要成份一般為脂肪酸鋅皂和脂肪酸鉀皂。但是脂肪酸鋅皂的過(guò)量使用對(duì)人體健康有一定危害，而鉀皂易吸濕、變色，不易保存。脂肪酸鎂皂具有環(huán)保、易保存等優(yōu)點(diǎn)，但是脂肪酸鎂皂在合成的過(guò)程中存在粘度大、攪拌困難、反應(yīng)不完全等缺點(diǎn)。因此解決脂肪酸鎂皂合成困難的問(wèn)題，開發(fā)性能優(yōu)良且環(huán)保的流動(dòng)分散劑是十分必要的。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明是解決現(xiàn)有技術(shù)中脂肪酸鎂皂合成過(guò)程中粘度太大、攪拌困難、反應(yīng)不完全以及反應(yīng)時(shí)間太久導(dǎo)致脂肪酸鎂皂變色的技術(shù)問(wèn)題，提供一種環(huán)保并可有效提高填料的分散效果及膠料的加工性能的橡膠流動(dòng)分散劑。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑，由以下重量份的原料組成：脂肪酸60-70份，氫氧化鎂6.5-7.6份或氧化鎂4.5-5.3份，脂肪酸酯10-20份，蠟0-10份，樹脂0-14.7份。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑的原料組分：脂肪酸來(lái)源于天然油脂，所述天然油脂為棕櫚油、棕櫚仁油、蓖麻油、菜籽油、米糠油、豆油、花生油、牛蹄油、牛脂、羊脂、豬脂、馬脂、魚油、羊毛脂的一種或多種組合。原料環(huán)保安全，不會(huì)對(duì)人體造成危害。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑的原料組分：脂肪酸酯為所述脂肪酸合成的酯的一種或多種組合。原料環(huán)保安全，不會(huì)對(duì)人體造成危害。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑的原料組分：蠟為石蠟、微晶蠟、費(fèi)托蠟的一種或多種組合。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑的原料組分：樹脂為松香、C5樹脂、C9樹脂、萜烯樹脂的一種或多種組合。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑由以下重量份的原料組成：脂肪酸60份，氫氧化鎂6.5份，脂肪酸酯20份，蠟10份，樹脂3.5份。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑由以下重量份的原料組成脂肪酸60份，氧化鎂4.5份，脂肪酸酯20份，蠟10份，樹脂5.5份。一種環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑的制備方法，具體的步驟如下：A.在反應(yīng)釜中加入蒸餾水，以脂肪酸和脂肪酸酯的總量計(jì)，液固比為3:1，預(yù)熱到80℃，加入脂肪酸酯。由于脂肪酸鎂皂粘度太大，反應(yīng)過(guò)程中不利于攪拌，反應(yīng)不完全。水和脂肪酸酯的加入可以降低反應(yīng)產(chǎn)物的粘度，提高攪拌效率，使反應(yīng)更完全；B.待脂肪酸酯熔融后，將反應(yīng)釜溫度升到120℃，然后將混合均勻后的脂肪酸、氫氧化鎂或氧化鎂放入反應(yīng)釜中，并向反應(yīng)釜中緩慢加入催化劑；反應(yīng)釜攪拌速率為80r/min，攪拌反應(yīng)1-2小時(shí)；C.向反應(yīng)釜中加入蠟和樹脂，繼續(xù)反應(yīng)0.5小時(shí)；D.反應(yīng)完全后將沉淀物過(guò)濾、干燥，送入造粒擠出機(jī)造粒即得橡膠流動(dòng)分散劑。上述環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑的制備方法的步驟A中所述的脂肪酸酯可降低脂肪酸鎂皂粘度，而水在120℃及攪拌條件下保持微沸狀態(tài)，使脂肪酸、氫氧化鎂或氧化鎂及脂肪酸鎂皂懸浮在水中，易于攪拌，脂肪酸與氫氧化鎂或氧化鎂的接觸面積大，反應(yīng)速度比較塊、反應(yīng)比較完全，解決了脂肪酸鎂皂由于合成時(shí)間太久而變色的問(wèn)題。