专利名称：橡胶改性母粒的制作方法
技术领域：
本发明涉及橡胶改性母粒，特别涉及包含多晶硅工业废料四氯化硅的橡胶改性母粒。
背景技术：
目前，由废轮胎加工的橡胶粉，主要成分是橡胶及各种轮胎制造助剂，与其它材料相容性差，故影响其应用范围，必须经过活化处理，才能使其重获生胶性质，在一定程度上恢复粘性性质；活化后的橡胶粉可用于基质浙青改性、橡塑复合材料等领域。为了提高废橡胶颗粒的粘着性能，目前工业上活化废橡胶所采用的办法一是采用叔丁酚甲醛树脂为硫化剂、氯化亚锡为促进剂的硫化体系，用卤化的方法提高其硫化速度和粘性；二是在高温下用活化剂420(多烷基苯酚二硫化物)及增大氯化亚锡用量的方法来解决橡胶粘性及硫化速度，使废橡胶粉脱硫还原生胶粘附性质，继而保证与其它材料的混融性，达到对其它材料的改性目的。也就是说，常规的提高废橡胶颗料的粘着性能方法都是采用脱硫的办法来达到目的的，但是脱硫过程复杂，环境污染较重，同时也要耗费能源，十分不经济。同时，经过脱硫活化得到的废橡胶颗粒与基质浙青掺和是一个物理混合的过程，废橡胶颗粒没有发生化学胶溶，所制备的活化橡胶颗粒强度不好、耐溶耐候抗车辙性能差，不具备抗低温和耐氧化性能。多晶硅废料是生产多晶硅过程中产生的副产物，根据被氢化回收再利用次数及其它反应条件的不同，其成分有所不同，但主要成分都为四氯化硅，且约占废料总重量的99%，余量为其它杂质。据报道，生产1公斤多晶硅将产生10-15公斤的四氯化硅，1000吨/年的多晶硅厂一年生产的副产物四氯化硅将达到1-1. 5万吨，如果将这些四氯化硅简单水处理甚至排放，将会对环境保护造成巨大的压力，也增加了原料硅粉和液氯的消耗。考虑到多晶硅废料对环境造成的压力，为了节能减排，目前，通常的做法是对多晶硅废料中的四氯化硅进行氢化反应，回收再利用于多晶硅生产中。这种做法虽然能够在一定程度上减轻多晶硅废料对环境的危害，降低多晶硅生产中对原料的消耗，但是其回收处理难度高，增加了复杂的回收处理工艺和昂贵的回收处理设备，扩大了设备占地面积，使得回收处理成本高，让多晶硅生产丧失掉成本竞争力，这让很多企业无奈地选择对废料进行简单水处理甚至排放，不仅对环境造成巨大污染，还对废料中的四氯化硅造成了巨大浪费。所以，关于多晶硅废料的处理，目前已经成为制约我国多晶硅行业发展的瓶颈。若寻找一种方法，变废为宝，将它作为原料合成成一种对环境无污染、性能好且市场需求量大的材料，对多晶硅行业来说将具有里程碑式的重大意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的现有活化橡胶颗粒弹性和强度不高、不具备抗低温和耐氧化性能以及多晶硅废料处理的问题，提供一种改进的橡胶改性母粒。本发明多晶硅废料中四氯化硅可与活化橡胶粉发生氯化反应，得到橡胶改性母粒，该橡胶改性母粒成本低廉，具有良好的抗低温和耐氧化性能。为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案
橡胶改性母粒，包括活化橡胶粉、基质浙青、多晶硅废料，各组分的重量比例为活化橡胶粉基质浙青多晶硅废料=(90-105) (2-38) (1-30)，所述活化橡胶粉包括废旧轮胎粉和活化剂，所述废旧轮胎粉与活化剂的重量比例为(94-100) (2-10)。上述橡胶改性母粒中，不仅加入了基质浙青、活化剂对废旧轮胎粉进行改性，而且还加入了多晶硅废料，由于多晶硅废料中含有四氯化硅，四氯化硅可与橡胶颗粒发生氯化反应，有助于增加橡胶颗粒的强度，使所得橡胶母粒的整体性能得以改善。