制备橡胶防护蜡的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备橡胶防护蜡的方法。该方法在普通发汗工艺的基础上，在发汗过程中利用气流通过蜡层携带出液态组分以强制分离固态组分和液态组分，同时利用溶解在原料中的可分解物质产生的气体在蜡层中形成微小气泡，也有利于快速去除原料中对橡胶防护蜡的非适宜的组分，再经调配调节碳数分布以制备橡胶防护蜡产品。本发明专利技术的方法装置投资低、制备过程简单且操作费用低、无溶剂污染环境、产品可对橡胶及其制品起到长期有效的防护作用等优点。

Preparation of rubber protective wax

The invention discloses a method for preparing rubber protective wax. This method is based on ordinary sweating process on the transpiration process by using the airflow through the wax layer of liquid components to carry out mandatory separation of the solid component and a liquid component, at the same time using dissolved in raw materials can be decomposed substances produced by gas to form small bubbles in the wax layer, but also conducive to the rapid removal of raw materials rubber protective wax suitable components, then by adjusting allocation of carbon number distribution of products for preparing rubber protective wax. The method of the invention has the advantages of low investment, simple preparation process, low operation cost, no solvent pollution, and long term effective protection for rubber and products.

【技术实现步骤摘要】
制备橡胶防护蜡的方法
本专利技术属于专用蜡生产
，特别是涉及制备橡胶防护蜡的方法。
技术介绍
橡胶及其制品在加工、贮存和使用过程中在臭氧等因素作用下产生双键断裂或交联，使橡胶制品出现表面龟裂、泛白、机械性能下降等现象，这些现象统称为“老化”，随着老化过程的进展，橡胶及其制品的性能会逐渐降低以致完全失去使用价值。为了延长橡胶及其制品的贮存期和使用寿命，需要在橡胶中加入一些能抑制老化进程的物质，这些物质称为防老剂。橡胶防老剂分为化学防老剂和物理防老剂。橡胶防护蜡是橡胶用物理防老剂，可提高抗臭氧效果并降低橡胶制品的生产成本。目前橡胶防护蜡通常以石蜡、微晶蜡等石油蜡为主要成分调配制成。石油蜡是原油经过炼制加工后从含蜡馏分油中制得的各类蜡产品的总称，包括液体石蜡、皂用蜡、石蜡和微晶蜡。皂用蜡一般含有C16～C40的正构烷烃、少量异构烷烃和环烷烃等组分，通常熔点为40℃～52℃。石蜡一般含有C18～C50的正构烷烃、异构烷烃和极少量的环烷烃等组分，通常熔点为50℃～74℃，固态下呈粗大的片状结晶结构。微晶蜡一般含有C30～C60的异构烷烃和少量正构烷烃、环烷烃、芳香烃等组分，通常滴熔点为65℃～92℃，固态下具有比皂用蜡和石蜡更细小的针状结晶结构。橡胶防护蜡在橡胶中有一定的溶解度，其溶解度的大小与烷烃的种类和温度等因素有关。橡胶防护蜡在橡胶加工过程中与其它助剂一同加入，在较高温度（如硫化温度）下橡胶防护蜡中的各种烷烃完全溶解在胶料中；而在较低温度（如常温）下烷烃在橡胶中的含量大于其在该温度下的溶解极限而呈过饱和状态，此时由于橡胶表面蜡的浓度较低，橡胶防护蜡中的正构烷烃和异构烷烃会慢慢地向橡胶表面迁移，逐渐形成一层防护膜（喷霜），隔绝臭氧对橡胶中碳碳双键的侵袭，从而起到防老化的作用。橡胶防护蜡对臭氧的防护作用与橡胶的品种和防护膜的形成速度及性质有关。