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，上述環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑的制備方法的步驟B中所述的催化劑為過(guò)氧化氫溶液，濃度為30％。過(guò)氧化氫溶液具有乳化長(zhǎng)鏈脂肪酸分子的作用。水是極性化合物，而脂肪酸是非極性的，兩者不相容的。通過(guò)攪拌和添加過(guò)氧化氫溶液，脂肪酸以分散相均勻地懸浮在水中，成為相對(duì)穩(wěn)定的混合液，與氫氧化鎂或氧化鎂進(jìn)行反應(yīng)。此外，由于過(guò)氧化氫受熱易分解為水和氧氣，不會(huì)引入雜質(zhì)。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，上述環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑的制備方法的步驟B中所述的過(guò)氧化氫的用量為脂肪酸的3％。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下，本發(fā)明從產(chǎn)品環(huán)保性及使用性能綜合考慮，采用來(lái)源于天然油脂的硬脂酸及其合成酯作為原料，流動(dòng)分散劑的主要成分包括脂肪酸鎂皂、脂肪酸酯、蠟和樹脂，不含有害物質(zhì)，大量使用也不會(huì)危害人類健康，是一種無(wú)毒高效的橡膠類流動(dòng)分散劑。本發(fā)明采用的制備方法簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，通過(guò)加入脂肪酸酯降低反應(yīng)體系粘度，加快反應(yīng)速率，同時(shí)解決了脂肪酸鎂皂由于合成時(shí)間太久而變色的問(wèn)題；通過(guò)加入過(guò)氧化氫作為催化劑，進(jìn)一步改善反應(yīng)體系的分散度，促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。使用本發(fā)明制備的環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑的混煉膠的硫化性能及硫化膠的物理機(jī)械性能與國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上常見流動(dòng)分散劑RF-70和RF-40基本相當(dāng)，但是門尼粘度和表觀粘度降低，膠料的流動(dòng)性增大，加工性能提高；也就是說(shuō)，本發(fā)明的流動(dòng)分散劑在改善膠料加工性能的同時(shí)不影響膠料的硫化性能及制品的力學(xué)性能，使橡膠制品的加工和應(yīng)用安全性能得到大幅提高。本發(fā)明的橡膠流動(dòng)分散劑可有效改善填料在橡膠基體中的分散作用及制品外觀；同時(shí)，可改善膠料加工性能，防止膠料粘在輥筒及壓延機(jī)上；此外，在射出成型和轉(zhuǎn)移模時(shí)，由于內(nèi)部潤(rùn)滑，降低摩擦力，可使膠料快速充滿模具，在硫化制品中也可提供良好脫模效果。具體實(shí)施方式實(shí)施例1：一種環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑的制備方法，具體的步驟如下：A、在反應(yīng)釜中加入24L蒸餾水，預(yù)熱到80℃，加入2kg脂肪酸酯。B、待脂肪酸酯熔融后，將反應(yīng)釜溫度升到120℃，然后將6kg脂肪酸和0.65kg氫氧化鎂混合均勻，加入到反應(yīng)釜中，并向反應(yīng)釜中緩慢加入0.18kg濃度為30％的過(guò)氧化氫溶液作為催化劑；反應(yīng)釜轉(zhuǎn)速為80r/min，攪拌反應(yīng)1-2小時(shí)。C、向反應(yīng)釜中加入1kg蠟和0.35kg樹脂，繼續(xù)反應(yīng)0.5小時(shí)D、反應(yīng)完全后將沉淀物過(guò)濾、干燥、造粒，即得流動(dòng)分散劑。實(shí)施例2：一種環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑的制備方法，具體的步驟如下：A、在反應(yīng)釜中加入24L蒸餾水，預(yù)熱到80℃，加入2kg脂肪酸酯。