环烷油的制备

【背景及概述】^[1][2]

芳烃油与橡胶相容性良好并能够赋予轮胎良好的抗湿滑性能，被国内外充油橡胶和轮胎企业广泛应用，但随着国外发达国家对其毒害性研究的深入，芳烃油中含有致癌性多环芳烃，会对人体和环境造成危害的问题已得到公众的认同。欧盟关于在轮胎生产中禁用芳烃油等有毒橡胶填充油的指令已于2005年年底出台，并于2010年1月1起在轮胎生产中全面禁止使用有毒橡胶油。因此，充油橡胶和轮胎行业中用芳烃油的替代品的生产和应用引起了橡胶油生产企业和轮胎生产商的高度关注。目前芳烃油替代品是处理芳烃油，但因处理芳烃油制作工艺复杂、成品收率低、价格昂贵，使之在轮胎行业的应用受到了限制。环烷油虽然在极性上与芳烃油相比略有不足，但是比石蜡基油品却又高出很多，与同样具有较强极性的天然橡胶(NR)和丁苯橡胶(SBR)有着较好的相容性。环烷油具有饱和环状碳链结构，其环上通常还连接着饱和支链，这种结构使得环烷油既具有芳烃油的部分性质，又不含法规所限制的毒性。

【理化性质】^[1]

注：1)CA，CN和CP分别表不芳烃、环烷烃和链烷烃中碳原子数占整个分子碳原子总数的百分数。

【应用】^[2]{3}

     环烷油具有饱和环状碳链结构，具有低倾点，高密度、高粘度、无毒副作用等特点，而且在它的环上通常还会连接着饱和支链。因为这种结构，使环烷油既具有芳香烃类的部分性质，又具有直链烃的部分性质，又由于环烷油来自天然石油，有价格低廉、来源可靠等优点，决定了环烷油能够在许多领域有着特殊的用途。其应用举例如下：

1. 制备一种高光泽改性聚苯乙烯。包括丁苯橡胶、环烷油、聚苯乙烯（GPPS）、颜色剂以及助剂，所述丁苯橡胶的与环烷油的质量比为1：0.8～1.2，上述两者的混合物与聚苯乙烯（GPPS）的质量比为1：3～4.6。通过采用上述技术方案，丁苯橡胶应用广泛，取材方便且价格低廉，且其耐磨性、耐热性、耐老化性以及硫化速度相较于天然橡胶更为优良，环烷油具有高密度、高粘度、无毒副作用等优点，其具有较高的溶解力，在与丁苯橡胶混合时具有优良的兼容性，再就是环烷油来自天然石油，不仅对环境友好且来源可靠价格低廉。

选用聚苯乙烯（GPPS）流动性好，加工性能好，易着色，成型稳定性好，其透明度好，加入环烷油作为填充油，然后再加入丁苯橡胶解决改性聚苯乙烯成品的强度问题，使得透明的聚苯乙烯在加工后具有较为优良的高光泽度，将丁苯橡胶与环烷油在质量比为1：0.8～1.2的范围内混合后，两者能够充分的混合，在加入聚苯乙烯（GPPS）之后，丁苯橡胶与聚苯乙烯（GPPS）能够充分的混合溶解，在保证各个组分充分兼容的情况下，且其各个组分之间的有效结合能够降低成品的成本。

2. 制备一种高弹性高光泽热塑性弹性体。包括基体，所述基体包括弹性体本体，所述基体还包括能够与弹性体本体加热熔融的环烷油层、石蜡油层、高光助剂层和抗氧层，所述环烷油层设置在弹性体本体的顶部，所述石蜡油层设置在环烷油层的顶部，所述高光助剂层设置在石蜡油层的顶部，所述抗氧层设置在高光助剂层的顶部。进一步地，所述高光助剂层为六甲基二硅氧烷或三乙基硅醇。应用本实用所提供的一种高弹性高光泽热塑性弹性体，其有益效果是：基体还包括能够与弹性体本体加热熔融的环烷油层、石蜡油层、高光助剂层和抗氧层，高光助剂层的设置使弹性体在保证弹性的基础上增加了光泽度，能够广泛应用于汽车内饰件、玩具、工具握手、鞋材等行业。

【制备】 ^[4]

方法1：一种环烷油的生产方法，包括如下步骤：

1）溶剂抽提：将环烷基原油的减压馏分油与溶剂混合均匀，然后进行恒温沉降分层，将分层后的上层液体经减压蒸馏回收溶剂后得到精制油；步骤（1）中所述溶剂选自糠醛、苯酚、N-甲基吡咯烷酮、N-甲酰基吗啉或二甲基亚砜中的一种或两种以上任意比例的混合物；所述溶剂与环烷基原油的减压馏分油的体积比（0.5～5）:1，该范围内萃取效果好；温沉降的温度为40～110℃，温度过低的话沉降速度慢，过高的话精制油的收率低，还增加了能耗。减压蒸馏的压力为1Torr～100Torr。

2）加氢精制：往步骤（1）中得到的精制油中加入加氢催化剂，通入氢气进行加氢精制反应，反应后即得到无色透明的环烷油。

步骤（2）中，所述加氢催化剂可以是市售的柴油、馏分油加氢精制催化剂，例如RN-32，FH-98等；所述加氢催化剂与精制油的重量比为（0.05～0.5）：1；所述加氢精制反应中，加氢的压力为5～20MPa，温度为300～450℃，反应时间为0.5～4h。本发明方法所制得的环烷油苯并芘小于1ppm，8种多环芳烃化合物总量小于10ppm，完全满足欧盟的环保要求，CN值在50%左右。

方法2：采用全氢法高压加氢工艺来生产环烷油，工艺流程为加氢处理-常压汽提-临氢降凝-加氢补充精制-常减压分馏，以环烷基原油减二、减三线馏分为原料，生产出的环烷油水白、无味，环烷碳比例在40%以上。

【主要参考资料】

[1] 王玉海, 王伟. 国产环烷油在环保轮胎配方中的应用[J]. 轮胎工业, 2012, 32(2): 93-97.

[2] 涂光权.一种高光泽改性聚苯乙烯及其制备方法CN201410022045.9  ，申请日2014-01-19

[3] 刘池茂;鲍海程;王宁;高伟;冯震;彭科. 一种高弹性高光泽热塑性弹性体. CN201520459087.9，申请日2015-06-23

[4] 徐骏;廉勇;张洁;张斌;孙研;曹路.一种环烷油的生产方法 . CN201310301456.7 ，申请日2013-07-18