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高压加氢橡胶油黄变原因及光、热稳定性改进研究

作　者: 刘妍
导　师: 刘福胜
学　校: 青岛科技大学
专　业: 化学工程
关键词: 高压加氢橡胶油光稳定性热稳定性
分类号: TQ330.38
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

2000年12月新疆克拉玛依石化公司三段高压加氢KN系列橡胶油产品顺利投产并立即受到用户的青睐，其明显的抗黄变性能优势也成为用户关注的焦点。与前期的中压加氢环烷基橡胶油相比，高压加氢环烷基橡胶油产品具有优良的初始颜色(赛波特颜色+30)、较低的芳烃含量(C_A为0)、较低的紫外吸收(260nm为＜0.2)和较高的环烷烃含量等特点，尤其表现在产品优异的起始赛波特颜色和光、热安定性能的大幅提高。但高压加氢的深精制工艺并没有彻底解决橡胶油产品在日光照射及加热条件下不变色的问题，随着产品大量投放市场，部分合成橡胶生产厂家及其下游的橡胶制品生产厂家反馈回来一个共同的问题：高压加氢环烷基橡胶油KN4010在高温(160℃)和日光照射条件下颜色稳定性差，易产生黄变现象；尤其在每年7～8月间由于日光的强烈照射其黄变现象更为明显；充油胶制品也易发生黄变，严重影响了高档纯白色SBS充油胶及其新品种产品的生产；同时，国外SBS纯白色胶的涌入也对国内市场造成很大的冲击。因此尽快寻找出橡胶油黄变的原因；建立测定橡胶油光、热稳定性试验方法；及时解决高压加氢环烷基橡胶油KN4010的光、热稳定性的问题；成为我们满足国内橡胶行业要求的当务之急，并具有重大的实际价值和理论意义。本文较系统的研究了高压加氢橡胶油的光、热稳定性问题。首先考察了高压加氢橡胶油在光、热条件下，其物理性质和化学组成的变化，找出其黄变的主要原因；其次建立了能够快速、准确地评定出橡胶油光、热稳定性的检测方法；然后通过试验室添加剂筛选、配比试验，确定了能够改善橡胶油光、热稳定性的最佳添加剂复合配方，从而为工业上解决橡胶油光、热稳定性问题提供了可行性方案。研究所得出的结果如下：(1)系统地研究了高压加氢橡胶油在连续紫外光照射后以及在160℃试验箱内放置若干小时后，油样的运动粘度、酸值、密度、硫含量、氮含量、碱性氮含量、260nm透光率和烃组成等的变化规律。实验测定结果表明：随着光照、加热时间的延长，橡胶油的颜色、酸值、分子量、运动粘度、以及密度均呈逐渐增加的趋势；260nm透光率、碱性氮含量略有下降；折射率、硫含量、氮含量基本保持不变。(2)薄层色谱及红外谱图分析结果表明：经过紫外光照射后，橡胶油的饱和烃含量降低，芳香烃和胶质的含量增加。而在高温受热后，橡胶油中的饱和烃和芳香烃含量呈现降低的趋势，胶质含量增加。(3)通过实验室研究，重点考察了影响高压加氢橡胶油紫外光稳定性测定方法重复性的几项试验因素：紫外灯光辐照强度、试验测试时间、试验样品器具、试样量、紫外灯与试验样品之间的距离等因素。建立了一个能够快速、明显区分不同工艺橡胶油光安定性、与日光照射试验结果的规律性相一致且重复性好的高压加氢橡胶油紫外稳定性测定方法。(4)通过实验室研究，重点考察了影响高压加氢橡胶油热稳定性测定方法重复性的几项试验因素：试验温度、试验测试时间、试验样品器具、试样量、试验仪器等因素。建立了一个能够快速、明显区分不同工艺橡胶油热安定性、并且重复性好的高压加氢橡胶油热稳定性测定方法。(5)通过实验室研究，考察了目前国内外比较好的紫外吸收剂和抗氧剂加入高压加氢橡胶油中后的单剂的效果，并通过添加剂的复合配比，确定了能够明显改善高压加氢橡胶油光稳定性和热稳定性的添加剂复合配方，减缓了高压加氢橡胶油的氧化深度，为优质高压加氢橡胶油的工业化生产提供了可行性方案，目前该方案已经用于中国石油克拉玛依润滑油厂的高压加氢环烷基橡胶油的生产过程中，创造了可观的经济效益。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
1 文献综述  10-18
  1.1 橡胶油的概念及作用  10-11
    1.1.1 橡胶油的定义  10
    1.1.2 橡胶油的应用领域  10-11
  1.2 国内、外橡胶油产品的发展历程  11-13
    1.2.1 国外主要橡胶油产品及质量介绍  11
    1.2.2 国内橡胶油主要产品及质量介绍  11
    1.2.3 克拉玛依环烷基橡胶油的研制发展过程  11-13
  1.3 加氢润滑油的性质特点及其研究进展  13-15
    1.3.1 加氢润滑油的性质特点  13
    1.3.2 加氢润滑油的光、热稳定性研究进展  13-15
    1.3.3 光、热稳定性评定方法的研究现状  15
