橡胶油的应用与发展

摘要:对橡胶油的种类、性能特点、适用范围以及管理等方面内容进行了概述,说明橡胶油是橡胶加工中的重要助剂,不同的橡胶产品需要采用不同类别的橡胶油。随着橡胶种类的增多及产品质量的提高,对橡胶油的性能有了更高的要求,特别是加氢工艺的发展,生产出无色橡胶油,满足了浅色橡胶加工的要求。

关键词:油;橡胶油;应用;发展

中图分类号:TE626.3 文献标识码: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

橡胶是富有弹性且具有韧性和相当强度的高聚物,这是由高分子材料所具有的结构特性所决定的。橡胶是长分子链结构,分子间因相互缠绕而具有强度;长链分子又非常柔软,能迅速移动且富有弹性。要使橡胶具有良好的加工性能,须使分子间各链段彼此能容易滑动,为实现这个目的,一般采用添加橡胶油的方法。橡胶油是合成橡胶和橡胶制品行业的重要原材料之一。早期的橡胶油是橡胶加工过程中使用的配合剂,可改善胶料塑性、降低粘度、分散填充剂使之易于混合,对压延和挤出起作用,提高硫化橡胶的拉伸强度及耐寒性等。伴随着合成橡胶工业的发展,特别是多组分单体在低温条件下聚合生产合成橡胶,需要填充配伍性矿物油生产的充油胶。

过去我国的橡胶油,基本采用未精制或精制程度很低的矿物油,大多为炼油厂的副产品高芳烃抽出油,主要用于轮胎。但为了健康与环保的要求,现在越来越多地使用高精制、低芳烃含量的橡胶油。中国石油现在拥有三套高压加氢装置,工作压力均超过15 MPa。一套环烷基油高压加氢装置,年生产能力30万t,在克拉玛依;一套中间基油高压加氢装置,年生产能力40万t,在兰州;一套石蜡基油高压加氢装置,年生产能力20万t,在大庆。这三套加氢装置都可为橡胶工业提供优质的橡胶填充油。

1 橡胶油的分类及性能要求

橡胶油是橡胶加工中的重要助剂,不同的橡胶产品需要采用不同类别的橡胶油。这种橡胶与橡胶油的匹配要求,依然是一种“相似者相容”的原则。不饱和度高的天然橡胶和极强极性的氯丁胶需要芳香基橡胶油,饱和度高的乙丙胶或三元乙丙胶则需要低芳烃的石蜡基橡胶油或环烷基橡胶油。从这种橡胶与橡胶油的匹配性要求看,要提高橡胶制品的质量档次,必须采用具有特定碳型结构的橡胶油系列产品。

橡胶油按烃类组成大致可划分为石蜡基、环烷基和芳香基三大类。理想的橡胶油应具备以下条件:相容性好,挥发性低,易加工性、抗损伤性和性良好,对硫化胶的物理性能无不良影响,乳化性能好,污染少,无毒性,安定性好,来源充足和价格适中等。相比较而言,石蜡基橡胶油抗氧化、光安定性好,但石蜡基橡胶油的乳化性、相容性和低温性较差;芳香基橡胶油相容性最好,所得橡胶产品强度高,可加入量大,价格低廉,但它的颜色深、污染大、毒性大,随着环保要求的提高将逐步被淘汰;而环烷基橡胶油则兼具石蜡基、芳香基特性,乳化性、相容性好又无污染、无毒害,适应的橡胶品种较多,应用范围广泛,因此是理想的橡胶油品种。

除上述的匹配性要求,橡胶油对橡胶及其制品的污染性、老化性、低温性能和挥发性的影响,主要还与橡胶油的粘度和粘重常数有关。低粘度的橡胶油可以改善橡胶的低温性能,但对挥发性有不良影响;高粘度、高密度的橡胶油有可能引起橡胶老化,其污染程度也大。因此,橡胶油的粘度、密度、粘重常数等项目也是十分重要的理化指标。由于橡胶制品的配方十分复杂,橡胶油的应用评价结果仍然是选用橡胶油的最重要依据。

