专利名称：橡塑料合成材料的制作方法
发明领域本发明是关于一种高分子聚合物，特别是一种室温下具有抗撞击力的橡胶与塑料聚合物发明背景说明目前生产橡胶轮胎，主要是以例如70％人造橡胶聚合物(即丁苯橡胶，Styrene-butadiene rubber)和30％的天然橡胶混合而成。其中丁苯橡胶是由苯乙烯单体与丁二烯单体聚合，不同的轮胎制造厂商，分别依照各自独特的配方比例，调配比率各自不同的苯乙烯和丁二烯，制造出材料强度符合个别要求的轮胎。
但是各种轮胎共同面对的问题是报废后怎处理，才不会对环境造成污染。一方面，燃烧轮胎会产生有毒气体，在焚化炉里释放的热能，也减损焚化炉的寿命。如果是把轮胎切碎、胶合，来铺设运动场跑道或者柏油路面，也只是暂时把橡胶粒黏着在跑道或路面里，一旦受到摩擦而脱离胶材，仍然造成环境污染，还因为已经粉碎，不能做二次资源回收使用。
另方面，聚合物研究界一直尝试着让橡胶和塑料聚合。但是如果在过程当中增加添加物、化学催化剂或者触媒，无论是在制造过程里、或者所构成的聚合物都可能含有高污染物质。所以目前市面上并没有见到橡胶和塑料聚合材料的产品。
发明概要本发明的主要目的在提供一种室温下具有抗撞击力的橡胶与塑料聚合物。
本发明的另一目的在提供一种不添加化学催化剂或触媒的橡胶与塑料聚合方法，使该材料符合环保要求。
本发明的又另一目的在提供一种运用废轮胎与塑料聚合的制造方法，制造出材料特性优于塑料原料的聚合物，以有效利用回收的废轮胎。
故本发明的聚合物为一种丁苯橡胶与塑料材料的聚合物，该塑料材料系选自下列集合，该集合包括高密度聚乙烯、聚丙烯、低密度聚乙烯(LDPE)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚丁二烯(PB)。
本发明的主要功效是单纯采用废轮胎与塑料料加温增压，合成新聚合物，而将废轮胎完全回收利用，减少环境污染。尤其所获得聚合物的材料特性优于塑料原料，更增加此聚合物的应用弹性。
本发明的技术、特征与所达成的效果，将在以下参考图与对应的较佳实施例中详细说明。
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明，附图中图1.是多槽高分子分解聚合机剖视示意图。
图2.是搅拌器轴向视图。
图3.是依照本发明第一较佳实施例制成的废轮胎粉粒与聚乙烯聚合产品的X光分析图。
图4.是依照本发明第二较佳实施例制成的废轮胎粉粒与聚丙烯聚合产品的X光分析图。
发明详细说明本发明第一实施例是将废轮胎与高密度聚乙烯(HDPE)聚合，为说明起见，操作过程如图1，是在多槽高分子分解聚合机1中进行。当然，也可以在单槽高分子分解聚合机里进行。
首先，是把回收的废轮胎磨成粉末状，为使接触面积加大，磨出橡胶粉粒的颗粒必须小于120目(mesh)，而且为方便搜集加工，颗粒最好大于20目，在本例中是以30目为例。
如图2所示，当重量百分比例约20％的橡胶粉粒与80％的聚乙烯从进料口2被加入多槽高分子分解聚合机1后，聚合机1中的螺旋状搅动器10旋转加压，使聚合机1内压力达到200至1500psi，在本例中为1200psi。并由一装设于聚合机1的感热装置(图未示)感测聚合机1的温度，回馈控制热交换器3放热，将聚合机1内温度控制在华氏400至420度的范围。原料在聚合机1内受高温高压作用并保留16秒。经过初步搅动、撞击与切变作用，原料吸收热能分解，分子溶解后，很快聚合成为橡塑料材料。此处的搅动器10不仅可以是单轴，亦可为双轴或多轴的态样。
黏稠状的聚合物最后从出料口4挤出，经过成型、冷却及切粒，获得本发明所揭露的橡塑料聚合物颗粒。当然，橡塑料聚合物不仅可制成橡塑料颗粒，来替代聚乙烯颗粒而生产喷射模或挤压模产品；也可以直接进入挤压模制成产品。
当聚乙烯(PE)与轮胎丁苯橡胶反应产生聚合作用时，化学程序聚合反应的机理结构如下丁苯橡胶+聚乙烯→聚乙烯丁苯橡塑料
其中，M代表丁苯橡胶的混合率，N代表PE的混合率，M+N＝100％，W乘上最大括号内的分子量总数，就是橡塑料聚合后的产品总重量(Wx＝the total weight of production)。
将高密度聚乙烯(HDPE)与废轮胎橡胶(SBR)粉粒，以不同比例混和，经过上述过程增压加温，可以获得不同比例的合成材料。在不同温度下，依照IZOD，notched Charpy的方式测试，作出的抗撞击力测试结果如表1所示表1.
比较实验结果可以看出，以70％的回收高密度聚乙烯和30％的废轮胎橡胶，以及60％的回收高密度聚乙烯和40％的废轮胎橡胶聚合的材料，在室温下具有抗撞击力。
至于上述聚合材料在硬度、应力与应变力方面的测试结果，如下表2所示
表2.
都符合美国标准材料测试ASTM D 638的标准。
上述材料挠曲性及流速的测试结果，如下表3所示；表3.