  1.4 课题的来源、研究意义及主要研究内容  15-18
    1.4.1 课题的提出  15-16
    1.4.2 课题研究意义  16-17
    1.4.3 课题的研究思路和研究内容  17-18
2 高压加氢橡胶油黄变原因探索  18-25
  2.1 高压加氢橡胶油生产工艺  18
  2.2 日光安定性试验  18-21
    2.2.1 试验样品的制备  18-19
    2.2.2 日光照射试验条件及结果  19-21
  2.3 日光照射试验前后油样的理化性能变化  21-22
  2.4 日光照射试验前后油样的结构组成变化  22-24
  2.5 小结  24-25
3 高压加氢橡胶油紫外光稳定性试验方法的建立  25-42
  3.1 前言  25
  3.2 项目的提出及理论依据  25-28
    3.2.1 国内相关试验方法的弱点分析  25-27
    3.2.2 紫外稳定性测定方法的原理  27-28
  3.3 试验材料及设备  28-29
    3.3.1 试剂与材料  28
    3.3.2 仪器、设备  28-29
    3.3.3 试验室研究样品  29
  3.4 紫外稳定性最佳试验条件的筛选  29-37
    3.4.1 试样杯的选择  29-30
    3.4.2 试验时间的确定  30-33
    3.4.3 试验量的确定  33
    3.4.4 转盘转速的确定  33-34
    3.4.5 紫外灯功率的确定  34-35
    3.4.6 紫外强度波动对试验结果的影响  35
    3.4.7 紫外灯与转盘距离的确定  35-37
  3.5 紫外稳定性试验方法的验证试验  37-40
    3.5.1 试样中加入不同剂量紫外吸收剂后的试验区分效果验证  37-38
    3.5.2 不同工艺浅色橡胶油样的试验区分性验证  38-39
    3.5.3 试验结果平行性和重复性的验证  39-40
    3.5.4 橡胶油紫外光稳定性典型值的测定  40
  3.6 小结  40-42
4 橡胶油热稳定性测定法的建立  42-56
  4.1 前言  42
  4.2 方法原理  42
  4.3 原有热安定性试验方法弱点分析  42-43
  4.4 热稳定性试验部分  43-49
    4.4.1 试验样品的选择和准备  43-44
    4.4.2 试验仪器与材料  44-47
    4.4.3 试验条件  47-49
  4.5 试验方法的重复性、区分性和再现性验证  49-53
    4.5.1 平行性验证  49
    4.5.2 重复性验证  49-50
    4.5.3 区分性验证  50-53
    4.5.4 再现性验证  53
  4.6 橡胶油热稳定性的典型值  53-54
  4.7 热稳定性测定方法的应用  54-55
  4.8 小结  55-56
5 高压加氢橡胶油光、热稳定性改进研究  56-71
  5.1 调节工艺流程及工艺操作参数  56-61
    5.1.1 调节高压加氢环烷基橡胶油生产工艺过程  56
    5.1.2 工艺流程改变对橡胶油 KN4010光、热稳定性的影响  56
    5.1.3 不同方案生产的环烷基橡胶油 KN4010产品理化性质  56-59
    5.1.4 高压加氢处理段工艺条件改变对橡胶油 KN4010光、热稳定性的影响  59-61
  5.2 改进高压加氢橡胶油热稳定性添加剂的评选  61-65
    5.2.1 热稳定剂的选择  61-62
    5.2.2 抗氧剂评选试验  62-65
  5.3 改进高压加氢橡胶油光稳定性添加剂的评选  65-66
    5.3.1 紫外光稳定剂的选择  65-66
    5.3.2 紫外光吸收剂评选试验  66
  5.4 紫外吸收剂和热稳定添加剂复合配方研究  66-68
    5.4.1 加入复合添加剂后的热稳定性实验  66-67
    5.4.2 加入复合添加剂后的光稳定性实验结果  67-68
  5.5 工艺条件及工艺流程改变和加入复合添加剂对光稳定性的影响  68-69
  5.6 加入复合添加剂对高压加氢橡胶油理化性质的影响  69
  5.7 复合添加剂成本  69-70
  5.8 小结  70-71
结论  71-73
参考文献  73-75
附录  75-79
致谢  79-80
攻读学位期间发表的学术论文目录  80-81

高压加氢橡胶油黄变原因及光、热稳定性改进研究

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