阅读说明：本技术 一种利用石油焦制备橡胶抗老化剂的方法 (Method for preparing rubber anti-aging agent by using petroleum coke ) 是由 陆建 于 2019-11-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用石油焦制备橡胶抗老化剂的方法,涉及化工技术领域,包括以下步骤：将石油焦粉碎至粒径为0-30um,备用；将环己烷、醋酸丁酯和环己醇机械均匀混合,升温后,再加入硬脂酸盐和硬脂酸溶解完全；向混合溶液中添加氧化锌、石油焦粉末、碳黑和氧化钛,机械搅拌均匀；将混合溶液采用超声处理,得到分散均匀的体系。本发明中通过将石油焦添加进橡胶抗老化剂中,既能够利用石油焦中天然存在的碳片作为吸收紫外线的成分,有效防止橡胶变老,又能够降低石油焦的处理费用一举两得；超声处理提高固体粉末表面活性,使固体粉末与有机溶剂实际接触面更大,从而破坏固体粉末之间的团聚效应,提高固体粉末在溶剂中的分散均匀度。(The invention discloses a method for preparing a rubber anti-aging agent by using petroleum coke, which relates to the technical field of chemical industry and comprises the following steps: pulverizing petroleum coke to particle size of 0-30 um; uniformly mixing cyclohexane, butyl acetate and cyclohexanol mechanically, heating, and adding stearate and stearic acid for complete dissolution; adding zinc oxide, petroleum coke powder, carbon black and titanium oxide into the mixed solution, and mechanically stirring uniformly; and (4) carrying out ultrasonic treatment on the mixed solution to obtain a uniformly dispersed system. According to the invention, the petroleum coke is added into the rubber anti-aging agent, so that the naturally-occurring carbon sheets in the petroleum coke can be used as components for absorbing ultraviolet rays, the rubber is effectively prevented from aging, and the treatment cost of the petroleum coke can be reduced; the ultrasonic treatment improves the surface activity of the solid powder, and the actual contact surface of the solid powder and the organic solvent is larger, so that the agglomeration effect among the solid powder is damaged, and the dispersion uniformity of the solid powder in the solvent is improved.)

一种利用石油焦制备橡胶抗老化剂的方法

技术领域

本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种利用石油焦制备橡胶抗老化剂的方法。

背景技术

橡胶氧化是指橡胶在使用过程中分子中基团与活性物质之间产生化学反应的过程。该 活性物质包括氧化剂、自由基等。其中氧化剂为橡胶在使用过程与外界接触到的氧化剂， 如氧气、过氧化物、氧化性酸等。氧化剂能够对高分子长链中具有还原性的基团进行氧化， 从而导致高分子链断裂，从而导致橡胶老化。自由基是指碳碳键或者碳氢键断裂，共用电 子对直接被化学键两端的原子平分，形成两个各自带有一个自由电子的原子，该带有自由 原子的电子能够作为活性物质将其余碳碳键或者碳氢键断裂。紫外线光照是橡胶老化的一 种非常重要的原因。紫外线具有很大的能量，该能量被碳碳键或者碳氢键吸收后，碳碳键 或者碳氢键断裂生成碳自由基和氢自由基，而碳自由基又能够进一步和碳碳键和碳氢键中 碳原子结合，这个过程会导致橡胶长链断裂，使碳链变短，使橡胶内部碳链无序，从而使 橡胶材料出现开裂，力学性能下降或者溶胀等情况出现，俗称橡胶老化。

石油焦是一种石油经裂解处理留下的黑色固体焦炭，石油焦内部含有大量矿物质和 碳，该碳以片状结构出现，类似于石墨烯，能够吸纳紫外线作用，而且石油焦中含有的矿物质是天然的增添橡胶力学性能的物质，所以将石油焦中添加到橡胶抗老化剂中，既能够实现废物再利用，降低石油焦处理成本，又能够提高橡胶的抗老化性，一举两得。但是目 前还没有相关方法的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用石油焦制备橡胶抗老化剂的方法，以实现将石油焦制 备成橡胶抗老化剂。

一种利用石油焦制备橡胶抗老化剂的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、将石油焦粉碎至粒径为0-30um，备用；

