地沟油制备橡胶胶片隔离剂*

张 恒，张 天，李素香，殷树梅**

(1.青岛科技大学 化工学院，山东 青岛 266042 ；2.齐鲁工业大学 制浆造纸科学与技术教育部重点实验室，山东 济南 250353)

橡胶胶片隔离剂是一种橡胶加工助剂。在橡胶制品的加工过程中,由于胶料的黏性会影响胶料加工，特别是加热后的胶料产生黏连，从而会使胶片的贮运发生困难。因此,在搬运混炼胶片前、挤出预热胶片前、切割和搬运衬布压延胶片前,需要在胶片的表面涂上一层隔离剂,防止胶片互相黏连[1]，国外称之为“内润滑剂”[2]。

最早的隔离剂是把硅胶溶于汽油中制得,这种方法生产不但产品毒性大危害人体健康,而且还容易发生爆炸等安全事故，所以很快就被用滑石粉为原料的第二代隔离剂所取代。虽然使用滑石粉矿物质成本较低,但这种隔离剂在水中容易沉淀，滑石粉颗粒分散在橡胶产品中影响其强度和密封性能,而且在生产过程中产生粉尘污染,危害人体健康和污染环境[3]。

用地沟油研制新型橡胶胶片隔离剂,是将地沟油除去杂质后,其中的主要成分脂肪酸酯[4-5]通过加入催化剂,然后在一定温度下反应,得到水溶性的橡胶隔离剂。这种新型液体隔离剂,利用地沟油为原料,成本较低,实现了废弃物的高值利用；同时这种隔离剂在橡胶生产时操作环境无粉尘污染,是一种新型环境友好型功能化橡胶隔离剂。

1 实验部分

1.1 实验原料

地沟油：工业级，已通过除杂预处理，青岛十方生物能源有限公司；乙醇胺：工业级，茂名石化实华股份有限公司；氢氧化钠：质量分数96%，南京化学试剂有限公司；AES：工业级，浙江传化进出口有限公司。

1.2 实验步骤

(1) 准确称取一定量地沟油、乙醇胺、氢氧化钠、AES(其中NaOH、乙醇胺均为质量分数30%的溶液，下同)，按一定顺序加入到三口烧瓶中并不断搅拌，上升到一定温度加入不同物料，反应一段时间后得到生成物；

(2) 将上述得到的隔离剂取一定量，按比例溶解，测定其各项指标，包括w(固体)、泡沫高度、pH值、灰分、隔离效果等；

(3) 泡沫高度测量方法：取1 g淡棕黄色生成物于100 mL量筒中，加水至50 mL，上下来回剧烈晃动20次，观察泡沫高度。要求高度不得超过12 cm；

(4)w(固体)测定方法：取样2 g于烘干称量瓶中，在分析天平中进行称量，放入烘箱，设定温度100 ℃，2 h后取出，再次称量，计算w(固体)；

(5) 隔离效果测定方法：剪取长20 cm，宽1 cm，厚0.5 cm橡胶条若干，将其放入水中加热到80 ℃，取出，其中一个作对比实验，剩余的擦干表面，涂抹一定稀释比例隔离剂后，对折挤压一段时间(以天为单位)，胶片越容易弹开，说明该比例隔离剂隔离效果越好。

2 结果与讨论

橡胶隔离剂的技术指标见表1。

表1 橡胶隔离剂技术指标

2.1 m(NaOH)∶m(地沟油)对产物物性的影响

m(NaOH)∶m(地沟油)对产物物性的影响见表2。

表2 m(NaOH)∶m(地沟油)对产物物性的影响

以得到的产物中有没有油状物来说明反应是否完全，由表2可见，m(NaOH)∶m(地沟油)=2∶1、1∶1时没有油状物出现，但生成的产物在反应容器中黏度较大，呈块状不能搅拌，因此使用单一碱不能满足产物物性和加工的要求。

2.2 m(乙醇胺)∶m(NaOH)对产品性能的影响

混合后的碱溶液是指乙醇胺和氢氧化钠混合溶液。在实验中碱溶液和地沟油发生皂化反应，地沟油中的油酸被皂化成油酸钠(固态)或油酸乙醇胺酯(液态)[6]。不同的m(乙醇胺)∶m(NaOH)对产物性能影响见表3。

由表3可见，氢氧化钠皂化的产物黏度大、不适宜工业大生产，而乙醇胺效果好，但成本高，所以碱溶液可以使用乙醇胺及氢氧化钠溶液的混合液。碱溶液中m(乙醇胺)∶m(NaOH)=1∶1情况下，所得的产物性能好，状态稳定，隔离效果好。

表3 不同的碱溶液配比对隔离剂性能的影响

2.3 温度对产品性能的影响

温度对产品性能的影响见表4。

表4 温度对产品性能的影响

由表4可见，最终温度控制在90～97 ℃比较合适，所生成产物无油状物，在此反应温度下反应物反应比较充分。

2.4 pH值对隔离剂性能的影响

实验中的产物等均呈碱性[7]，因此生产出的隔离剂乳液也呈碱性。通过调节pH值检测隔离效果，pH值对隔离剂性能的影响见图1。

pH图1 pH值对橡胶隔离剂性能的影响

由图1可以看出，pH值过大则腐蚀橡胶制品，加速溶胀或老化失去橡胶制品应有的性能，当pH=7.5～8.5，效果良好。因此选择制备橡胶隔离剂的最佳pH≈8。若偏高或者偏低都会对胶料的隔离效果产生影响，且影响产品稳定性。

2.5 m(隔离剂)∶m(水)对隔离效果的影响

根据实验结果，将最佳条件下得到的w(固体)=30%，隔离剂分别按m(隔离剂)∶m(水)=1∶5、1∶8、1∶10、1∶12、1∶15、1∶18、1∶20的浓度配制隔离液。

分别对配制好的各种隔离液作隔离效果测试，得到隔离效果见图2。

m(隔离剂)∶m(水)图2 m(隔离剂)∶m(水)对隔离效果的影响

由图2可见，m(隔离剂)∶m(水)=1∶12的水溶液就有很好的隔离效果，并且具有最佳稀释度，考虑到使用成本的问题，在生产使用时，按m(隔离剂)∶m(水)=1∶12比例配制隔离液最佳。

3 结 论

由最佳条件m(乙醇胺)∶m(NaOH)∶m(地沟油)=1∶1∶4；温度97 ℃，pH=8.0时制备出地沟油橡胶隔离剂，将w(固体)=30%的样液以m(隔离剂)∶m(水)=1∶12比例配置就有很好的隔离防黏效果。此隔离剂减少了环境污染，且应用成本相对较低，近4元/千克，远远低于烷基磺酸钠类隔离剂。

参 考 文 献：

[1] 明双喜,张秀真.“地沟油”的检测鉴定及回收利用概况[J].粮油食品科技，2012(7):10-12.

[2] 明双喜,吴裕健.“地沟油”问题浅析及其检测鉴定和回收利用的研究概况[J].山东食品发酵，2012(6)：11-13.

[3] 惠炳国,王振太,王培义，等.TAKINA TK-601粉状隔离剂应用[J].中国橡胶，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] 陈云进.地沟油等餐厨废弃物污染综合整治对策措施研究[C]//中国环境科学学会.中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)：2011年卷,北京：中国环境出版社，2012：7-9.

[7] 王建民,章杭东,徐世传.橡胶胶片隔离剂的应用研究[J].橡胶科技市场，2007(4)：11-25.