一种用于生产脱硫橡胶的方法及用于其的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于生产脱硫橡胶的方法及用于其的装置。具体地，本发明涉及 用于通过机械和化学过程生产脱硫橡胶的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 在一般的橡胶脱硫中，过程包括存在于硫化橡胶中的单硫、二硫和多硫交联 (碳-硫或硫-硫键）的裂开。为了该有目的的过程而开发的技术通常采用包括化学、超声 波、微波或生物脱硫的技术。
[0003] 已知的是在化学脱硫中，该过程利用材料诸如有机溶剂、油和化学品，或有机化合 物用于橡胶脱硫。另一方面，超声波脱硫和微波脱硫利用超声波和微波的热来使橡胶脱硫， 并且生物脱硫是通过微生物攻击硫化橡胶的硫交联而以打断键来进行的。
[0004] 存在揭露生产脱硫橡胶的方法的几个现有技术。美国专利号5, 770, 632公开了通 过使用化学混合物再生弹性材料，或称为De-Link过程的方法，该化学混合物能够在控制 的温度下引发质子交换。现有技术公开了在添加化学组合物之前通过搅拌剧烈混合橡胶粉 末并且在辊磨机中加工来生产脱硫橡胶的方法。
[0005] Levgum公司拥有的欧洲专利号1 242 520B1公开了使固化的弹性体脱硫的改性 剂和使用所述改性剂使橡胶脱硫的方法。如在现有技术中讨论的，固化的弹性体被带到加 压的聚合物结构状态，然后用通过所要求的改性剂产生的有机阳离子处理。
[0006] SF Materials公司拥有的美国专利申请号11/636, 611公开了不存在碱金属的情 况下，通过将硫化橡胶与反应混合物中的松节油液体接触使橡胶脱硫的方法。该反应混合 物还包含与松节油液体不混溶的溶剂或液体。在包括热能、微波能、超声波能、机械剪切力 或其混合能的能量输入存在下，硫化橡胶与松节油接触。
[0007] BF Goodrich公司拥有的美国专利号4, 161，464描述了通过某些鐵盐催化的相转 移化学反应使橡胶脱硫的方法，这些鑰盐允许氢氧离子运输到硫化橡胶颗粒中以选择性地 切割多硫化物交联以产生可再循环的脱硫橡胶。该脱硫过程包括以下步骤：在鑰盐已经被 溶解于其中的有机溶剂中膨胀硫化橡胶颗粒，并且在其上使膨胀的硫化颗粒与碱的水溶液 接触从而为相转移反应提供充足的氢氧离子。
[0008] 美国专利号6, 387, 966 Bl描述了通过以下方式使废橡胶脱硫的方法：将改性组 合物添加到废橡胶颗粒并且随后通过辊磨机压碎废橡胶颗粒从而生成改性的压碎的颗粒。 橡胶颗粒的改性包括打断至少70 %的硫-硫键和不超过10 %到15 %的碳-碳键。
[0009] 美国专利号7, 189, 762 B2公开了使交联的橡胶改性的方法。使交联的橡胶改性 的方法是在以超临界流体状态的二氧化碳存在下通过使用机械拉伸和剪切力进行的。
[0010] PCT专利申请号PCT/CA2011/000285涉及使硫化的碎橡胶再生的方法，其包括以 下步骤：将碎橡胶和润滑剂在室温下混合，将该混合物转移到具有包括叶片的转轴的热动 力混合器以提高该混合物的温度直到达到脱硫温度，降低混合物的温度，并且回收再生的 橡胶。在现有技术中，再生硫化的碎橡胶的方法利用较高范围的脱硫温度，因此这需要增加 的能量消耗。
[0011] 如在现有技术的文献中所公开的传统的橡胶脱硫技术对于生产原胶的可行替代 品大多是不切实际的，由于可扩展性的限制以致不能大批量生产。传统回收技术遇到的其 他难题是密集的能源消耗、固化安全性差、在加工中材料可混用性差、获得不良的产品特性 和性能以及表现出差的保存期限。
【发明内容】
[0012] 因此，需要引入一种方法，用于以大生产规模来生产脱硫橡胶以提供纯净材料的 可行替代品并且脱硫橡胶应该具有其作为原胶的替代品的特性。该方法应该通过高能效技 术生产脱硫橡胶。
[0013] 本发明的一个目的是提供用于生产要作为原胶的可行替代品的脱硫橡胶的方法。
[0014] 本发明的另一个目的是提供用于通过建立高扩展性大批量生产脱硫橡胶的方法。
[0015] 本发明的进一步的目的是提供用于在控制的温度范围下使用高能效技术生产脱 硫橡胶的方法。
