专利名称：一种高性能再生橡胶及其制备方法
技术领域：
本发明属于废旧橡胶回收再利用领域，具体涉及一种高性能再生橡胶及其制备方法，特别涉及一种利用废旧橡胶制备高性能再生橡胶的生产方法。
背景技术：
橡胶是生胶与硫磺、过氧化物等交联剂在一定条件下发生交联所形成的三维网络结构的高分子弹性体。随着社会经济的发展，橡胶制品的需求量逐年上升。而我国是世界上最大的橡胶消费国，又是橡胶资源极为匮乏的国家。2009年，我国橡胶消耗总量达到680万吨，成为世界橡胶消耗第一大国，其中有超过200万吨的天然橡胶和160万吨合成橡胶需要进口。同时，我国又是世界上废旧橡胶产生量最大的国家，大量废旧橡胶的堆积严重污染 了环境同时造成了橡胶资源的浪费。废旧橡胶的再生可变废为宝，充分利用橡胶资源，是解决黑色污染的有效途径。橡胶再生是切断橡胶硫化过程中形成的交联键C-S和S-S键，使其重新获得一定的流动性和塑性。目前，橡胶再生的方法和工艺，如中国专利CN101117404A公开了一种橡胶再生利用的生产方法，将废旧轮胎粉碎至50目以下，将橡胶颗粒加入不锈钢筒内，加入油脂分解剂搅拌混合均匀，加压20-25公斤，温度250°C，放置5小时，动态脱硫，筒内废气经中和后排放到大气中，严重污染空气，能耗较高，高温高压动态脱硫在断裂交联键的同时也造成主链断裂。另外，张卫昌(废橡胶再生12法，《特种橡胶制品》2008年第29卷第I H月)综述了废橡胶的各种再生方法，油法、水油法、高温高压动态脱硫再生法在切断交联网点时引起橡胶主链键的氧化和裂解，生产效率低、能耗大、存在二次污染。总之，传统橡胶再生过程对环境有一定的污染，且大多在断链橡胶C-S和S-S交联键的同时也切断了橡胶C-C主链，使橡胶的分子结构受到了严重破坏，导致再生胶各项力学性能指标下降，仅相当于原硫化胶物性指标的50%左右，只能用于低档橡胶制品，严重制约了再生胶在高档橡胶制品的加入量，限制了再生胶的应用领域，产品附加值低，废旧橡胶的资源价值远未得到充分开发和利用。
发明内容
针对现有橡胶再生工艺能耗大，以及再生胶品质差的缺点，本发明人从改进废旧橡胶胶粉再生方法和工艺入手，进而减少废旧胶粉再生过程的污染，保留橡胶主链，制备高性能再生胶，拓展再生胶应用领域。因此，本发明的目的在于提供一种无污染高性能再生胶的生产方法。为了实现本发明的目的，本发明人通过大量试验研究，最终获得了如下技术方案
一种高性能再生橡胶，由如下重量份的组分制备而成
废旧轮胎胶粉 100份 再生活化剂 2-8份软化剂4-12份
分子筛4-10份。优选地，所述的高性能再生橡胶，其中废旧轮胎胶粉的粒径大小为40目-400目。优选地，所述的高性能再生橡胶，其中再生活化剂选自如下的一种或两种以上为二乙烯三胺，三乙烯四胺，四乙烯五胺；软化剂为石油树脂类脂肪族树脂(C5)、芳香族树脂(C9)或脂肪族/芳香族共聚树脂(C5 / C9);分子筛为市售3A型、4A型或5A型分子筛。所述高性能再生橡胶的制备方法，包括将废旧轮胎胶粉与再生活化剂、软化剂和分子筛混合均匀，经过反应釜溶胀渗透反应和塑炼设备塑炼得到。优选地，所述高性能再生橡胶的制备方法，包括将废旧轮胎胶粉与再活化生剂、软化剂和分子筛混合均匀，加入到反应釜中反应，反应温度为100°c-180 °C ,反应时间为 0. 5-6小时，再将处理过的胶粉进行塑炼，塑炼温度为120°c -200°C，时间参数为为6_15分钟，转速40-120转/分钟。与现有技术相比，本发明涉及的高性能再生橡胶及其制备方法具有以下优点和显著的进步
