橡膠油的應(yīng)用與發(fā)展

秦鶴年 朱衍東 鄭鵬宇

摘要:對橡膠油的種類、性能特點、適用范圍以及管理等方面內(nèi)容進行了概述,說明橡膠油是橡膠加工中的重要助劑,不同的橡膠產(chǎn)品需要采用不同類別的橡膠油。隨著橡膠種類的增多及產(chǎn)品質(zhì)量的提高,對橡膠油的性能有了更高的要求,特別是加氫工藝的發(fā)展,生產(chǎn)出無色橡膠油,滿足了淺色橡膠加工的要求。

關(guān)鍵詞:潤滑油;橡膠油;應(yīng)用;發(fā)展

中圖分類號:TE626.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

Application and Development of Rubber Extender Oils

QIN He-nian, ZHU Yan-dong, ZHENG Peng-yu

(PetroChina North China Lubricant Marketing Company, Beijing 100101,China)

Abstract:The kind, performance and application of rubber extender oils are introduced. The oils are important auxiliary agents of rubber working. The kind of extender oil depends on the kind of rubber. As rubber products become various in kind and the quality of products is improved, the performances of extender oils are asked stricter. Especially using the hydrocracking technology to produce colorless extender oils can meet the requirements of pale rubber working.

Key words:lubricating oil; rubber extender oil; application; development

0 前言

橡膠是富有彈性且具有韌性和相當(dāng)強度的高聚物,這是由高分子材料所具有的結(jié)構(gòu)特性所決定的。橡膠是長分子鏈結(jié)構(gòu),分子間因相互纏繞而具有強度;長鏈分子又非常柔軟,能迅速移動且富有彈性。要使橡膠具有良好的加工性能,須使分子間各鏈段彼此能容易滑動,為實現(xiàn)這個目的,一般采用添加橡膠油的方法。橡膠油是合成橡膠和橡膠制品行業(yè)的重要原材料之一。早期的橡膠油是橡膠加工過程中使用的配合劑,可改善膠料塑性、降低粘度、分散填充劑使之易于混合,對壓延和擠出起潤滑作用,提高硫化橡膠的拉伸強度及耐寒性等。伴隨著合成橡膠工業(yè)的發(fā)展,特別是多組分單體在低溫條件下聚合生產(chǎn)合成橡膠,需要填充配伍性礦物油生產(chǎn)的充油膠。

過去我國的橡膠油,基本采用未精制或精制程度很低的礦物油,大多為煉油廠的副產(chǎn)品高芳烴抽出油,主要用于輪胎。但為了健康與環(huán)保的要求,現(xiàn)在越來越多地使用高精制、低芳烴含量的橡膠油。中國石油現(xiàn)在擁有三套高壓加氫裝置,工作壓力均超過15 MPa。一套環(huán)烷基潤滑油高壓加氫裝置,年生產(chǎn)能力30萬t,在克拉瑪依;一套中間基潤滑油高壓加氫裝置,年生產(chǎn)能力40萬t,在蘭州;一套石蠟基潤滑油高壓加氫裝置,年生產(chǎn)能力20萬t,在大慶。這三套加氫裝置都可為橡膠工業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的橡膠填充油。

1 橡膠油的分類及性能要求

橡膠油是橡膠加工中的重要助劑,不同的橡膠產(chǎn)品需要采用不同類別的橡膠油。這種橡膠與橡膠油的匹配要求,依然是一種“相似者相容”的原則。不飽和度高的天然橡膠和極強極性的氯丁膠需要芳香基橡膠油,飽和度高的乙丙膠或三元乙丙膠則需要低芳烴的石蠟基橡膠油或環(huán)烷基橡膠油。從這種橡膠與橡膠油的匹配性要求看,要提高橡膠制品的質(zhì)量檔次,必須采用具有特定碳型結(jié)構(gòu)的橡膠油系列產(chǎn)品。

橡膠油按烴類組成大致可劃分為石蠟基、環(huán)烷基和芳香基三大類。理想的橡膠油應(yīng)具備以下條件:相容性好,揮發(fā)性低,易加工性、抗損傷性和潤滑性良好,對硫化膠的物理性能無不良影響,乳化性能好,污染少,無毒性,安定性好,來源充足和價格適中等。相比較而言,石蠟基橡膠油抗氧化、光安定性好,但石蠟基橡膠油的乳化性、相容性和低溫性較差;芳香基橡膠油相容性最好,所得橡膠產(chǎn)品強度高,可加入量大,價格低廉,但它的顏色深、污染大、毒性大,隨著環(huán)保要求的提高將逐步被淘汰;而環(huán)烷基橡膠油則兼具石蠟基、芳香基特性,乳化性、相容性好又無污染、無毒害,適應(yīng)的橡膠品種較多,應(yīng)用范圍廣泛,因此是理想的橡膠油品種。