中国石油油公司已开发并推向市场的橡胶油系列产品有KN系列环烷基橡胶油和KP系列石蜡基橡胶油。这两种产品均为环保型产品,也是为适应世界环保要求而研究开发的产品。

1.1 K系列普通环烷基橡胶油的性能与特点

K系列环烷基橡胶油采用辽河或新疆低凝环烷基原油为原料制得,属于典型的环烷基橡胶油,具有良好的与橡胶相容性和广泛的应用领域,按100 ℃运动粘度及凝点的差异划分为10个牌号,产品质量标准为企业标准Q/SY RH2077-2003,见表1。

K系列环烷基橡胶油广泛用于SBS(热塑性弹性体)、NR(天然橡胶)、SBR(丁苯橡胶)、BR(顺丁橡胶)、EPM(乙丙橡胶)和EPDM(三元乙丙橡胶)等橡胶制品加工,以及TPR鞋料、热熔胶的生产。该产品系列具有以下性能特点:

(1)优良的与橡胶相容性:具有适宜的芳烃含量和高环烷烃含量,能够大量填充,极大地降低了橡胶制品的生产成本;

(2)优良的加工性:方便加工并且有效地防止橡胶助剂的喷出,充油制品物理机械性能好;

(3)良好的稳定性:橡胶制品经过长时间的使用不会出现渗油;

(4)用途广,可用作各类橡胶制品的操作油或软化剂。

1.2 KN系列环烷基橡胶油的性能与特点

KN系列环烷基橡胶油系三段高压加氢后的产品,目前已达到低、中、高全粘度系列,是市场上优秀的环烷基橡胶油,也是中国石油走向国际市场的无污染型产品和高级日用生活品类橡胶的理想橡胶油。产品的质量标准为Q/SY RH2077-2003,见表2。

KN系列橡胶油特别适用于合成橡胶中热塑弹性体SBS的充油及制鞋工业中的TPR粒料生产;也适用于丁苯橡胶、氯丁橡胶、天然橡胶、乙丙橡胶及着色橡胶制品的充油及加工;还适合于对颜色要求严格的橡胶制品。具有以下性能特点:

(1)优异的耐黄变性能,无色、无味、光安定性好;

(2)低温性能优良,不含任何降凝剂,倾点低;

(3)与橡胶的相容性好,环烷烃含量高,碳型结构CN大于40%,可大比例地充入橡胶中,如在SBS中填充量可达50%以上;

(4)应用面广,用于大部分的合成橡胶生产及橡胶制品的加工中;

(5)安全、环保,无芳烃,不损害健康和环境;

(6)产品性能可靠,原料资源稳定,在严格的质量控制下生产和储运。

KN系列产品主要用于国内岳化、茂化和燕化等合成橡胶厂SBS的充油生产,另有一部分用于热熔胶、TPR及高档橡胶制品的加工生产中。使这些橡胶厂生产出了高质量的纯白胶,改变了以往只能生产黄胶的局面。

1.3 KP系列石蜡基橡胶油的性能与特点

KP系列石蜡基橡胶油产品适合于三元乙丙胶的充油,也可用于IIR(丁基橡胶)、EPM(乙丙橡胶)、IR(聚异戊二烯橡胶)和一些热塑性橡胶。特别推荐用于要求气味小、颜色要求严格、耐热和光照性能好的橡胶制品。其中,KP6025橡胶油特别适合于三元乙丙胶的充油。在丁基橡胶和乙丙橡胶的加工中,还是低不饱和度的供体。在汽车橡胶配件、家用电器配件、新型建材、电线电缆等应用领域,石蜡基橡胶油系列产品具有非常出色的表现。质量标准为Q/SY RH2077-2003,见表3。

KP产品系列性能特点如下:

(1)饱和烃成分高:高度精制后的优质产品,在结构上含有至少60%以上的石蜡基碳原子,因而处于高度饱和态,预饱和型橡胶的相容性好,如在EPDM中可填充20%以上;