另一方面，基质浙青不仅具有活化橡胶粉的作用，而且可作为柔软剂和粘合剂，对多晶硅废料进行吸附、包裹以隔离空气，从而防止多晶硅废料吸附空气中的水份而分解氯化氢气体。优选的，上述橡胶改性母粒中，各组分的重量比例优选为活化橡胶粉基质浙青多晶硅废料=(90-100) (5-30 ) (1-20)。在上述比例范围内，本发明的橡胶改性母粒的性能较佳，本发明的橡胶改性母粒经基质浙青高温加热(200-250°C)混合稀释氯化，即可得到合成橡胶浙青，得到的合成橡胶浙青的5°C下延伸度为19-23cm，软化点为60-750C，25°C下的针入度为85-90，弹性恢复为69_88%，180°C旋转粘度为2. 00-3. 78，整体性能优于国家标准。优选的，上述橡胶改性母粒中，各组分的重量比例优选为活化橡胶粉基质浙青多晶硅废料=(95-100): (10-30 ): (5-15)。在上述比例范围内，本发明的橡胶改性母粒的性能较佳，本发明的橡胶改性母粒经基质浙青高温加热(200-250°C)混合稀释氯化，即可得到合成橡胶浙青，得到的合成橡胶浙青的5°C下延伸度为19-25cm，25°C下的针入度为83-92，软化点为62-80°C，25°C下的弹性恢复为72_90%，180°C旋转粘度为2. 00-4. 07，整体性能优于国家标准。
优选的，上述橡胶改性母粒中，各组分的重量比例优选为活化橡胶粉基质浙青多晶硅废料=100: (10-30 ) :(5-10)。在上述比例范围内，本发明的橡胶改性母粒整体性能效果最佳，本发明的橡胶改性母粒经基质浙青高温加热(200-250°C )混合稀释氯化，即可得到合成橡胶浙青，得到的合成橡胶浙青的5°C下延伸度为21-32cm，25°C下的针入度为74-90，软化点为70-90°C，25°C下的弹性恢复为80-95%，180°C旋转粘度为2. 58-4. 07，整体性能优于国家标准。
进一步的，上述橡胶改性母粒中，所述活化剂为己二醇或四甲基葵炔二醇。上述两种改性剂有助于提高橡胶粉的粘着性，而且有助于四氯化硅与橡胶颗粒发生氯化反应，有助于改善橡胶母粒的整体性能。进一步优选的，上述橡胶改性母粒中，所述活化剂为己二醇，所述废旧轮胎粉己二醇的重量比例优选为(94-96) :(4-6)。上述橡胶粉活化剂由废旧轮胎粉和己二醇组成，其中，己二醇是一种橡胶交联剂，化学组份为2，5- 二甲基-2，5-己二醇，英文名2，5-dimethyl-2, 5-hexanediol,分子式为C8H18O2，为白色粉状或片状，具有促进基质浙青和橡胶碳氢分子低温合成浙青的功能，能增加橡胶粉活化剂的渗透性。而且，根据本发明的实施例，在上述比例范围内，己二醇对废旧轮胎粉发生嵌合反应、四氯化硅与橡胶颗粒发生氯化反应的促进作用较佳。进一步优选的，上述橡胶改性母粒中，所述活化剂为四甲基葵炔二醇，所述废旧轮胎粉四甲基葵炔二醇的重量比例优选为100 (2-10)。上述橡胶粉改性剂由废旧轮胎粉和四甲基葵炔二醇组成，其中，活化剂四甲基葵炔二醇，是一种多功能非离子表面活性剂，化学组分为2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7- 二醇，分子式C14H26O2,为白色或微黄蜡状物，具有颜料分散能力强，优异的低泡性和适度的消泡功能，另外，四甲基葵炔二醇具有防止橡胶浙青改性剂从基质浙青中离析的作用，不需要脱硫工序即可赋予橡胶粉较高的粘着性，恢复其生胶性质。而且，根据本发明的实施例，在上述比例范围内，四甲基葵炔二醇对废旧轮胎粉发生嵌合反应、四氯化硅与橡胶颗粒发生氯化反应的促进作用较佳。上述橡胶改性母粒的制备方法，包括以下步骤
