張 恒，張 天，李素香，殷樹(shù)梅**

(1.青島科技大學(xué) 化工學(xué)院，山東 青島 266042 ；2.齊魯工業(yè)大學(xué) 制漿造紙科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250353)

橡膠膠片隔離劑是一種橡膠加工助劑。在橡膠制品的加工過(guò)程中,由于膠料的黏性會(huì)影響膠料加工，特別是加熱后的膠料產(chǎn)生黏連，從而會(huì)使膠片的貯運(yùn)發(fā)生困難。因此,在搬運(yùn)混煉膠片前、擠出預(yù)熱膠片前、切割和搬運(yùn)襯布?jí)貉幽z片前,需要在膠片的表面涂上一層隔離劑,防止膠片互相黏連[1]，國(guó)外稱之為“內(nèi)潤(rùn)滑劑”[2]。

最早的隔離劑是把硅膠溶于汽油中制得,這種方法生產(chǎn)不但產(chǎn)品毒性大危害人體健康,而且還容易發(fā)生爆炸等安全事故，所以很快就被用滑石粉為原料的第二代隔離劑所取代。雖然使用滑石粉礦物質(zhì)成本較低,但這種隔離劑在水中容易沉淀，滑石粉顆粒分散在橡膠產(chǎn)品中影響其強(qiáng)度和密封性能,而且在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生粉塵污染,危害人體健康和污染環(huán)境[3]。

用地溝油研制新型橡膠膠片隔離劑,是將地溝油除去雜質(zhì)后,其中的主要成分脂肪酸酯[4-5]通過(guò)加入催化劑,然后在一定溫度下反應(yīng),得到水溶性的橡膠隔離劑。這種新型液體隔離劑,利用地溝油為原料,成本較低,實(shí)現(xiàn)了廢棄物的高值利用；同時(shí)這種隔離劑在橡膠生產(chǎn)時(shí)操作環(huán)境無(wú)粉塵污染,是一種新型環(huán)境友好型功能化橡膠隔離劑。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

地溝油：工業(yè)級(jí)，已通過(guò)除雜預(yù)處理，青島十方生物能源有限公司；乙醇胺：工業(yè)級(jí)，茂名石化實(shí)華股份有限公司；氫氧化鈉：質(zhì)量分?jǐn)?shù)96%，南京化學(xué)試劑有限公司；AES：工業(yè)級(jí)，浙江傳化進(jìn)出口有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

(1) 準(zhǔn)確稱取一定量地溝油、乙醇胺、氫氧化鈉、AES(其中NaOH、乙醇胺均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%的溶液，下同)，按一定順序加入到三口燒瓶中并不斷攪拌，上升到一定溫度加入不同物料，反應(yīng)一段時(shí)間后得到生成物；

(2) 將上述得到的隔離劑取一定量，按比例溶解，測(cè)定其各項(xiàng)指標(biāo)，包括w(固體)、泡沫高度、pH值、灰分、隔離效果等；

(3) 泡沫高度測(cè)量方法：取1 g淡棕黃色生成物于100 mL量筒中，加水至50 mL，上下來(lái)回劇烈晃動(dòng)20次，觀察泡沫高度。要求高度不得超過(guò)12 cm；

(4)w(固體)測(cè)定方法：取樣2 g于烘干稱量瓶中，在分析天平中進(jìn)行稱量，放入烘箱，設(shè)定溫度100 ℃，2 h后取出，再次稱量，計(jì)算w(固體)；

(5) 隔離效果測(cè)定方法：剪取長(zhǎng)20 cm，寬1 cm，厚0.5 cm橡膠條若干，將其放入水中加熱到80 ℃，取出，其中一個(gè)作對(duì)比實(shí)驗(yàn)，剩余的擦干表面，涂抹一定稀釋比例隔離劑后，對(duì)折擠壓一段時(shí)間(以天為單位)，膠片越容易彈開(kāi)，說(shuō)明該比例隔離劑隔離效果越好。

2 結(jié)果與討論

橡膠隔離劑的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 橡膠隔離劑技術(shù)指標(biāo)

2.1 m(NaOH)∶m(地溝油)對(duì)產(chǎn)物物性的影響

m(NaOH)∶m(地溝油)對(duì)產(chǎn)物物性的影響見(jiàn)表2。

表2 m(NaOH)∶m(地溝油)對(duì)產(chǎn)物物性的影響

以得到的產(chǎn)物中有沒(méi)有油狀物來(lái)說(shuō)明反應(yīng)是否完全，由表2可見(jiàn)，m(NaOH)∶m(地溝油)=2∶1、1∶1時(shí)沒(méi)有油狀物出現(xiàn)，但生成的產(chǎn)物在反應(yīng)容器中黏度較大，呈塊狀不能攪拌，因此使用單一堿不能滿足產(chǎn)物物性和加工的要求。