防护膜的形成速度和性质受多种因素的影响，如橡胶制品的填充剂和软化剂、使用温度、橡胶防护蜡的化学组成（主要包括碳数分布和特定碳数的正构烷烃与异构烷烃的含量）等。橡胶制品生产商会根据产品中橡胶原料的品种、填充剂和软化剂的品种及比例、产品使用的环境温度等因素提出对橡胶防护蜡化学组成的技术要求。一些专利对橡胶防护蜡的化学组成提出具体的要求，如U.S.P.4877456提出用于橡胶制品的防护蜡中C21～C26、C36～C51范围内的正构烷烃的含量都应达到20%～45%，同时正构烷烃的总含量至少应达到75%；U.S.P.5296129强调C22～C44的正构烷烃的含量，同时建议C30～C60的异构烷烃含量应该占烷烃总量的16%～30%。单一牌号的石油蜡不能满足橡胶防护蜡对化学组成的技术要求，所以制备橡胶防护蜡时通常需要利用不同厂家、不同牌号的石油蜡进行调配，如CN01106005.0（橡胶防护蜡）、CN200910056973.6（一种新型橡胶防护蜡）、CN201310205094.1（一种橡胶防护蜡及其制备方法）等专利，都是采用石蜡和微晶蜡等石油蜡为主要成份，并添加少量改性添加剂（聚乙烯蜡、乙烯-醋酸乙烯共聚物及抗氧剂等）。由于石油蜡的化学组成受原油的性质、馏分范围、脱蜡和脱油等生产过程的技术参数等多种因素的影响，石油蜡的化学组成经常会出现较大的波动，所以生产橡胶防护蜡时需要根据原料石油蜡性质的变化不断调整配方，这对原料采购和配方的确定带来诸多麻烦。同时普通石油蜡中含有部分橡胶防护蜡的非适宜组分，这缩短了橡胶防护蜡对橡胶及其制品的防护时间。在石油蜡生产工艺方面，常用的分离加工手段有蒸馏、溶剂分离、发汗分离等。蒸馏是利用不同烃类的沸点不同达到分离提纯的目的，减小蒸馏的沸程可以有效降低产物碳分布的宽度，但对正构烷烃与异构烷烃的比例影响不大，同时由于蒸馏过程需要将石油蜡加热到沸点以上，消耗大量的能量。溶剂分离方法是利用正构烷烃与异构烷烃在溶剂中的溶解度不同达到分离提纯的目的，可以有效提高产物中的正构烷烃含量，但对碳分布的宽窄影响不大，同时溶剂分离生产设备投资大；生产过程中需要大量使用溶剂，回收溶剂需要消耗大量的能量；溶剂中含有苯系物，会对环境造成影响；溶剂易燃，容易造成生产事故。发汗分离方法是利用不同烃类组分熔点不同的性质进行分离提纯的。石油蜡中各种组分的分子量和结构的不同都会使其熔点不同。同为正构烷烃时，分子量较大的正构烷烃的熔点较高，而分子量较小的正构烷烃的熔点较低；分子量相同时，异构烷烃和环烷烃的熔点要低于正构烷烃，且异构程度越高熔点就越低。所以发汗方法在脱油的同时还能降低产物碳分布的宽度并能改变正构烷烃含量。与蒸馏分离方法相比，由于各种烃类的熔点温度远低于沸点温度，所以发汗分离过程的能耗远低于蒸馏分离；与溶剂分离方法相比，发汗分离过程不使用溶剂，所以发汗过程安全、节能且对环境无影响。而且发汗法能在产物碳分布的宽度和正构烷烃含量两方面改变化学组成，所以发汗分离方法在生产过程和调节正构烷烃和异构烷烃的比例两方面都有优势。普通的发汗工艺主要包括以下步骤：（1）准备工作：垫水（用水充满发汗装置皿板下部空间）后装料（原料加热至熔点以上呈液态时装入发汗装置）；（2）结晶：将原料以不大于4℃/h的降温速率缓慢冷却到其熔点以下10～20℃。在冷却过程中，各种组分按熔点由高到低的顺序依次结晶形成固体；（3）发汗：当蜡层温度达到预设的降温终止温度之后，放掉垫水；再将原料缓慢地加热到预设的发汗终止温度。在发汗过程中，各种组分按熔点由低到高的顺序先后熔化成液态并流出（蜡下），最后得到的蜡层剩余物（蜡上）就是高熔点、低含油的蜡；（4）精制：收集粗产品（发汗过程结束后继续升高温度，以熔化取出蜡上，即为粗产品），经白土精制（将粗产品熔化后升温至预定温度，加入白土并恒温搅拌至预定时间后过滤）后，再成型、包装即为目的产品。普通发汗分离工艺在生产固态下具有粗大片状结晶结构的皂用蜡和低熔点石蜡时，在发汗过程中固态组分和液态组分两类组分虽然分别处于固体和液体状态，但是也很难完全分离。为使最终产品的含油量符合要求，通常采用延长发汗时间并提高发汗终止温度的方法。延长发汗时间会导致制备周期长；提高发汗终止温度会导致产品收率下降。而对于生产熔点在70℃左右的高熔点石油蜡产品时，即使采用延长发汗时间并提高发汗终止温度的方法，发汗后期蜡上的含油量与收率无关，即蜡上的含油量不随收率的下降而下降，所以普通发汗工艺不适于生产熔点在70℃左右的高熔点石油蜡。