步骤二、将环己烷、醋酸丁酯和环己醇机械均匀混合，升温后，再加入硬脂酸盐和硬 脂酸溶解完全；

步骤三、向步骤二所得的混合溶液中添加增强辅助剂、抗氧化剂、石油焦粉末、碳黑 和氧化钛，机械搅拌均匀；

步骤四、将步骤三得到的混合溶液采用超声处理，得到分散均匀的体系。

作为一种优选方案，上述橡胶抗老化剂由以下质量份数组分组成：3-7份石油焦、1-5 份碳黑、1-5份氧化钛、1-5份环己烷、1-5份醋酸丁酯、1-5份环己醇、1-5份硬脂酸盐、1-5份硬脂酸、8-14份增强辅助剂和5-13份抗氧化剂。

作为一种优选方案，上述硬脂酸盐为硬脂酸钙、硬脂酸铝、硬脂酸锌或者硬脂酸镁中 的一种。

作为一种优选方案，上述增强辅助剂由以下质量份数组分组成：1-4份二氧化硅、1-4 份云母粉、1-4份石灰石、0.5-1份氧化锌、0.5-1份氧化钙和2-4份柠檬酸钙。

作为一种优选方案，上述抗氧化剂由以下质量份数组分组成：3-7份苯酚、1-3份苯甲酸和1-3份十二烷基硫酸钠。

作为一种优选方案，上述橡胶抗老化剂由以下质量份数组分组成：4-76份石油焦、2-4 份碳黑、2-4份氧化钛、2-4份环己烷、2-4份醋酸丁酯、2-4份环己醇、2-4份硬脂酸盐、2-4份硬脂酸、6-9份增强辅助剂和3-4份抗氧化剂。

作为一种优选方案，上述步骤一中石油焦粉碎后于烘箱中60-80℃烘干，采用酒精作 为研磨介质，酒精加入量为400-500g/kg,上述步骤二中加热至45-60℃，上述步骤三中机 械搅拌速率为150-180r/min。

作为一种优选方案，上述步骤三中超声处理包括两个阶段，第一阶段超声功率为15-18kHz，超声时间为25-30min，第二阶段超声功率25-30kHz，超声时间为100-120min。

作为一种优选方案，上述碳黑为粉末状，粒径为1-15um，上述氧化钛为粉末状，粒径为1-15um。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明中通过将石油焦添加进橡胶抗老化剂中，既能够利用石油焦中天然存在的碳片 作为吸收紫外线的成分，有效防止橡胶变老，又能够降低石油焦的处理费用一举两得。超 声处理提高固体粉末表面活性，使固体粉末与有机溶剂实际接触面更大，从而破坏石油焦 粉末之间的团聚效应，提高石油焦粉末在溶剂中的分散均匀度，使真正参与抗氧化的有效 石油焦粉末量增加。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显 然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本发明保护的范围。

实施例一

称量3g石油焦、1g碳黑、1g氧化钛、1g环己烷、1g醋酸丁酯、1g环己醇、1g硬脂 酸钙、1g二氧化硅、1g云母粉、1g石灰石、0.5g氧化锌、0.5g氧化钙、2g柠檬酸钙、 0.5g氧化钙和2g柠檬酸钙、3g苯酚、1g苯甲酸和1g十二烷基硫酸钠备用。

采用球磨机将石油焦球磨10h，采用酒精作为研磨介质，采用酒精作为研磨介质，酒 精加入量为400g/kg,所得粉末于烘箱中60℃烘干，过筛，得到粒径为0-30um的粉末备用； 将筛网上残留的粉末重新送入球磨机；

将环己烷、醋酸丁酯和环己醇机械均匀混合，加热至45℃，再加入硬脂酸镁和硬脂酸， 慢速机械搅拌直至硬脂酸镁和硬脂酸粉末溶解完全；向步骤二所得的混合溶液中添加二氧 化硅、云母粉、石灰石、氧化锌、氧化钙、柠檬酸钙、苯酚、苯甲酸、十二烷基硫酸钠、 氧化锌、石油焦粉末、碳黑和氧化钛，机械搅拌均匀，搅拌速率为150r/min；将步骤三得 到的混合溶液采用超声处理，超声处理包括两个阶段，第一阶段超声功率为15kHz，超声 时间为25min，第二阶段超声功率25kHz，超声时间为100min，得到分散均匀的体系。其 中碳黑为粉末状，粒径为1-15um，氧化钛为粉末状，粒径为1-15um。

实施例二

称量7g石油焦、5g碳黑、5g氧化钛、5g环己烷、5g醋酸丁酯、5g环己醇、5g硬脂 酸铝、5g硬脂酸、4g二氧化硅、4g云母粉、4g石灰石、1g氧化锌、1g氧化钙、4g柠檬 酸钙、1g氧化锌、1g氧化钙和4g柠檬酸钙、7g苯酚、3g苯甲酸和3g十二烷基硫酸钠备 用。