(1)、将基质浙青预热至120-160°c；
(2)、将活化橡胶粉与步骤(1)中的基质浙青按比例在捏合机中混合，在20-40°C温度下捏合；
(3)、按比例将多晶硅废料加入捏合机，使步骤(2)所得混合物对多晶硅废料在20-40°C温度下进行吸附、包裹，得到橡胶改性母粒。上述活化橡胶粉和多晶硅废料的捏合温度较低，多晶硅废料与活化橡胶粉及基质浙青的镶嵌结合反应作用较温和，而活化橡胶粉与基质浙青的混合物起到了对多晶硅废料吸附、包裹从而隔离空气的作用，同时，四氯化硅可与活化橡胶粉发生氯化反应，有助于增加活化橡胶粉的强度。与现有技术相比，本发明的有益效果
本发明的橡胶改性母粒由活化橡胶粉和多晶硅废料组成，其中多晶硅废料的四氯化硅作为氯来源，可与活化橡胶粉发生氯化反应，使橡胶改性母粒的性能得以改善，有助于增加活化橡胶粉的强度。本发明的多晶硅废料中的四氯化硅可与活化橡胶粉反应，有助于改善橡胶改性母粒的性能。基质浙青可增加橡胶改性母粒的柔软性和粘合性；另一方面，活化橡胶粉又可对多晶硅废料进行吸附、包裹以使其隔离空气，避免了多晶硅废料吸附空气中的水份而分解氯化氢气体，同时也提高了本发明橡胶改性母粒的抗低温性和耐氧化性能。本发明的橡胶改性母粒的制备方法是将基质浙青预热至120-160°C后，按比例向盛有活化橡胶粉的捏合机内加入基质浙青，边加边捏合，保持半湿润状态捏合；将多晶硅废料按比例加入到捏合机，在20-40°C温度下进行捏合，得到橡胶改性母粒。本发明的橡胶改性母粒的制备方法捏合工艺温度低，多晶硅废料与活化橡胶粉及基质浙青的氯化反应作用较温和，而活化橡胶粉与基质浙青的混合物起到了对多晶硅废料吸附、包裹从而空气隔离的作用，使多晶硅废料不会因吸附空气中的水份而分解氯化氢气体。本发明的橡胶改性母粒制备方法工序简单，无三废公害，环保，更重要的是，将橡胶、多晶硅工业的废料变废为宝，所得到的橡胶改性母粒的抗低温性和耐氧化性能较好。本发明橡胶改性母粒经基质浙青高温加热(200-250°C)混合稀释氯化，即可得到合成橡胶浙青，按相关国家标准检验，所得合成橡胶浙青延伸度为5°C延伸度为13-32cm，25°C下的针入度为74-100，软化点为60-90°C，25°C下的弹性恢复为67_95%，180°C旋转粘度为2.00-5.00。整体性能优于国家标准。本发明的橡胶改性母粒，也可利用硫化工段模具在高温下与其他橡胶混炼、硫化或与塑料混炼氯化制成橡塑制品。用户可结合橡塑制品技术要求比对检验效果，灵活配方。
具体实施例方式下面结合试验例及具体实施方式
对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。实施例1
本实施例列举的橡胶改性母粒，它是由以下重量比的组份组成活化橡胶粉100kg，基质浙青10kg，多晶硅废料1. ^g，所述活化橡胶粉由如下重量比的组份组成废旧轮胎粉96kg，己二醇 4kg。所述多晶硅废料是生产多晶硅过程中产生的废料，其主要成分为四氯化硅，占废料总重量的99%，余量为其它杂质。本实施例的橡胶改性母粒按以下方法制备
(1)、将基质浙青置于反应釜中，预热至160°C；
(2)、将IOkg基质浙青加入到掺入盛有IOOkg的活化橡胶粉的捏合机中，在20-40°C下
捏合；
(3)、基质浙青加入完毕，将1.5kg多晶硅废料加入捏合机，使步骤( 所得混合物对多晶硅废料在20-40°C温度下进行吸附、包裹，得到橡胶改性母粒。将本实施例所得橡胶改性母粒掺入190kg基质浙青中经高温加热(200-250 0C )混合稀释氯化，即可得到合成橡胶浙青。道路橡胶浙青的质量常用以下指标进行评定