(2)色稳定性好:具有超低的芳烃成分,因而具有更好的抗氧化性和抗退色性能,良好的初始颜色和色稳定性也显示出该油品具有抗接触转移污染和耐紫外线褪色的性能;

(3)低温性能优良:倾点低、不含任何降凝剂;

(4)应用面广:用于大部分的饱和型合成橡胶生产,在汽车、家用电器橡胶配件和新型建材、电线电缆等应用领域,亦有非常出色的表现;

(5)芳烃含量低:可减少硫化剂的消耗从而降低成本;

(6)低挥发性:在能耗及用油量方面,符合环境保护要求,且节省费用开支;

(7)安全、环保:无芳烃,不损害人体健康及环境;

(8)产品性能可靠:原料资源稳定并在严格的质量控制下生产和储运。

KP系列产品主要为KP6025石蜡基橡胶油,目前该产品已用于国内乙丙胶的充油生产中,其品质优于太阳油公司及壳牌公司的同类产品,如表4所示。

1.4 KA系列芳香基橡胶油的性能与特点

KA系列芳香基橡胶油以辽河低凝环烷基原油馏分为原料制备而成,具有芳烃含量高、不含蜡以及优异的与橡胶相容性等特点,是轮胎等黑色橡胶制品最为理想的填充油。产品按100 ℃赛氏粘度分为7个牌号,质量标准为Q/SY RH2077-2003,如表5所示。

KA系列芳香基橡胶油广泛用于SBS(丁苯橡胶)合成及橡胶轮胎的加工,也适用于BR(顺丁橡胶)、NR(天然橡胶)等有色或黑色橡胶制品的加工。该产品系列具有以下特点:

(1)优异的与橡胶相容性:CA值高,可以提高合成橡胶生产和橡胶制品加工中的充油量,而不易产生油品渗出的情况;

(2)良好的加工性能:芳烃含量高,有助于加快混炼、提高生产效率、降低能耗,改善碳黑分散性能,有助于产品性能更好的连续一致性;

(3)石蜡含量低:在轮胎生产中,极低的蜡含量有助于保持其层压粘性,减少轮胎生产中的“开花”和“层压粘性”问题;

(4)低挥发性:减少硫化和混炼中的烟雾污染和挥发损失,改善工作环境。

2 橡胶油的选用原则

通常根据橡胶的种类、橡胶生产工艺及橡胶产品特点来选择适宜的橡胶油。表6列出了各类橡胶油对橡胶的适应性,可供选油参考。

3 橡胶油的储存及使用注意事项

3.1 橡胶油的储存与防护

(1)转运过程中应将所用容器、油罐、管线、阀门等认真清洗,防止互相污染;

(2)储存容器必须洁净、避光,尽量在户内或可控制的气候环境下储存;

(3)储存容器必须防水、防潮,防止杂质混入;

(4)运输过程中必须有明显标记,防止与其他石油产品混淆。

3.2 橡胶油的使用

(1)投入使用前,必须将设备内原来的油排出,并用新油将设备冲洗干净,以防引起油品颜色及油品质量稳定性的变化;

(2)不同牌号的橡胶油因与橡胶的适应性有差异,因此不宜混合使用;

(3)不同生产厂家生产的橡胶油必须先经过橡胶充油试验和橡胶使用性能的评定后才可以替换使用,最好不要混合使用。

4 结束语

近几年,随着国民经济的快速发展,我国橡胶的需求量持续增长,由此也带动橡胶油需求量的增长,因此橡胶油有着良好的发展前景。中国石油有着得天独厚的资源优势,加工手段齐全,工艺先进,为橡胶工业提供了大量的用油,对橡胶工业今后的发展起着重要作用。

收稿日期:2008-08-06。

作者简介:秦鹤年(1965-),男,高级工程师,1987年毕业于云南大学化学系,现在中国石油华北油销售分公司从事油销售技术服务工作,已公开30余篇。