B、待脂肪酸酯熔融后，將反應(yīng)釜溫度升到120℃,然后將6kg脂肪酸和0.45kg氧化鎂混合均勻，加入到反應(yīng)釜中，并向反應(yīng)釜中緩慢加入0.18kg濃度為30％的過(guò)氧化氫溶液作為催化劑；反應(yīng)釜轉(zhuǎn)速為80r/min，攪拌反應(yīng)1-2小時(shí)。C、向反應(yīng)釜中加入1kg蠟和0.55kg樹脂，繼續(xù)反應(yīng)0.5小時(shí)D、反應(yīng)完全后將沉淀物過(guò)濾、干燥、造粒，即得流動(dòng)分散劑。流動(dòng)分散劑實(shí)用性對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)施例3：一種環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑的制備方法，具體的步驟如下：A、在反應(yīng)釜中加入25.5L蒸餾水，預(yù)熱到80℃，加入2kg脂肪酸酯。B、待脂肪酸酯熔融后，將反應(yīng)釜溫度升到120℃，然后將6.5kg脂肪酸和0.71kg氫氧化鎂混合均勻，加入到反應(yīng)釜中并向反應(yīng)釜中緩慢加入0.195kg濃度為30％的過(guò)氧化氫溶液作為催化劑；反應(yīng)釜轉(zhuǎn)速為80r/min，攪拌反應(yīng)1-2小時(shí)。C、向反應(yīng)釜中加入0.79kg蠟，繼續(xù)反應(yīng)0.5小時(shí)D、反應(yīng)完全后將沉淀物過(guò)濾、干燥、造粒，即得流動(dòng)分散劑。實(shí)施例4：一種環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑的制備方法，具體的步驟如下：A、在反應(yīng)釜中加入25.5L蒸餾水，預(yù)熱到80℃，加入2kg脂肪酸酯。B、待脂肪酸酯熔融后，將反應(yīng)釜溫度升到120℃，然后將6.5kg脂肪酸和0.49kg氧化鎂混合均勻，加入到反應(yīng)釜中，并向反應(yīng)釜中緩慢加入0.195kg濃度為30％的過(guò)氧化氫溶液作為催化劑；反應(yīng)釜轉(zhuǎn)速為80r/min，攪拌反應(yīng)1-2小時(shí)。C、向反應(yīng)釜中加入1.01kg蠟，繼續(xù)反應(yīng)0.5小時(shí)D、反應(yīng)完全后將沉淀物過(guò)濾、干燥、造粒，即得流動(dòng)分散劑。實(shí)施例5：一種環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑的制備方法，具體的步驟如下：A、在反應(yīng)釜中加入24L蒸餾水，預(yù)熱到80℃，加入1kg脂肪酸酯。B、待脂肪酸酯熔融后，將反應(yīng)釜溫度升到120℃，然后將7kg脂肪酸和0.76kg氫氧化鎂混合均勻，加入到反應(yīng)釜中，并向反應(yīng)釜中緩慢加入0.21kg濃度為30％的過(guò)氧化氫溶液作為催化劑；反應(yīng)釜轉(zhuǎn)速為80r/min，攪拌反應(yīng)1-2小時(shí)。C、向反應(yīng)釜中加入1.24kg樹脂，繼續(xù)反應(yīng)0.5小時(shí)D、反應(yīng)完全后將沉淀物過(guò)濾、干燥、造粒，即得流動(dòng)分散劑。實(shí)施例6：一種環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑的制備方法，具體的步驟如下：A、在反應(yīng)釜中加入24L蒸餾水，預(yù)熱到80℃，加入1kg脂肪酸酯。B、待脂肪酸酯熔融后，將反應(yīng)釜溫度升到120℃，然后將7kg脂肪酸和0.53kg氧化鎂混合均勻，加入到反應(yīng)釜中，并向反應(yīng)釜中緩慢加入0.21kg濃度為30％的過(guò)氧化氫溶液作為催化劑；反應(yīng)釜轉(zhuǎn)速為80r/min，攪拌反應(yīng)1-2小時(shí)。C、向反應(yīng)釜中加入1.47kg樹脂，繼續(xù)反應(yīng)0.5小時(shí)D、反應(yīng)完全后將沉淀物過(guò)濾、干燥、造粒，即得流動(dòng)分散劑。