技术应用
用加氢异构脱蜡基础油研制聚苯乙烯专用增塑剂
2017-05-04 11:35  点击:5321

  循。根据聚苯乙烯的使用点并结合生产工艺九blishing发表论文6篇rightsreserved.应用化学专业,现从事润滑油研究与技术服务工作,公开在聚苯乙烯的生产过程中,增塑剂是必须的原料之一。在生产高抗冲级聚苯乙烯(HIPS)和通用级聚苯乙烯(GPPS)中,增塑剂的作用是改善聚合物的流动性。增塑剂的质量直接影响产品的聚合程度和性能〔1,但目前我国几乎所有的聚苯乙烯装置使用的增塑剂除进口外,均为替代产品。替代产品来源不一,质量不稳定,给生产带来诸多不便,并影响聚苯乙烯的质量。

  加氢异构脱蜡基础油具有低粘度、低挥发度、高粘度指数、良好的氧化安定性等特点。本文报道了以加氢异构脱蜡基础油为主要原料,进行聚苯乙烯专用增塑剂的研制工作,研制出的增塑剂各项性能均满足技术标准的要求,可以替代国外同类产品。

  1聚苯乙烯增塑剂的技术标准我国聚苯乙烯装置由国外引进,国外厂家对装置所用增塑剂的技术标准见表1.表1聚苯乙烯增塑剂的技术标准项目质量标准试验方法外观白色无味液体目测馏出量(体积分数)色度/赛氏号折光系数(20C)倾点/C 2试验方法研制聚苯乙烯用增塑剂属于新产品开发,在研制过程中没有现成的模拟方法和规格标准可建立了3种聚苯乙烯氧化、老化模拟试验方法。

  2.1静态老化试验法采用静态和程序升温的方法,模拟增塑剂在装置中的本身老化、氧化情况。具体操作方法为:将100mL的试验样品置于100mL具塞量筒内,待烘箱温度升至160C后将量筒置于烘箱中,15min后盖上塞子,开始计时;Oh后在20min内将温度升至180C保持2h;然后在30min内将温度升至250C保持30min后结束试验。对试验后的油样进行Saybolt颜色分析,观察其颜色变化情况。色号越大,表明油样的抗老化、抗氧化性能越好。

  2.2动态氧化试验法采用高温动态氧化方法,并放入重约20g的铁丝作催化剂,模拟增塑剂在装置中与设备接触氧化。具体操作方法为:将80g试验油样置于玻璃盛样器内,并将重约20g、直径约2mm的铁圈放入油样中,然后将它们密封在一个旋转体中;将旋转体以与水平成30角的方向固定在175C的油浴中,并以100r/min旋转;在旋转的同时开始计时,4h后结束试验。对试验后的油样进行Saybolt颜色分析,观察其颜色变化情况。色号越大,表明油样的抗氧化性能越好。

  2.3氧弹氧化试验法0193润滑油氧化安定性试验法(氧弹法),测试增塑剂的抗氧化安定性能。

  3聚苯乙烯专用增塑剂的研制3.1参比油理化性能分析选用2种国外进口的市售油作为参比油,其理化性能见表2.表2参比油的理化性能项目参比油1参比油2外观白色无味液体色度/赛氏号折光系数(20倾点/闪点(开口)/C馏程/C初馏点终馏点3.2组分油的考察聚苯乙烯增塑剂的质量由基础油组分和功能剂共同决定,其中基础油组分起主要作用,其成分和性能对增塑剂质量有着直接影响。选用3种大庆加氢异构脱蜡基础油2CST、5CST、10CST作为考察对象,其理化性能见表3.从表3可见,选用的3种基础油的颜色、密度及凝点等均可满足要求,但基础油10CST存在馏分偏重、粘度偏大的问题,基础油2CST、5CST则馏分偏轻、粘度较小,2CST还存在闪点偏低问题。因此,要得到较好的基础油组分,需对基础油进行复配,复配考察结果见表4.表3基础油理化性能项目外观白色透明色度/赛氏号凝点/C一36闪点(开口)/C残炭,氧化安定性(旋转氧弹法)/min加剂前加入总氮含量/mg°kg碱性氮含量/mgDkg硫含量AagDmL1馏程/C初馏点终馏点表4基础油复配考察结果基础油(2C5T/5CSiyi0C5T)配比(质量分数)项目色度/赛氏号折光系数(20C)凝点/C闪点(开口)/C氧化安定性(旋转氧弹法)/min馏出量(体积分数)从表4分析结果可以看出,基础油经复配后,其颜色、折光系数和氧化性能均无明显变化,凝点、闪点也均可满足要求。加入基础油2CST后,其粘度可以满足要求,但馏出量受到了影响;基础油10CST加入量过多,则粘度偏大。根据上述考察结果,选用基础油10CST和5CST复配作为聚苯乙烯增塑剂的基础油组分。