采用球磨机将石油焦球磨15h，采用酒精作为研磨介质，采用酒精作为研磨介质，酒 精加入量为500g/kg,所得粉末于烘箱中80℃烘干，过筛，得到粒径为0-30um的粉末备用； 将筛网上残留的粉末重新送入球磨机；

将环己烷、醋酸丁酯和环己醇机械均匀混合，加热至60℃，再加入硬脂酸铝和硬脂酸， 慢速搅拌直至硬脂酸铝和硬脂酸粉末溶解完全；向步骤二所得的混合溶液中添加二氧化 硅、云母粉、石灰石、氧化锌、氧化钙、柠檬酸钙、苯酚、苯甲酸、十二烷基硫酸钠、石 油焦粉末、碳黑和氧化钛，机械搅拌均匀氧化锌、石油焦粉末、碳黑和氧化钛，机械搅拌 均匀，搅拌速率为180r/min；将步骤三得到的混合溶液采用超声处理，超声处理包括两个 阶段，第一阶段超声功率为18kHz，超声时间为30min，第二阶段超声功率30kHz，超声时 间为120min，得到分散均匀的体系。其中碳黑为粉末状，粒径为1-15um，氧化钛为粉末 状，粒径为1-15um。

实施例三

称量4g石油焦、2g碳黑、2g氧化钛、2g环己烷、3g醋酸丁酯、3g环己醇、4g硬脂 酸锌、4.5g硬脂酸、3.5g二氧化硅、3.5g云母粉、2.5g石灰石、0.6g氧化锌、0.6g氧 化钙、3g柠檬酸钙、0.6g氧化锌、0.6g氧化钙、2.5g柠檬酸钠、3.5g苯酚、2.5g苯甲 酸和2.5g十二烷基硫酸钠备用。

采用球磨机将石油焦球磨12h，采用酒精作为研磨介质，采用酒精作为研磨介质，酒 精加入量为450g/kg,所得粉末于烘箱中70℃烘干，过筛，得到粒径为0-30um的粉末备用； 将筛网上残留的粉末重新送入球磨机；

将环己烷、醋酸丁酯和环己醇机械均匀混合，加热至50℃，再加入硬脂酸锌和硬脂酸， 慢速搅拌直至硬脂酸锌和硬脂酸粉末溶解完全；向步骤二所得的混合溶液中添加二氧化 硅、云母粉、石灰石、氧化锌、氧化钙、柠檬酸钙、苯酚、苯甲酸、十二烷基硫酸钠、氧 化锌、石油焦粉末、碳黑和氧化钛，机械搅拌均匀，搅拌速率为160r/min；将步骤三得到 的混合溶液采用超声处理，超声处理包括两个阶段，第一阶段超声功率为16kHz，超声时 间为26min，第二阶段超声功率26kHz，超声时间为115min，得到分散均匀的体系。其中 碳黑为粉末状，粒径为1-15um，氧化钛为粉末状，粒径为1-15um。

实施例四

称量6g石油焦、4g碳黑、3g氧化钛、4g环己烷、4g醋酸丁酯、3g环己醇、4g硬脂 酸镁、4g硬脂酸、3g二氧化硅、3g云母粉、3g石灰石、0.8g氧化锌、0.8g氧化钙、3g 柠檬酸钙、0.8g氧化锌、0.8g氧化钙、3g柠檬酸钙、6g苯酚、2g苯甲酸和2g十二烷基 硫酸钠备用。

采用球磨机将石油焦球磨14h，采用酒精作为研磨介质，采用酒精作为研磨介质，酒 精加入量为480g/kg,所得粉末于烘箱中75℃烘干，过筛，得到粒径为0-30um的粉末备用； 将筛网上残留的粉末重新送入球磨机；

将环己烷、醋酸丁酯和环己醇机械均匀混合，加热至55℃，再加入硬脂酸镁和硬脂酸， 慢速机械搅拌直至硬脂酸镁和硬脂酸粉末溶解完全；向步骤二所得的混合溶液中添加二氧 化硅、云母粉、石灰石、氧化锌、氧化钙、柠檬酸钙、苯酚、苯甲酸、十二烷基硫酸钠、 氧化锌、石油焦粉末、碳黑和氧化钛，机械搅拌均匀，搅拌速率为170r/min；将步骤三得 到的混合溶液采用超声处理，超声处理包括两个阶段，第一阶段超声功率为16kHz，超声 时间为29min，第二阶段超声功率28kHz，超声时间为110min，得到分散均匀的体系。其 中碳黑为粉末状，粒径为1-15um，氧化钛为粉末状，粒径为1-15um。