延伸度主要用于反映橡胶浙青的低温性能。橡胶浙青的延伸度是指在规定的拉伸速度和温度下，拉伸标准试件的两端到断裂时的长度。延伸度是剪切面上剪切压力大于橡胶浙青内聚力时的断裂长度，随温度不同而变化。它反映橡胶浙青的粘弹性质，延伸度可按照ASTMDl 13 或 GB/T4508 方法测定。软化点反应橡胶浙青的高温性能。橡胶浙青的软化点是橡胶浙青在一定条件下的等粘温度，软化点高表示橡胶浙青的等粘温度高，混合料的高温稳定性好，软化点的测定方法可参照ASTMD36或GB/T4508。针入度是橡胶浙青的稠度指标。反映橡胶浙青在一定条件上的软硬程度，橡胶浙青的针入度用标准针在一定负荷、时间和温度条件下，垂直穿入橡胶浙青试样的深度表示，单位为l/10mm，不同温度针入度的对数与温度呈线性关系，即工IgP=AT+K，其中P为温度T时的针入度，A反映针入度对数温度的敏感性，简称针入温度系数，K为常数。以上是评定橡胶浙青质量标准的三大技术指标，根据附JT/T798-2011行业标准，另有180°C旋转粘度(Pa. s)和弹性恢复(25°C，％)两大指标来评定橡胶浙青的性能。附JT/T 798-2011 行业标准
权利要求
1.橡胶改性母粒，其特征在于，包括活化橡胶粉、基质浙青、多晶硅废料，各组分的重量比例为活化橡胶粉基质浙青多晶硅废料=(90-105) (2-38) (1-30)，所述活化橡胶粉包括废旧轮胎粉和活化剂，所述废旧轮胎粉与活化剂的重量比例为(94-100)(2-10)。
2.根据权利要求1所述的橡胶改性母粒，其特征在于，所述橡胶改性母粒各组分的重量比例为活化橡胶粉基质浙青多晶硅废料=(90-100) (5-30 ) (1-20)。
3.根据权利要求2所述的橡胶改性母粒，其特征在于，所述橡胶改性母粒各组分的重量比例为活化橡胶粉基质浙青多晶硅废料=(95-100) (10-30) (5-15)。
4.根据权利要求3所述的橡胶改性母粒，其特征在于，所述橡胶改性母粒各组分的重量比例为活化橡胶粉基质浙青多晶硅废料=100: (10-30 ) (5-10)。
5.根据权利要求4所述的橡胶改性母粒，其特征在于，所述活化剂为四甲基葵炔二醇或己二醇。
6.根据权利要求5所述的橡胶改性母粒，其特征在于，所述活化剂为己二醇，所述废旧轮胎粉己二醇的重量比例为(94-96) (4-6)。
7.根据权利要求5所述的橡胶改性母粒，其特征在于，所述活化剂为四甲基葵炔二醇，所述废旧轮胎粉四甲基葵炔二醇的重量比例为100 (2-10)。
全文摘要
本发明涉及橡胶改性母粒。本发明的橡胶改性母粒，包括活化橡胶粉、基质沥青、多晶硅废料，各组分的重量比例为活化橡胶粉:基质沥青:多晶硅废料=(90-105)(2-38):(1-30)，所述活化橡胶粉由如下重量比的组份组成:废旧轮胎粉:活化剂=(94-100):(2-10)。本发明的橡胶改性母粒的抗低温性和耐氧化性能较好，具有良好的弹性，本发明橡胶改性母粒经基质沥青高温加热(200-250℃)混合稀释氯化，即可得到性能优良的合成橡胶沥青，也可利用硫化工段模具在高温下与其他橡胶混炼、硫化或与塑料混炼氯化制成橡塑制品。
文档编号C08L15/02GK102558632SQ20121004580
公开日2012年7月11日 申请日期2012年2月27日 优先权日2012年2月27日
发明者周其强, 周祥 申请人:周祥, 四川维城磁能有限公司