地溝油制備橡膠膠片隔離劑*

張 恒，張 天，李素香，殷樹梅**

(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)教育部重點實驗室，山東 濟南 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程中,由于膠料的黏性會影響膠料加工，特別是加熱后的膠料產(chǎn)生黏連，從而會使膠片的貯運發(fā)生困難。因此,在搬運混煉膠片前、擠出預(yù)熱膠片前、切割和搬運襯布壓延膠片前,需要在膠片的表面涂上一層隔離劑,防止膠片互相黏連[1]，國外稱之為“內(nèi)潤滑劑”[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)品中影響其強度和密封性能,而且在生產(chǎn)過程中產(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,實現(xiàn)了廢棄物的高值利用；同時這種隔離劑在橡膠生產(chǎn)時操作環(huán)境無粉塵污染,是一種新型環(huán)境友好型功能化橡膠隔離劑。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

地溝油：工業(yè)級，已通過除雜預(yù)處理，青島十方生物能源有限公司；乙醇胺：工業(yè)級，茂名石化實華股份有限公司；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，浙江傳化進出口有限公司。

1.2 實驗步驟

(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，測定其各項指標(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，上下來回劇烈晃動20次，觀察泡沫高度。要求高度不得超過12 cm；

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

(5) 隔離效果測定方法：剪取長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，其中一個作對比實驗，剩余的擦干表面，涂抹一定稀釋比例隔離劑后，對折擠壓一段時間(以天為單位)，膠片越容易彈開，說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)見表1。

表1 橡膠隔離劑技術(shù)指標(biāo)

2.1 m(NaOH)∶m(地溝油)對產(chǎn)物物性的影響

m(NaOH)∶m(地溝油)對產(chǎn)物物性的影響見表2。

表2 m(NaOH)∶m(地溝油)對產(chǎn)物物性的影響

以得到的產(chǎn)物中有沒有油狀物來說明反應(yīng)是否完全，由表2可見，m(NaOH)∶m(地溝油)=2∶1、1∶1時沒有油狀物出現(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。在實驗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)對產(chǎn)物性能影響見表3。

由表3可見，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隔離劑性能的影響

2.3 溫度對產(chǎn)品性能的影響

溫度對產(chǎn)品性能的影響見表4。

表4 溫度對產(chǎn)品性能的影響

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

2.4 pH值對隔離劑性能的影響

實驗中的產(chǎn)物等均呈堿性[7]，因此生產(chǎn)出的隔離劑乳液也呈堿性。通過調(diào)節(jié)pH值檢測隔離效果，pH值對隔離劑性能的影響見圖1。

pH圖1 pH值對橡膠隔離劑性能的影響

由圖1可以看出，pH值過大則腐蝕橡膠制品，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對膠料的隔離效果產(chǎn)生影響，且影響產(chǎn)品穩(wěn)定性。

2.5 m(隔離劑)∶m(水)對隔離效果的影響

根據(jù)實驗結(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。

分別對配制好的各種隔離液作隔離效果測試，得到隔離效果見圖2。

m(隔離劑)∶m(水)圖2 m(隔離劑)∶m(水)對隔離效果的影響

由圖2可見，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題，在生產(chǎn)使用時，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)用成本相對較低，近4元/千克，遠遠低于烷基磺酸鈉類隔離劑。

參 考 文 獻：

[1] 明雙喜,張秀真.“地溝油”的檢測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”問題淺析及其檢測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,王振太,王培義，等.TAKINA TK-601粉狀隔離劑應(yīng)用[J].中國橡膠，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.地溝油等餐廚廢棄物污染綜合整治對策措施研究[C]//中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會.中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集(第三卷)：2011年卷,北京：中國環(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，2007(4)：11-25.