乙丙橡胶包装膜的评价
2015-06-09金春玉苑立强孙文秀宮立波王博刘振国
金春玉,赵 欣,苑立强,董 颖,孙文秀,宮立波,王博,刘振国,王 刚
(1.中国石油吉林石化公司 研究院,吉林 吉林 132021;2.中国石油吉林石化公司,吉林 吉林 132021;3.中国石油吉林石化公司 炼油厂,吉林 吉林 132022)
乙丙橡胶是需求增长最快的胶种,生产能力占全球合成橡胶总生产能力的10.2%,其产量、生产能力和消费量仅次于丁苯橡胶和聚丁二烯橡胶,位居世界七大合成橡胶品种中的第三位。2012年世界乙丙橡胶总产量约为121万t,其中三元乙丙橡胶占乙丙橡胶总量的85%。美国、西欧、中国和日本分别占世界乙丙橡胶消费量的23%、22%、20%和8%。美国是乙丙橡胶最大的输出国,其次是西欧、日本和韩国。国外市场预测,2020年全球乙丙橡胶需求将达到150万t。中国的乙丙橡胶进口量快速增长,是最大的进口国,进口量接近中国消费量的90%[1]。
乙丙橡胶系以单烯烃乙烯、丙烯共聚成二元乙丙橡胶(EPM);以乙烯、丙烯及少量非共轭双烯为单体共聚而制得三元乙丙橡胶。乙丙橡胶分子主链上,乙烯和丙烯单体呈无规则排列,失去了聚乙烯或聚丙烯结构的规整性,从而成为弹性体。由于三元乙丙橡胶二烯烃位于侧链上,因此三元乙丙橡胶不但可以用硫黄硫化,同时还保持了EPM的各种特性[2]。
国内EPM主要用于生产润滑油黏度指数改进剂,年市场容量在2万t左右,2012年进口量1.331 6万t,2013年进口量为1.708 6万t。吉林石化公司2012年EPM产量为0.715 5万 t,2013年产量为1.052 7万t,2014年产量为0.706 8万t。2015年吉林石化公司乙丙橡胶C线开始投用,计划产量1.2万t。
国内生产的EPM原来的包装内膜是聚乙烯材质,客户溶油时需要把EPM内膜扒掉,否则会有析出物。EPM门尼黏度低,性状黏软,较难扒膜,给客户生产带来很大困难;而国外的EPM包装内膜是溶于基础油的,不会析出,这样就省去了剥离包装膜的过程,省时省力。路博润公司所用的包装膜是在一定温度下可以溶于基础油,并在低温下无析出的。
乙丙橡胶包装膜分为乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、低密度聚乙烯(LDPE)及可溶性膜,关于包装膜方面的研发资料很多[3-14],但没有关于乙丙橡胶可溶性包装膜的文献资料。
本文通过对几种包装膜分别与乙丙橡胶J-0010混合进行油溶性实验,考察了包装膜的可溶性。选择一种可溶性包装膜进行定性和定量分析,为开发可溶性包装膜奠定了基础。
1 实验部分
1.1 原料
乙丙橡胶J-0010:工业品,吉林石化公司有机合成厂;乙醇:分析纯,市售;150N润滑油基础油:工业品,市售;国外1#包装膜、国外2#包装膜、J-0010包装膜、1#包装膜:吉林石化公司有机合成厂提供。
1.2 仪器设备
数字控温电热套:98-1-C 型,天津市泰斯特仪器有限公司;数显智能控温磁力搅拌器:SZCL-型,巩义市予华仪器有限责任公司;红外光谱仪:IR-Prestige-21型,日本岛津公司;核磁共振波谱仪:Bruker-700,德国Bruker公司。
1.3 实验方法
(1) 油溶性实验:将乙丙橡胶J-0010和包装膜剪成小块,按配方准确称量。将胶丝或胶粒、包装膜放入烧杯中,加入一定量的150N基础油。加热套升温到120~150 ℃,搅拌转速130 r/min,溶油时间4 h,基础油质量分数为90%,观察橡胶和包装膜溶解情况。
(2) 萃取实验:将包装膜剪成小块,按配方准确称量,用脱脂滤纸包好,称量好乙醇。将待测样品包在脱脂滤纸包内,放入索氏提取器提取管中,提取瓶内加入乙醇。加热套升温到180~200 ℃,加热提取瓶。萃取达到72 h,聚合物进行红外光谱分析和核磁共振碳谱分析。
1.4 分析测试
红外光谱分析参见《SADTLER谱库》;核磁共振碳谱按SH/T 1775—2012进行测试。
2 结果与讨论
2.1 油溶性实验
国内乙丙橡胶J-0010包装膜、国外1#包装膜、国外2#包装膜、1#包装膜分别与J-0010混合后进行油溶性实验,实验产品如图1和图2所示。实验条件:m(乙丙橡胶)/m(包装膜)=125,基础油质量分数为90%,温度为125 ℃,搅拌速度为130 r/min,搅拌时间为4 h。1-Y为国内乙丙橡胶J-0010包装膜;2-Y为国外1#包装膜;3-Y为国外2#包装膜;4-Y为1#包装膜。
图1 包装膜与J-0010混合后的油溶性实验产品对比图
图2 冰箱-20 ℃冷冻24 h产品对比图
从图1和图2可以看出,国内乙丙橡胶包装膜J-0010、国外1#包装膜、国外2#包装膜、1#包装膜与J-0010混合后在基础油中均全部溶解,常温下不透明,冰箱-20 ℃冷冻24 h均无析出。
2.2 包装膜分析
2.2.1 样品制备
选择国外2#包装膜进行72 h萃取实验,萃取后聚合物进行红外光谱分析和核磁共振碳谱分析。
2.2.2 定性和定量分析
国外2#包装膜聚合物红外光谱如图3所示,从图3可以清楚看出,771.53 cm-1处是α-烯烃1特征峰,719.45 cm-1处是α-烯烃2特征峰。
波数/cm-1图3 国外2#包装膜聚合物红外光谱图
国外2#包装膜聚合物的核磁共振碳谱分析结果见图4和表1。
δ图4 国外2#包装膜聚合物核磁共振碳谱图(13C)
表1 包装膜分析结果
从表1和图4可以看出,国外2#包装膜聚合物的组成w(α-烯烃1)为17.4%,w(α-烯烃2)为82.6%,主链结构为:
3 结 论
(1) 国内乙丙橡胶J-0010包装膜、国外1#包装膜、国外2#包装膜、1#包装膜分别与J-0010混合后的油溶性实验显示,这些包装膜油溶性好,冰箱-20 ℃冷冻24 h均无析出。
(2) 通过国外2#包装膜组成分析,确定了包装膜聚合物的组成w(α-烯烃1)为17.4%,w(α-烯烃2)为82.6%。
参 考 文 献:
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