[发明专利]一种环保型石油基橡胶软化功能材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护及石油加工领域的一种环保型石油基橡胶软化功能材料的制备方法。 

背景技术

橡胶软化功能材料属于橡胶加工助剂中的一种，旨在改善橡胶加工操作性能。它的加入可以降低混炼胶的粘度和混炼时的温度，增大胶料的塑形，流动性和粘着性，改善橡胶的物理性能。因此，软化功能材料在橡胶加工中具有重要的意义。现在使用的橡胶软化功能材料品种较多，按其来源主要分为石油系，煤焦油系，脂肪油系和松焦油系，其中石油系软化功能材料因资源充沛，价格低廉，性能优异，已成为软化功能材料的主体。然而，在石油系软化功能材料中含有高含量的多环芳烃（polycyclic aromatic hydrocarbons，简称PCA），具有相当量的致畸致癌物质，一定温度下受热挥发，不仅污染大气环境，更不利于人体健康。 

目前常用的石油系软化功能材料的制备方法主要有催化裂化油浆经减压蒸馏切取某一段馏分加工处理后用做橡胶软化剂，或糠醛抽出油采用物理分离或调制生产橡胶软化剂。中国专利CN101560330A公开了一种环保橡胶软化油的生产方法。它采用减压蒸馏，催化加氢和白土精制的方法精制矿物油，将减压塔底油经丙烷脱沥青工艺，减压蒸馏，氧化得氧化沥青，精制矿物油与氧化沥青混合搅拌得到橡胶软化油。该反应过程工艺繁琐，增加了生产成本和安全要求。 

发明内容

为实现清洁生产的工艺，得到与橡胶配伍性更好的软化油，在自由基引发剂作用下，向减压渣油中吹入氧气非催化氧化。小分子的自由基引发渣油发生脱氢缩合，芳构化，交联等反应，生成较大分子，有效提高软化点，产品性质稳定。同时，吹氧气非催化氧化过程可以去除减压渣油的非理想组分，脱除有害的多环芳烃，保留无毒的单双环芳烃，缩聚交联得到长侧链的稠环芳烃组分，改善粘温性能，提高软化能力，从而制备出既满足环保要求又具有较高相容性的橡胶软化功能材料。 

本发明的目的在于针对更加严格的环保要求，提供一种环保型石油基橡胶软化功能材料的制备方法，其制备工艺简单，反应条件温和，原料价廉易得，得到产品性质稳定，对胶料可塑性好，软化能力强，且实现了渣油的综合利用。 

本发明的目的是这样实现的。 

一种环保型石油基橡胶软化功能材料的生产方法，以减压渣油480-560℃的馏分为原料，以3-5℃/min的速率加热到反应温度200-280℃，添加自由基引发剂，通入氧气进行非催化氧化，充分搅拌反应8-14h得到环保型石油基橡胶软化功能材料；其中自由基引发剂的添加量占减压渣油的重量百分比为4-6%。 

上述方案还包括： 

通入氧气进行非催化氧化的在氧气流量为12-20L/(hkg)。 

所述自由基引发剂为环己酮过氧化物、叔丁基过氧化氢、异丙苯过氧化氢、过氧化苯甲酰中的一种或几种。 

上述方案进一步包括： 

自由基引发剂的添加量优选为4. 5-5.5%。

所得橡胶软化功能材料的软化点为50-90℃，20℃温度下密度为1.02-1.15g/cm³，100℃时的运动粘度为8-22mm²/s，平均分子量在400-800之间。 

本发明利用吹氧气非催化氧化，去除减压渣油中非理想组分，脱除有害的多环芳烃，保留无毒的单双环芳烃，发生脱氢、缩聚反应，部分饱和分、芳香分和胶质缩合为沥青质。氧化反应按照自由基反应机理进行，在自由基引发剂作用下，带长侧链的芳香族化合物在高温条件下，其长侧链发生断链产生自由基的同时剩余的芳香部分发生缩合，缩聚交联得到长侧链的稠环芳烃组分，生成分子量较高的胶质和沥青质组分。 

本发明的有益效果是：原料来源充足，合成工艺简单，成本低，经济性高。该石油基橡胶软化功能材料软化能力、配伍性及相容性良好，且有效降低多环芳烃含量，符合“绿色”环保产品的要求。既实现了减压渣油的综合利用，又开辟了一种制备出相容性好、环保的橡胶软化功能材料的方法。 

具体实施方式

本发明的总体实施方案是： 

在自由基引发剂存在下，切割常压渣油480℃-560℃的馏分为原料，向减压渣油480-560℃馏分中通入氧气非催化氧化。以3-5℃/min的速率升温到反应温度200-280℃，在氧气流量为12-20L/(hkg)条件下氧化8-14h，所得橡胶软化功能材料的软化点为50-90℃，密度（20℃）为1.02-1.15g/cm³，100℃时的运动粘度为8-22mm²/s，平均分子量在400-800之间。