其挠曲性符合美国标准材料测试ASTM D 790；流速符合美国标准材料测试ASTM D1238。
经过上述比较测试，可知聚合所得的聚乙烯丁苯橡塑料的材料性质可以替代原本的聚乙烯。
取上述废轮胎橡胶与聚丙烯(PP)聚合反应，化学程序聚合反应的机理结构如下
丁苯橡胶+聚丙烯→聚丙烯丁苯橡塑料在本实施例分别以80％聚丙烯与20％的废轮胎橡胶、以及70/30、60/40比例混合，其中废轮胎橡胶粉粒的大小为40目，聚合机内温度设定为华氏400度，在聚合机中保留12秒制造而成。
表4.
采用IZOD，notched Charpy测试可知，70％回收聚丙烯和30％废轮胎橡胶，60％回收聚丙烯和40％废轮胎橡胶，在室温下同样具有抗撞击力，且特性符合美国标准材料测试ASTM D256。其硬度、应力与应变力的测试结果，如下表5所示表5.
都符合美国标准材料测试ASTM D 638。
至于挠曲性、及流速的测试结果，如下表6所示表6.
挠曲性符合美国标准材料测试ASTM D 790。流速符合美国标准材料测试ASTM D 1238。
经过上述比较测试，可知聚合所得的聚丙烯丁苯橡塑料的材料性质可以替代原本的聚丙烯。
由于在整个过程当中，完全没有加任何添加物、化学催化剂触媒、或含毒性物质。所生产出橡塑料粒，不仅可替代PE和PP，其中更有部分配比具有超越PE和PP的材料性质。尤其塑料与橡胶的混合比率，可以依照产品的实际需要进行调整，橡塑料混合调配比率由15％至85％，温度控制一般是在华氏280度到450度间。
上述聚合物的颗粒，在X光分析时，可以获得如图3及图4的结果。其中，图3所测试的样品为含80％回收高密度聚乙烯的聚乙烯丁苯橡塑料，图4则为测试含70％回收聚丙烯的聚丙烯丁苯橡塑料的结果。
图3曲线左边为高低不平的部分，右边较为平直，分别显示此合成材料同时具有晶态与非晶态结构。由于晶态聚合物的特性是伸展性高、挠曲性高、硬度高、和抗蠕变；而非晶态聚合物则对材料的热固性有重要影响，造成高抗撞击性和低收缩率。图四同样表示出晶态与非晶态结构，另外左边的曲线与图三呈现出聚乙烯和聚丙烯分子结构间的化学成分差异。
当然，熟悉化工材料者可以轻易理解，除高密度聚乙烯及聚丙烯外，低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚丁二烯等，亦可分别聚合为聚苯乙烯丁苯橡塑料(RPS)、聚甲基烯酸甲酯丁苯橡塑料(RPMMA)、聚氯乙烯丁苯橡塑料(RPVC)、聚苯乙烯丁苯橡塑料(RPB)等。
经由本发明的揭露，可以把原先各自拥有不同化学键，而无法相互键连聚合的橡胶与塑料两种不同聚合物聚合成新聚合材料，有效突破目前绝大部分的聚合物无法相溶合的瓶颈。由此，创造出一独特的共聚合物，并且具有不同性质与特性的新材料。
橡塑料的优点-橡塑料颗粒质量与原生树脂(PP和PE等)类似，可取代原生树脂，用在挤压模和喷射模的材料。
-橡塑料材料是橡塑料分子键结合，能创造出多种优良特性与质量，包括均匀劲度、抗击性、耐久性、和尺寸稳定性(不变型性)。
-橡塑料材料具有抗紫外线、抗滑的特性。
-橡塑料材料，可完全以回收材料制成。
-橡塑料材料可加染深色色料，或涂上油性、水性乳胶和环氧性的漆料于产品表面。
-橡塑料材料可节省15％到25％制造时间。
-橡塑料材料在代替原生树脂生产线时，可节省能源使用约10％到25％。
橡塑料新合成材料可完全再回收利用与制造，更可与橡塑料新合成材料再次混合，仍然保持橡塑料新合成材料的原有特性。
权利要求
1.一种橡塑料合成材料，其特征在于该合成材料包含由丁苯橡胶与塑料材料聚合成的聚合物，该合成材料中丁苯橡胶重量含量为10.5％-59.5％，塑料材料为85％-15％，其中该塑料材料系选自下列集合，该集合包括高密度聚乙烯、聚丙烯、低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚丁二烯或其混合物。
2.一种生产权利1所述的橡塑料合成材料的方法，其特征在于该方法包括下列步骤a)将含丁苯橡胶的废轮胎研磨至小于20目的粉粒；b)将废轮胎粉粒以重量百分比为15％-85％，与85％-15％的塑料材料混合，其中该塑料材料系选自下列集合，该集合包括高密度聚乙烯、聚丙烯、低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚丁二烯或其混合物；以及c)加温增压该混合材料至一预定时间。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于该方法还包括冷却及切粒的步骤d)。
全文摘要
本发明涉及一种新的聚合物，主要是利用机械和热的作动，藉控制温度和压力，把橡胶与塑料的分子结构加热分解，经过高分子分离聚合机，重新聚合为新的高分子材料，而且可以形成颗粒状的橡塑料粒，作为生产喷射模或挤压模的产品原料，也可以直接挤压成型为产品。本发明的技术特征是在整个制造过程中，绝没有添加任何催化剂、触媒或其它化学品，最重要的是橡塑料合成新材料的产品可以完成回收再制。
文档编号C08L23/00GK1696184SQ20041003774
公开日2005年11月16日 申请日期2004年5月11日 优先权日2004年5月11日
发明者沈椿嶺 申请人:沈椿嶺