除上述的匹配性要求,橡膠油對橡膠及其制品的污染性、老化性、低溫性能和揮發(fā)性的影響,主要還與橡膠油的粘度和粘重常數(shù)有關(guān)。低粘度的橡膠油可以改善橡膠的低溫性能,但對揮發(fā)性有不良影響;高粘度、高密度的橡膠油有可能引起橡膠老化,其污染程度也大。因此,橡膠油的粘度、密度、粘重常數(shù)等項目也是十分重要的理化指標(biāo)。由于橡膠制品的配方十分復(fù)雜,橡膠油的應(yīng)用評價結(jié)果仍然是選用橡膠油的最重要依據(jù)。

中國石油潤滑油公司已開發(fā)并推向市場的橡膠油系列產(chǎn)品有KN系列環(huán)烷基橡膠油和KP系列石蠟基橡膠油。這兩種產(chǎn)品均為環(huán)保型產(chǎn)品,也是為適應(yīng)世界環(huán)保要求而研究開發(fā)的產(chǎn)品。

1.1 K系列普通環(huán)烷基橡膠油的性能與特點

K系列環(huán)烷基橡膠油采用遼河或新疆低凝環(huán)烷基原油為原料制得,屬于典型的環(huán)烷基橡膠油,具有良好的與橡膠相容性和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,按100 ℃運動粘度及凝點的差異劃分為10個牌號,產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SY RH2077-2003,見表1。

K系列環(huán)烷基橡膠油廣泛用于SBS(熱塑性彈性體)、NR(天然橡膠)、SBR(丁苯橡膠)、BR(順丁橡膠)、EPM(乙丙橡膠)和EPDM(三元乙丙橡膠)等橡膠制品加工,以及TPR鞋料、熱熔膠的生產(chǎn)。該產(chǎn)品系列具有以下性能特點:

(1)優(yōu)良的與橡膠相容性:具有適宜的芳烴含量和高環(huán)烷烴含量,能夠大量填充,極大地降低了橡膠制品的生產(chǎn)成本;

(2)優(yōu)良的加工性:方便加工并且有效地防止橡膠助劑的噴出,充油制品物理機械性能好;

(3)良好的穩(wěn)定性:橡膠制品經(jīng)過長時間的使用不會出現(xiàn)滲油;

(4)用途廣,可用作各類橡膠制品的操作油或軟化劑。

1.2 KN系列環(huán)烷基橡膠油的性能與特點

KN系列環(huán)烷基橡膠油系三段高壓加氫后的產(chǎn)品,目前已達(dá)到低、中、高全粘度系列,是市場上優(yōu)秀的環(huán)烷基橡膠油,也是中國石油走向國際市場的無污染型產(chǎn)品和高級日用生活品類橡膠的理想橡膠油。產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為Q/SY RH2077-2003,見表2。

KN系列橡膠油特別適用于合成橡膠中熱塑彈性體SBS的充油及制鞋工業(yè)中的TPR粒料生產(chǎn);也適用于丁苯橡膠、氯丁橡膠、天然橡膠、乙丙橡膠及著色橡膠制品的充油及加工;還適合于對顏色要求嚴(yán)格的橡膠制品。具有以下性能特點:

(1)優(yōu)異的耐黃變性能,無色、無味、光安定性好;

(2)低溫性能優(yōu)良,不含任何降凝劑,傾點低;

(3)與橡膠的相容性好,環(huán)烷烴含量高,碳型結(jié)構(gòu)C璑大于40%,可大比例地充入橡膠中,如在SBS中填充量可達(dá)50%以上;

(4)應(yīng)用面廣,用于大部分的合成橡膠生產(chǎn)及橡膠制品的加工中;

(5)安全、環(huán)保,無芳烴,不損害健康和環(huán)境;

(6)產(chǎn)品性能可靠,原料資源穩(wěn)定,在嚴(yán)格的質(zhì)量控制下生產(chǎn)和儲運。

KN系列產(chǎn)品主要用于國內(nèi)岳化、茂化和燕化等合成橡膠廠SBS的充油生產(chǎn),另有一部分用于熱熔膠、TPR及高檔橡膠制品的加工生產(chǎn)中。使這些橡膠廠生產(chǎn)出了高質(zhì)量的純白膠,改變了以往只能生產(chǎn)黃膠的局面。

1.3 KP系列石蠟基橡膠油的性能與特點

KP系列石蠟基橡膠油產(chǎn)品適合于三元乙丙膠的充油,也可用于IIR(丁基橡膠)、EPM(乙丙橡膠)、IR(聚異戊二烯橡膠)和一些熱塑性橡膠。特別推薦用于要求氣味小、顏色要求嚴(yán)格、耐熱和光照性能好的橡膠制品。其中,KP6025橡膠油特別適合于三元乙丙膠的充油。在丁基橡膠和乙丙橡膠的加工中,還是低不飽和度的供體。在汽車橡膠配件、家用電器配件、新型建材、電線電纜等應(yīng)用領(lǐng)域,石蠟基橡膠油系列產(chǎn)品具有非常出色的表現(xiàn)。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為Q/SY RH2077-2003,見表3。

KP產(chǎn)品系列性能特點如下:

(1)飽和烴成分高:高度精制后的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,在結(jié)構(gòu)上含有至少60%以上的石蠟基碳原子,因而處于高度飽和態(tài),預(yù)飽和型橡膠的相容性好,如在EPDM中可填充20%以上;

(2)色穩(wěn)定性好:具有超低的芳烴成分,因而具有更好的抗氧化性和抗退色性能,良好的初始顏色和色穩(wěn)定性也顯示出該油品具有抗接觸轉(zhuǎn)移污染和耐紫外線褪色的性能;

(3)低溫性能優(yōu)良:傾點低、不含任何降凝劑;

(4)應(yīng)用面廣:用于大部分的飽和型合成橡膠生產(chǎn),在汽車、家用電器橡膠配件和新型建材、電線電纜等應(yīng)用領(lǐng)域,亦有非常出色的表現(xiàn);

(5)芳烴含量低:可減少硫化劑的消耗從而降低成本;

(6)低揮發(fā)性:在能耗及用油量方面,符合環(huán)境保護要求,且節(jié)省費用開支;

(7)安全、環(huán)保:無芳烴,不損害人體健康及環(huán)境;

(8)產(chǎn)品性能可靠:原料資源穩(wěn)定并在嚴(yán)格的質(zhì)量控制下生產(chǎn)和儲運。

KP系列產(chǎn)品主要為KP6025石蠟基橡膠油,目前該產(chǎn)品已用于國內(nèi)乙丙膠的充油生產(chǎn)中,其品質(zhì)優(yōu)于太陽油公司及殼牌公司的同類產(chǎn)品,如表4所示。

1.4 KA系列芳香基橡膠油的性能與特點

KA系列芳香基橡膠油以遼河低凝環(huán)烷基原油餾分為原料制備而成,具有芳烴含量高、不含蠟以及優(yōu)異的與橡膠相容性等特點,是輪胎等黑色橡膠制品最為理想的填充油。產(chǎn)品按100 ℃賽氏粘度分為7個牌號,質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為Q/SY RH2077-2003,如表5所示。

KA系列芳香基橡膠油廣泛用于SBS(丁苯橡膠)合成及橡膠輪胎的加工,也適用于BR(順丁橡膠)、NR(天然橡膠)等有色或黑色橡膠制品的加工。該產(chǎn)品系列具有以下特點:

(1)優(yōu)異的與橡膠相容性:C_A值高,可以提高合成橡膠生產(chǎn)和橡膠制品加工中的充油量,而不易產(chǎn)生油品滲出的情況;

(2)良好的加工性能:芳烴含量高,有助于加快混煉、提高生產(chǎn)效率、降低能耗,改善碳黑分散性能,有助于產(chǎn)品性能更好的連續(xù)一致性;

(3)石蠟含量低:在輪胎生產(chǎn)中,極低的蠟含量有助于保持其層壓粘性,減少輪胎生產(chǎn)中的“開花”和“層壓粘性”問題;

(4)低揮發(fā)性:減少硫化和混煉中的煙霧污染和揮發(fā)損失,改善工作環(huán)境。

2 橡膠油的選用原則

通常根據(jù)橡膠的種類、橡膠生產(chǎn)工藝及橡膠產(chǎn)品特點來選擇適宜的橡膠油。表6列出了各類橡膠油對橡膠的適應(yīng)性,可供選油參考。

3 橡膠油的儲存及使用注意事項

3.1 橡膠油的儲存與防護

(1)轉(zhuǎn)運過程中應(yīng)將所用容器、油罐、管線、閥門等認(rèn)真清洗,防止互相污染;

(2)儲存容器必須潔凈、避光,盡量在戶內(nèi)或可控制的氣候環(huán)境下儲存;

(3)儲存容器必須防水、防潮,防止雜質(zhì)混入;

(4)運輸過程中必須有明顯標(biāo)記,防止與其他石油產(chǎn)品混淆。

3.2 橡膠油的使用

(1)投入使用前,必須將設(shè)備內(nèi)原來的油排出,并用新油將設(shè)備沖洗干凈,以防引起油品顏色及油品質(zhì)量穩(wěn)定性的變化;

(2)不同牌號的橡膠油因與橡膠的適應(yīng)性有差異,因此不宜混合使用;

(3)不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的橡膠油必須先經(jīng)過橡膠充油試驗和橡膠使用性能的評定后才可以替換使用,最好不要混合使用。

4 結(jié)束語

近幾年,隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,我國橡膠的需求量持續(xù)增長,由此也帶動橡膠油需求量的增長,因此橡膠油有著良好的發(fā)展前景。中國石油有著得天獨厚的資源優(yōu)勢,加工手段齊全,工藝先進,為橡膠工業(yè)提供了大量的用油,對橡膠工業(yè)今后的發(fā)展起著重要作用。

收稿日期:2008-08-06。

作者簡介:秦鶴年(1965-),男,高級工程師,1987年畢業(yè)于云南大學(xué)化學(xué)系,現(xiàn)在中國石油華北潤滑油銷售分公司從事潤滑油銷售技術(shù)服務(wù)工作,已公開發(fā)表論文30余篇。