[0016] 本发明的目的仍是提供用于通过机械冲击力和化学组合物的结合使用生产脱硫 橡胶的方法。
[0017] 本发明的目的还是提供用于通过橡胶废料的回收生产脱硫橡胶的方法。
[0018] 本发明的目的也是提供用于通过机械旋转设备产生冲击力生产脱硫橡胶的装置。
[0019] 本发明的进一步的另一个目的是获得具有对相似于原胶的材料特性的良好的保 持度的脱硫橡胶。
[0020] 本发明的另一个目的仍是获得在橡胶硬化上是稳定的以致具有长期的保存期限 的脱硫橡胶。
[0021] 本发明涉及用于生产脱硫橡胶的方法，包括以下步骤：提供具有预定粒度的硫化 橡胶颗粒，以及使硫化橡胶颗粒脱硫，其特征在于硫化橡胶颗粒通过冲击力机械脱硫并且 通过化学组合物化学脱硫，凭借冲击力打断硫化橡胶颗粒的硫-硫键和硫-碳键，使得该橡 胶的表面在与化学组合物反应中变为有接受力的（易于接受的，receptive)并且化学组合 物使硫钝化（钝态，惰性，passive)以防止键的再结合，其中化学组合物包含至少一种促进 剂、至少一种无机活化剂和至少一种有机活化剂。
[0022] 本发明也涉及用于生产脱硫橡胶的装置。该装置包括脱硫罐，在该脱硫罐中进行 硫化橡胶颗粒和化学组合物间的反应；至少一个质量搅拌器，位于脱硫罐中，在该脱硫罐中 质量搅拌器以圆周运动旋转以产生冲击力；至少一个转轴，位于脱硫罐中，在该脱硫罐中转 轴具有至少一个轴向叶片和至少一个径向叶片以便于冲击力的产生；以及冷却液层（覆 层，blanket)，包裹着脱硫罐以控制温度，其中由质量搅拌器，转轴的轴向叶片和径向叶片 产生的冲击力使得硫化橡胶颗粒与化学组合物反应来生产脱硫橡胶。
【附图说明】
[0023] 为了有助于对本发明的理解，在附图中示出来自于检查的优选实施方式，其中当 连同以下描述考虑时，本发明、其结构和操作以及它的许多优点将易于理解和领会。
[0024] 图1示出用于生产根据本发明的脱硫橡胶的装置（100)。
【具体实施方式】
[0025] 本发明涉及用于生产脱硫橡胶的方法和装置。在下文中，该方法和装置将根据本 发明的优选实施方式并且通过参考随附说明和附图进行描述。然而，应当理解，把描述限制 到本发明的优选实施方式并且限制到附图仅仅是有利于本发明的讨论，并且可以设想本领 域技术人员可设计出不偏离随附权利要求的范围的各种修改。
[0026] 如图1中所代表的，根据本发明的方法和装置将在下文中更详细的描述。
[0027] 本发明公开了用于生产脱硫橡胶的方法，包括以下步骤：提供具有预定粒度的硫 化橡胶颗粒以及使硫化橡胶颗粒脱硫，其特征在于硫化橡胶颗粒通过冲击力机械脱硫并且 通过化学组合物化学脱硫，由此，冲击力打断硫化橡胶颗粒的硫-硫键和硫-碳键，使得该 橡胶的表面在与化学组合物反应中变为有接受力的，并且化学组合物使硫钝化以防止键的 再结合，其中化学组合物包含至少一种促进剂、至少一种无机活化剂和至少一种有机活化 剂。然而，橡胶的碳-碳键将保持完整以维持橡胶大分子的完整性。
[0028] 在本发明中，橡胶脱硫或者也被称为橡胶活化受以下因素的影响：对橡胶颗粒的 机械冲击力以及当硫化橡胶颗粒对化学反应为有接受力的时候在时间框架（时间范围， time frame)内的化学组合物的添加。冲击力打断硫-硫键和硫-碳键，并且因此这使橡胶 的表面对于化学组合物来说是有接受力的或活跃的。此后，化学组合物与橡胶颗粒的硫原 子反应，使它们钝化以防止键的重建。
[0029] 根据本发明，取决于橡胶的成本和可回收的特性，所用的硫化橡胶颗粒优选地在 20目到140目范围的尺寸内，更优选地为40目。硫化橡胶颗粒优选地是但不局限于粉末形 式。硫化橡胶颗粒从废橡胶诸如也被称为寿命终止轮胎（ELT)的旧轮胎中获得，并且用于 脱硫橡胶的生产中的批量（batch size)是不同的。对于本领域技术人员来说显而易见的， 更高的批量降低生产脱硫橡胶的效率。多达1公吨或2公吨橡胶的批量仍可被使用。然而， 在该橡胶负载下，装置不能提供最佳的效力或性能。因此，在本发明中使用的批量优选地为 但不局限于350kg，因为相较于更高的橡胶负载，使用该批量在加工中是更易管理的。
[0030] 在本发明的优选实施方式中，化学组合物包含至少一种促进剂、至少一种无机