实施例五

称量6g石油焦、4g碳黑、4g氧化钛、3g环己烷、3.5g醋酸丁酯、4.5g环己醇、3.5g 硬脂酸钙、4.5g硬脂酸、3.5g二氧化硅、3.2g云母粉、3.8g石灰石、0.85g氧化锌、0.85g 氧化钙、3.8g柠檬酸钙、0.9g氧化锌、0.9g氧化钙、和3.8g柠檬酸钙、6.5g苯酚、2.8g 苯甲酸和2.8g十二烷基硫酸钠备用。

采用球磨机将石油焦球磨14h，采用酒精作为研磨介质，采用酒精作为研磨介质，酒 精加入量为490g/kg,所得粉末于烘箱中75℃烘干，过筛，得到粒径为0-30um的粉末备用； 将筛网上残留的粉末重新送入球磨机；

将环己烷、醋酸丁酯和环己醇机械均匀混合，加热至55℃，再加入硬脂酸钙和硬脂酸， 慢速搅拌直至硬脂酸钙和硬脂酸粉末溶解完全；向步骤二所得的混合溶液中添加二氧化 硅、云母粉、石灰石、氧化锌、氧化钙、柠檬酸钙、苯酚、苯甲酸、十二烷基硫酸钠、氧 化锌、石油焦粉末、碳黑和氧化钛，机械搅拌均匀，搅拌速率为175r/min；将步骤三得到 的混合溶液采用超声处理，超声处理包括两个阶段，第一阶段超声功率为17kHz，超声时 间为29min，第二阶段超声功率29kHz，超声时间为115min，得到分散均匀的体系。其中 碳黑为粉末状，粒径为1-15um，氧化钛为粉末状，粒径为1-15um。

实施例六

称量3.2g石油焦、1.2g碳黑、1.8g氧化钛、1.8g环己烷、1.5g醋酸丁酯、4.5g环 己醇、4.2g硬脂酸铝、4.2g硬脂酸、3.4g二氧化硅、3.4g云母粉、3.2g石灰石、0.9g 氧化锌、0.8g氧化钙和3.3g柠檬酸钙、0.9g氧化锌、0.78g氧化钙、3.7g柠檬酸钙、6.5g 苯酚、2.5g苯甲酸和2.5g十二烷基硫酸钠备用。

采用球磨机将石油焦球磨14h，采用酒精作为研磨介质，采用酒精作为研磨介质，酒 精加入量为490g/kg,所得粉末于烘箱中75℃烘干，过筛，得到粒径为0-30um的粉末备用； 将筛网上残留的粉末重新送入球磨机；

将环己烷、醋酸丁酯和环己醇机械均匀混合，加热至55℃，再加入硬脂酸铝和硬脂酸， 慢速搅拌直至硬脂酸铝和硬脂酸粉末溶解完全；向步骤二所得的混合溶液中添加二氧化 硅、云母粉、石灰石、氧化锌、氧化钙、柠檬酸钙、苯酚、苯甲酸、十二烷基硫酸钠、氧 化锌、石油焦粉末、碳黑和氧化钛，机械搅拌均匀，搅拌速率为170r/min；将步骤三得到 的混合溶液采用超声处理，超声处理包括两个阶段，第一阶段超声功率为17kHz，超声时 间为28min，第二阶段超声功率28kHz，超声时间为110min，得到分散均匀的体系。其中 碳黑为粉末状，粒径为1-15um，氧化钛为粉末状，粒径为1-15um。

将实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五、实施例六和对比例一、对比例二添加到丁苯橡胶制备原料中，所得成品分别命名为实验组一、实验组二、实验组三、实验组四、实验组五、实验组六、对比例一和对比例二，测量实验组一、实验组二、实验 组三、实验组四、实验组五、实验组六、对比例一和对比例二初始抗拉伸强度和抗冲击强 度，待橡胶制成后，使用人工老化仪，温度为90℃，紫外线辐射强度1.60W/m²，分别监 测老化时间为240h、360h和480h时橡胶材料的拉伸强度和抗冲击强度，如下表所示(Mpa) 由表可知，本发明提供的抗老化剂性能比对比例一和对比例二性能更加优异。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解 在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变 型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。