与溶剂分离相比，发汗分离工艺是间歇操作，且产品收率较低、生产周期较长，但是发汗工艺具有投资少、生产过程简单、操作费用低、生产过程安全、节能且对环境无污染等优点，目前仍有部分厂家在使用该方法生产皂用蜡产品。多年来，发汗方法在生产设备和工艺方面得到了一些发展，如CN89214332（立式方形多段隔板发汗罐）、CN94223980.6（皿式发汗装置）、CN98233254.8（石蜡发汗罐）、CN200920033500.X（新型石蜡发汗罐）、CN201210508905.0（一种高效石蜡发汗装置）、CN201320127680.4（管式石蜡脱油装置）等，在发汗生产设备上作了改进；CN91206202（一种高效石蜡发汗罐）在发汗工艺上作了改进，但这些方法仍存在着产品收率较本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备橡胶防护蜡的方法，包括以下内容：A：发汗，分别以熔点为40℃～＜52℃的皂用蜡、熔点为52℃～＜64℃的低熔点石蜡和熔点为64℃～＜72℃的高熔点石蜡为原料，按以下步骤操作：A1装料：原料加热熔化后加入油溶性可分解产生气体的物质，装入发汗装置；A2结晶：以1.0℃/h～4.0℃/h的速率降温至原料熔点以下8℃～20℃的预定温度；A3发汗：以0.5℃/h～3.0℃/h的速率升温；蜡层达到第一个预定温度并恒温一段时间，继续升温至第二个预定温度并恒温一段时间后停止发汗，在发汗过程中强制气流通过蜡层；A4精制：目的组分经精制后备用；B：调配，将上述三种发汗并精制后所得产物，按比例加热熔融并混合均匀即为橡胶防护蜡产品。

【技术特征摘要】
1.制备橡胶防护蜡的方法，包括以下内容：A：发汗，分别以熔点为40℃～＜52℃的皂用蜡、熔点为52℃～＜64℃的低熔点石蜡和熔点为64℃～＜72℃的高熔点石蜡为原料，按以下步骤操作：A1装料：原料加热熔化后加入油溶性可分解产生气体的物质，装入发汗装置；A2结晶：以1.0℃/h～4.0℃/h的速率降温至原料熔点以下8℃～20℃的预定温度；A3发汗：以0.5℃/h～3.0℃/h的速率升温；蜡层达到第一个预定温度并恒温一段时间，继续升温至第二个预定温度并恒温一段时间后停止发汗，在发汗过程中强制气流通过蜡层；A4精制：目的组分经精制后备用；B：调配，将上述三种发汗并精制后所得产物，按比例加热熔融并混合均匀即为橡胶防护蜡产品。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的油溶性可分解产生气体的物质的加入量为原料重量的0.01%～15.00%。3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的油溶性可分解产生气体的物质的加入量为原料重量的0.03%～8.00%。4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的油溶性可分解产生气体的物质选自有机偶氮化合物、磺酰肼类化合物、有机亚硝基化合物、有机过氧化物构成的一组物质。5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的有机偶氮化合物选自偶氮二异庚腈、偶氮二异丁腈、偶氮二甲酰胺和偶氮二环己基甲腈构成的一组物质；所述的磺酰肼类化合物选自苯磺酰肼、对甲苯磺酰肼、4,4’-氧化双(苯磺酰肼)构成的一组物质；所述的有机亚硝基化合物选自二亚硝基五亚甲基四胺和/或N,N′-二甲基N,N′-二亚硝基邻苯二甲酰胺；所述的有机过氧化物选自过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化二碳酸异丙酯和过氧化二碳酸二环己酯构成的一组物质。6.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的油溶性可分解产生气体的物质是有机偶氮化合物和/或有机过氧化物。7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A2中所述的预定温度为原料蜡熔点以下8℃～15℃。8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A3中所述升温的第一个预定温度为原料熔点...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙剑锋，王诗语，张志银，毕文卓，郭慧兵，袁平飞，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11