[发明专利]一种环保橡胶油及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环保橡胶油的制备方法，具体地说，涉及一种添加到天然橡胶或合成橡胶中的橡胶油，特别涉及因减少多环芳香族化合物的含量而没有毒性和致癌性、操作容易的环保橡胶油。

背景技术

轮胎加工成型过程中，需要加入一定数量的橡胶油让各种配料混合均匀，橡胶油是轮胎生产行业的重要原材料之一。橡胶油不仅使用量大，而且可以改善混炼工艺、改善胶体的物理性能以及降低橡胶成本，对轮胎产品的性能、生产工艺、动力消耗以及环境保护等方面都具有重要影响。

以往，汽车轮胎制造或翻新企业进行轮胎加工时，均习惯使用芳烃油、抽出油、FCC（催化裂化）油浆等，其包含的可致癌的多环芳香族化合物（PCA）大于3%。在轮胎的制造和使用过程中，这些有毒有害的多环芳香族化合物，会经皮肤接触、吸入等途径对人和环境造成持久的、累积性的毒性以及其它健康危害。这些油品属于有毒橡胶油、非环保产品。2005年11月16日，欧盟通过了2005/69/EC指令，明确了CSTEE(毒性物质、环境毒物以及环境科学委员会)提出的苯并（a）芘等稠环芳香族化合物（PAH）对人体健康和环境有害的证据。规定应用于轮胎的填充油和操作油必须使用无毒的替代产品，要求自2010年1月1日起在轮胎生产中全面禁止使用有毒橡胶油。美国和日本也都制定了时间表，限制在轮胎中使用有毒橡胶油，以及禁止在该区域销售使用该油品的轮胎。

环保法规要求在轮胎中使用的无毒性油类，其基本准则为无致癌作用、与通用橡胶相容性好、对产品的性能无不良影响、能保证大批量供应、成本合理。环保轮胎油的非致癌性限定条件为：（1）根据IP346方法（测量DMSO（二甲基亚砜）萃取的化合物数量），油品中的多环芳烃（PCA）含量必须低于3%，而埃姆斯试验所得MI值小于1；（2）苯并（a）芘含量不超过1ppm（或mg/kg）；（3）8种多环芳烃（苯并（a）芘，苯并（e）芘，苯并（a）蒽，屈，苯并（b）荧蒽，苯并（j）荧蒽，苯并（k）荧蒽，二苯并（a,h）蒽）的总含量不超过10ppm（或mg/kg）。

US2003/0168382A1公开的是一种混合原料生产橡胶油的方法，以馏分油和芳烃抽出油混合后为原料，经过加氢处理工艺得到产品，其催化剂是采用Ni-Mo、Ni-Mo-Co系催化剂，处理温度最佳条件为265～324℃，反应压力为6.0～8.0MPa，空速0.5～1.5h^-1。该发明得的到产品特征是100℃运动粘度大于18cst。

FR2685705A1利用蒸馏-芳烃抽提-脱蜡组合工艺制备出芳烃含量40～50%的低多环芳烃PCA含量的产品。US2002/0188054A1，US6399697B1，US6605695B2揭示了利用极性溶剂处理残渣油20～90v%与润滑油基础油10-80%的混合物，其萃取溶剂比0.5～2.5：1，萃取塔塔顶温度60～115℃，萃取塔塔底温度45～80℃。EP0417980A1揭示了BP公司橡胶油的制备方法，采用极性溶剂二次萃取来自第一芳烃抽提段的抽出油。以上发明中涉及的工艺过程较多，其中溶剂精制、溶剂抽提工艺所用溶剂具有一定有毒性、挥发性和腐蚀性，会增加安全生产风险。

国际专利申请No.505524/1994公开了一种低多环芳烃PCA的橡胶油组分制备方法，原料来自脱沥青油；国际专利申请No.501346/1995提供了来自常压渣油原料的非致癌的光亮油原料和/或脱沥青油进行芳烃抽提制备橡胶油的方法。以上发明中制备的产品的粘度100℃运动粘度大于22cst。

由以上技术方案可以看出，现在市场上供应的TDAE（处理芳烃油），是对原料进行多次溶剂精制处理得到的，操作条件要求苛刻，供应难以满足市场需求，产品价格贵。其性质特征为PCA低于3质量％，满足欧盟2005/69/EC指令，但100℃运动粘度为18～25mm²/s，甚至更高，缺陷是粘度大，在冬季等低温条件时，油品粘稠、流动性差，导致橡胶混炼困难，油品的加工和易性差，影响使用。

目前有关V100℃<6mm²/s的低粘度轮胎用环保橡胶油产品的研究报道较少。《加氢法生产白色环烷基橡胶油的研究》（何萍等，橡胶工业，2006年第53卷）是以克拉玛依环烷基原油馏分油为原料，采用三段高压加氢工艺生产环烷基橡胶油，其性质特征为PCA低于3质量％。而在轮胎制造中主要使用丁苯胶，此胶种适宜使用芳烃含量高的操作油，上述方法生产的橡胶操作油由于精制过程中芳烃被大量饱和，致使芳烃含量低，C_A值小于3%，和丁苯胶的相容性不好。