將實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3、實(shí)施例4、實(shí)施例5、實(shí)施例6制得的流動(dòng)分散劑與國(guó)內(nèi)流動(dòng)分散劑RF-70和RF-40進(jìn)行應(yīng)用性對(duì)比實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)其使用性能，下表1為實(shí)驗(yàn)混煉膠的配比組成，按常規(guī)兩段混煉工藝加工而成。表1實(shí)驗(yàn)混煉膠的配比組成流動(dòng)分散劑對(duì)膠料性能影響對(duì)比結(jié)果如表2、表3、表4、表5、表6。表2流動(dòng)分散劑對(duì)膠料性能影響結(jié)果對(duì)比表3實(shí)施例1對(duì)混煉膠擠出流變性能的影響剪切速率(×102s-1)1.15202.30404.60809.216018.432表觀剪切壓力(×105Pa)1.99682.28382.56472.82733.1204表觀粘度(×102Pa·s)17.3339.91255.56583.06781.6929表4實(shí)施例2對(duì)混煉膠擠出流變性能的影響表5實(shí)施例2對(duì)混煉膠擠出流變性能的影響剪切速率(×102s-1)1.15202.30404.60809.216018.432表觀剪切壓力(×105Pa)2.19832.52812.76623.01663.3891表觀粘度(×102Pa·s)19.08310.9736.00313.27321.8387表6實(shí)施例2對(duì)混煉膠擠出流變性能的影響剪切速率(×102s-1)1.15202.30404.60809.216018.432表觀剪切壓力(×105Pa)2.13122.44262.70522.96173.3036表觀粘度(×102Pa·s)18.50010.6025.87063.21361.7923表7實(shí)施例2對(duì)混煉膠擠出流變性能的影響剪切速率(×102s-1)1.15202.30404.60809.216018.432表觀剪切壓力(×105Pa)2.01512.31442.58312.84563.1693表觀粘度(×102Pa·s)17.49310.0455.60563.08771.7194表8實(shí)施例2對(duì)混煉膠擠出流變性能的影響剪切速率(×102s-1)1.15202.30404.60809.216018.432表觀剪切壓力(×105Pa)2.02742.21672.58922.82733.1754表觀粘度(×102Pa·s)17.5999.62095.61883.06781.7227表9RF-70對(duì)混煉膠擠出流變性能的影響剪切速率(×102s-1)1.15202.30404.60809.216018.432表觀剪切壓力(×105Pa)2.10062.40602.67472.91893.2242表觀粘度(×102Pa·s)18.23510.4435.80433.16721.7493表10RF-40對(duì)混煉膠擠出流變性能的影響剪切速率(×102s-1)1.15202.30404.60809.216018.432表觀剪切壓力(×105Pa)2.25332.60142.82733.04713.3280表觀粘度(×102Pa·s)19.56011.2916.13573.30641.8056通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，使用本發(fā)明制備的環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑的混煉膠的硫化性能及硫化膠的物理機(jī)械性能與RF-70和RF-40基本相當(dāng)。但是使用本發(fā)明制備的環(huán)保橡膠流動(dòng)分散劑的混煉膠的門尼粘度和表觀粘度降低，膠料的流動(dòng)性增大，加工性能提高。需要說(shuō)明的是上述實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并沒(méi)有用來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，在上述基礎(chǔ)上做出的等同替換或者替代均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3