(I)本发明对废旧橡胶再生的制备配方进行了有效改进，软化剂石油树脂对人体没有毒性，能有效地向胶粉扩散和渗透；乙撑胺类(二乙烯三胺，三乙烯四胺，四乙烯五胺)再生活化剂环保再生效果好，再生胶交联密度为0. 6mol dm_3，凝胶含量分数为70. 82%，再生胶拉伸强度高达10. 8MPa，断裂伸长率高达340%。(2)本发明采用对再生方法和工艺进行了改进，结合化学药剂渗透溶胀和力学场相结合的工艺，有效切断了 C-S和S-S交联键有效保留了橡胶C-C主链，再生胶品质大大提闻。(3)本发明脱硫再生时间短，提高了生产效率。(4)本发明简单可行，对环境无污染，采用反应釜和密炼机或开炼机装置，工业上很容易实现，且再生过程无废水废气排放。
图为本发明制备方法的工艺流程图。
具体实施例方式以下通过实施例形式对本发明的上述内容再作进一步的详细说明，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，凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。本发明对现有技术的改进主要表现在如下两个方面
(I)改进废旧橡胶再生的制备配方。通常再生橡胶的组成物主要有胶粉、再生活化剂、软化剂、活化剂、增粘剂、增塑剂等组成。本发明制备再生胶的主要组成物有废旧轮胎胶粉、乙撑胺类(二乙烯三胺，三乙烯四胺，四乙烯五胺)再生活化剂、石油树脂软化剂，分子筛吸附剂。它们的配比(重量比)依次为100:2-8:4-12:4-10。(2)改进再生橡胶的制备方法和工艺以化学药剂的作用为基础，辅以力学场的作用相结合，达到胶粉再生的目的。将胶粉、再生活化剂、软化剂和分子筛混合均匀，将其加入到反应釜中，采用先在反应釜反应，使化学药剂渗透的橡胶的三维网络，温度参数为IOO0C -1800C，时间为0. 5-6小时；再将处理过的胶粉加入进行塑炼，温度参数为120°C-200°C，时间参数为为6-15分钟，转速40-120转/分。本发明主要工艺流程为废旧橡胶胶粉一混合(加入再生活化剂、活化剂、分子筛)一加入反应爸溶胀渗透一出料一塑炼一粉碎造粒。具体为
(I)在室温下，先将废旧橡胶胶粉、软化剂、再生活化剂、分子筛按照一定的配比混合，搅拌均匀。(2)将步骤(I)中的混合物由中心进料口加入反应釜，再程序性升温至10(Tl80°C，恒温0. 5 6h后，得溶胀产物，取出物料待用。(3)将步骤(2)取出的物料放入密炼机或开炼机塑炼。温度参数为120°C -200°C,时间参数为6-15分钟，转速40-120转/分。利用橡胶中各键能的差异，C-C键能370KJ/ mol, C-S键能310 KJ/mol，S-S键能270 KJ/mol，通过控制胶粉反应时间和设备转速，使橡胶橡胶交联键S-S键和C-S键的断裂，保留橡胶C-C键主链，下片待用。实施例I :
取40目废旧橡胶胶粉100份、再生活化剂二乙烯三胺4份、芳香族(C9)石油树脂软化剂8份，3A型分子筛吸附剂4份，搅拌混合均匀加入反应釜，反应釜温度为180°C，反应时间为3小时，再生活化剂、软化剂有效渗透橡胶的三维网络结构，使橡胶溶胀。采用冷却水冷却，将反应釜中物料温度降至80°C后取出加入到密炼机密炼脱硫，密炼机温度参数为1800C，密炼时间10分钟，密炼机转速为100转/分。脱硫工艺采用先将再生活化剂和软化剂渗透到橡胶的三维网络中，使橡胶发生溶胀，有利于交联点的断裂，再利用密炼机转子的剪切力，使橡胶的交联网点断裂，同时可避免橡胶主链的严重断链。经过检测，本实施例制备的再生胶拉伸强度9. 2MPa，断裂伸长率260%。实施例2:
按重量份计，取100目废旧橡胶胶粉100份、再生活化剂三乙烯四胺4份、脂肪族族(C5)石油树脂软化剂6份，4A型分子筛吸附剂8份，搅拌混合均匀加入反应釜，反应釜温度为180°C，反应时间为I. 5小时，再生活化剂、软化剂有效渗透橡胶的三维网络结构，使橡胶溶胀。将反应釜溶胀产物取出加入到密炼机密炼脱硫，密炼机温度参数为180°C，密炼时间8分钟，密炼机转速为80转/分。脱硫工艺采用先将再生活化剂软化剂渗透到橡胶的三维网络中使橡胶发生溶胀，有利于交联点的断裂，再利用密炼机转子的剪切力，使橡胶的交联网点断裂，同时可避免橡胶主链的严重断链。经过检测，本实施例制备的再生胶拉伸强度