2.2 m(乙醇胺)∶m(NaOH)對(duì)產(chǎn)品性能的影響

混合后的堿溶液是指乙醇胺和氫氧化鈉混合溶液。在實(shí)驗(yàn)中堿溶液和地溝油發(fā)生皂化反應(yīng)，地溝油中的油酸被皂化成油酸鈉(固態(tài))或油酸乙醇胺酯(液態(tài))[6]。不同的m(乙醇胺)∶m(NaOH)對(duì)產(chǎn)物性能影響見(jiàn)表3。

由表3可見(jiàn)，氫氧化鈉皂化的產(chǎn)物黏度大、不適宜工業(yè)大生產(chǎn)，而乙醇胺效果好，但成本高，所以堿溶液可以使用乙醇胺及氫氧化鈉溶液的混合液。堿溶液中m(乙醇胺)∶m(NaOH)=1∶1情況下，所得的產(chǎn)物性能好，狀態(tài)穩(wěn)定，隔離效果好。

表3 不同的堿溶液配比對(duì)隔離劑性能的影響

2.3 溫度對(duì)產(chǎn)品性能的影響

溫度對(duì)產(chǎn)品性能的影響見(jiàn)表4。

表4 溫度對(duì)產(chǎn)品性能的影響

由表4可見(jiàn)，最終溫度控制在90～97 ℃比較合適，所生成產(chǎn)物無(wú)油狀物，在此反應(yīng)溫度下反應(yīng)物反應(yīng)比較充分。

2.4 pH值對(duì)隔離劑性能的影響

實(shí)驗(yàn)中的產(chǎn)物等均呈堿性[7]，因此生產(chǎn)出的隔離劑乳液也呈堿性。通過(guò)調(diào)節(jié)pH值檢測(cè)隔離效果，pH值對(duì)隔離劑性能的影響見(jiàn)圖1。

pH圖1 pH值對(duì)橡膠隔離劑性能的影響

由圖1可以看出，pH值過(guò)大則腐蝕橡膠制品，加速溶脹或老化失去橡膠制品應(yīng)有的性能，當(dāng)pH=7.5～8.5，效果良好。因此選擇制備橡膠隔離劑的最佳pH≈8。若偏高或者偏低都會(huì)對(duì)膠料的隔離效果產(chǎn)生影響，且影響產(chǎn)品穩(wěn)定性。

2.5 m(隔離劑)∶m(水)對(duì)隔離效果的影響

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將最佳條件下得到的w(固體)=30%，隔離劑分別按m(隔離劑)∶m(水)=1∶5、1∶8、1∶10、1∶12、1∶15、1∶18、1∶20的濃度配制隔離液。

分別對(duì)配制好的各種隔離液作隔離效果測(cè)試，得到隔離效果見(jiàn)圖2。

m(隔離劑)∶m(水)圖2 m(隔離劑)∶m(水)對(duì)隔離效果的影響

由圖2可見(jiàn)，m(隔離劑)∶m(水)=1∶12的水溶液就有很好的隔離效果，并且具有最佳稀釋度，考慮到使用成本的問(wèn)題，在生產(chǎn)使用時(shí)，按m(隔離劑)∶m(水)=1∶12比例配制隔離液最佳。

3 結(jié) 論

由最佳條件m(乙醇胺)∶m(NaOH)∶m(地溝油)=1∶1∶4；溫度97 ℃，pH=8.0時(shí)制備出地溝油橡膠隔離劑，將w(固體)=30%的樣液以m(隔離劑)∶m(水)=1∶12比例配置就有很好的隔離防黏效果。此隔離劑減少了環(huán)境污染，且應(yīng)用成本相對(duì)較低，近4元/千克，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于烷基磺酸鈉類隔離劑。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] 明雙喜,張秀真.“地溝油”的檢測(cè)鑒定及回收利用概況[J].糧油食品科技，2012(7):10-12.

[2] 明雙喜,吳裕健.“地溝油”問(wèn)題淺析及其檢測(cè)鑒定和回收利用的研究概況[J].山東食品發(fā)酵，2012(6)：11-13.

[3] 惠炳國(guó),王振太,王培義，等.TAKINA TK-601粉狀隔離劑應(yīng)用[J].中國(guó)橡膠，2007，24(3)：32-33.

[4] HORST BAUMANN,MATTHIAS BUHLER,HEINZ FOCHEM,et al.Natural fats and oils-renewable raw materials for the chemical industry [J].Angewandte Chemie International Edition，1988,27(1)：41-62.

[5] SARA PINZI,DAVID LEIVA,ISABEL LPEZ-GARCA,et al.Latest trends in feedstocks for biodiesel production[J].Biofuels Bioproducts & Biorefining.2014,8(1)：126-143.

[6] 陳云進(jìn).地溝油等餐廚廢棄物污染綜合整治對(duì)策措施研究[C]//中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì).中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集(第三卷)：2011年卷,北京：中國(guó)環(huán)境出版社，2012：7-9.

[7] 王建民,章杭東,徐世傳.橡膠膠片隔離劑的應(yīng)用研究[J].橡膠科技市場(chǎng)，2007(4)：11-25.