  3.3增塑剂抗氧化、抗老化性能的研究增塑剂在聚苯乙烯装置中,由于受到长时间的连续高温以及与金属表面接触的影响,其自身会发生一系列氧化、老化反应,致使增塑剂变质、变色,甚至产生有毒物质附于聚苯乙烯表面,从而影响产品质量。因此,提高增塑剂的抗氧化、抗老化性能是产品开发的关键因素。

  选用2种抗氧剂A、B和2种高温防老剂CD,分别对它们的用量范围、复配规律进行了考察,结果见表5,从表5可知,在每个添加剂所选的3个加剂量中,旋转氧弹试验均表现出非常理想的结果,*低的诱导期为150min远远超出了参比油的结果。从静态老化试验结果看,抗氧剂A和防老剂C表现出良好的抗老化、抗氧化性能。

  从动态氧化试验结果看,抗氧剂A表现较好,抗氧剂B以及防老剂C二者性能相当,防老剂D表现*差。由于防老剂C本身有颜色,不宜多加。

  因此,选择抗氧剂A和防老剂C作为聚苯乙烯增塑剂的抗氧防老剂。

  从表5的13~16号4个试样考察结果可以看出,它们的静态老化、动态氧化以及旋转氧弹试验结果均好于参比油,具有较好的抗氧化、抗老化性能。综合考虑增塑剂的使用性能,选择静态老化和动态氧化试验结果均较好的13号试样作为研制增塑剂的配方组分。

  表5增塑剂抗氧化、抗老化性能考察结果添加剂增塑剂性能试验编号抗氧剂A抗氧剂B防老剂C防老剂D静态老化试验/赛氏号动态氧化试验/赛氏号旋转氧弹法/min一6参比油1参比油2 3.4研制的聚苯乙烯专用增塑剂性能考察将研制的增塑剂与参比油1及参比油2理化性能进行了对比考察,分析结果见表6.由表6数据可知,研制的聚苯乙烯专用增塑剂具有如下特点:粘度更适合于技术标准要求;具有较好的低温流动性能,倾点更低;馏程更窄;从静态、动态以及旋转氧弹试验结果看,研制的增塑剂具有很好的抗氧化、抗老化性能。其各项性能均可满足技术标准的要求,完全可以替代国外进口的同类产品。

  表6研制的增塑剂与参比油理化性能对比项目参比油1参比油2研制的增塑剂项目参比油1参比油2研制的增塑剂外观白色透机械杂质,无明液体水含量,无铅含量/mg°kg1未检出色度/赛氏号砷含量/mg.kg1未检出易碳化物通过折光系数(20固态石蜡通过倾点/紫外吸光度(281nm)闪点(开口)C腐蚀试验(100C3h)级馏出量(体积分数)硫酸显色试验通过未通过通过硝基萘试验未通过通过2位C静态老化试验/赛氏号动态氧化试验/赛氏号水溶性酸碱无氧化安定性(旋转氧弹法)/min 4结论以2种性能较好的加氢异构脱蜡基础油5CST和10CST作主要组分油,添加抗氧剂A和防老剂C,研制出聚苯乙烯专用增塑剂。

  研制的增塑剂粘度更符合技术标准要求,并具有较好的低温流动性,馏程较窄,可满足聚苯乙烯生产的要求。

  研制的增塑剂具有很好的抗氧化、抗老化性能。

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