9.8MPa,断裂伸长率290%。实施例3:
取200目废旧橡胶胶粉100份、再生活化剂三乙烯四胺6份、脂肪族/芳香族共聚(C5 / C9)石油树脂软化剂8份，5A型分子筛吸附剂8份，搅拌混合均匀加入反应釜，反应釜温度为180°C，反应时间为2小时，再生活化剂、软化剂有效渗透橡胶的三维网络结构，使橡胶溶胀。反应釜溶胀产物取出加入双辊开炼机上进行塑炼，辊距调为I毫米，辊筒温度为140°C，开炼时间为12分钟。经过检测，本实施例制备的再生胶拉伸强度10. 3MPa，断裂伸长率 300%。实施例4:按重量份计，取270目废旧橡胶胶粉100份、再生活化剂三乙烯四胺6份、脂肪族/芳香族共聚(C5 / C9)石油树脂软化剂8份，5A型分子筛吸附剂8份，搅拌混合均匀加入反应釜，反应釜温度为180°C，反应时间为2小时，再生活化剂、软化剂有效渗透橡胶的三维网络结构，使橡胶溶胀。将反应釜溶胀产物取出加入到密炼机密炼脱硫，密炼机温度参数为1800C，密炼时间8分钟，密炼机转速为100转/分。脱硫工艺采用先将再生活化剂软化剂渗透到橡胶的三维网络中使橡胶发生溶胀，有利于交联点的断裂，再利用密炼机转子的剪切力，使橡胶的交联网点断裂，同时可避免橡胶主链的严重断链。经过检测，本实施例制备的再生胶拉伸强度10. 8MPa，断裂伸长率340%。本发明给出的一定范围内生产再生胶的各再生组分原料的配比，采取上述工艺步骤，通过改变反应釜反应工艺和塑炼设备的时间、温度、转速等参数，获得不同品质的高性能再生橡胶。
权利要求
1.一种高性能再生橡胶，其特征在于由如下重量份的组分制备而成 废旧轮胎胶粉 100份 再生活化剂 2-8份 软化剂4-12份 分子筛4-10份。
2.根据权利要求I所述的高性能再生橡胶，其特征在于所述废旧轮胎胶粉的粒径大小为40目-400目。
3.根据权利要求I所述的高性能再生橡胶，其特征在于所述的再生活化剂选自如下的一种或两种以上为二乙烯三胺，三乙烯四胺，四乙烯五胺；所述的软化剂为石油树脂类脂肪族树脂、芳香族树脂、脂肪族/芳香族共聚树脂；所述的分子筛为市售3A型、4A型或5A型分子筛。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述高性能再生橡胶的制备方法，其特征在于包括将废旧轮胎胶粉与再生活化剂、软化剂和分子筛混合均匀，经过反应釜溶胀渗透反应和塑炼设备塑炼得到。
5.根据权利要求4所述高性能再生橡胶的制备方法，其特征在于包括将废旧轮胎胶粉与再活化生剂、软化剂和分子筛混合均匀，加入到反应釜中反应，反应温度为100°C-180°C，反应时间为0. 5-6小时，再将处理过的胶粉进行塑炼，塑炼温度为120 0C -200 °C，时间参数为为6-15分钟，转速40-120转/分钟。
全文摘要
本发明涉及一种高性能再生橡胶及其制备方法，用于废旧橡胶胶粉脱硫制备再生胶。本发明的高性能再生橡胶由如下重量份的组分制备而成废旧轮胎胶粉100份、再生活化剂2-8份、软化剂4-12份和分子筛4-10份。本发明所制备的再生胶性能优异，拉伸强度和断裂伸长率指标优异，可部分替代天然橡胶和合成橡胶，用于生产各类橡胶制品。另外，本发明的制备方法简单可行，效率高，产品性能优异，不会对环境造成不利影响。
文档编号C08K7/24GK102702592SQ20121013344
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月3日 优先权日2012年5月3日
发明者彭少贤, 赵西坡 申请人:湖北工业大学