超临界辅助双转子连续混炼机与螺杆挤出机绿色再生工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及废旧橡胶再生工艺领域，具体是一种超临界辅助双转子连续混炼机与 螺杆挤出机绿色再生工艺。
【背景技术】
[0002] 国内大量废旧轮胎的产生对人类生存环境造成破坏，如何将其变废为宝、资源化 循环利用受到广泛关注，我国以生产再生橡胶为主，经多年研究和实践经验，国内再生橡胶 生产经历最初油法、水油法到传统高温高压动态脱硫法，再到现阶段推行的以"机"代"罐" 的常压连续塑化法，它们总存在易产生二次污染或者得到产品性能不理想等缺点，难以进 一步推广应用。
[0003] 双转子连续混炼机由美国Farre 1公司于20世纪60年代中期开发的连续混炼设备， 其中物料受到转子混炼流场的高剪切、强拉伸作用。鉴于其既保留密炼机优异的混炼特性， 又可连续工作，且具有生产能力大，操作、维护方便的特点，故被广泛应用各种高分子材料 混合。如图1所示，硫化橡胶交联网络结构中的C-C、C-S、S-S键键能依次减小，当受剪切力作 用时，三种键能都有可能断裂，定向选择比较困难；当受拉伸力作用时，可达到有效控制使 其仅仅断裂含硫键，而主链不被破坏的目的，表明其更加适合硫化橡胶断硫再生。
[0004] 为了能够在无污染的情况下得到高性能的复原再生橡胶产品，以双转子连续混炼 机与螺杆挤出机组合，再借助于超临界流体超强的溶胀、渗透能力和为其提供惰性环境，形 成一种新型绿色、连续断硫再生技术。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，结合超临界流体渗透、溶胀和 保护橡胶分子结构及双转子混炼流场的高剪切、强拉伸共同作用，提供一种超临界辅助双 转子连续混炼机与螺杆挤出机绿色再生工艺。
[0006] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
[0007] -种超临界辅助双转子连续混炼机与螺杆挤出机绿色再生工艺，其特征在于:包 括以下步骤：
[0008] (1)、将废旧橡胶经破碎分离后得到的I-IOmm的橡胶颗粒，橡胶颗粒通过给料装置 螺旋输送入双转子连续混炼机内；在双转子连续混炼机内，橡胶颗粒处于超临界流体环境 中，橡胶颗粒的橡胶分子结构受到超临界流体渗透、溶胀和保护，以及双转子混炼流场的高 剪切、强拉伸作用，仅仅促使橡胶颗粒的橡胶分子中C-S键和S-S键定向选择性断裂，而主链 C-C键不被破坏，仅仅破坏橡胶分子的三维网格结构，实现橡胶颗粒的断硫再生；
[0009] (2)将步骤(1)中断硫再生橡胶经排料阀送入螺杆挤出机中，经过螺杆输送到螺杆 挤出机机头进行造粒或成型，最后依次通过密封、冷却、干燥处理后得到颗粒状复原再生橡 胶产品包装入库。
[0010] 所述的一种超临界辅助双转子连续混炼机与螺杆挤出机绿色再生工艺，其特征在 于:步骤（I)中，双转子连续混炼机的转子转速在500-800r/min之间，断硫再生温度控制在 100°C左右，断硫再生时间在5-15min之间，超临界流体为超临界C02。
[0011]所述的一种超临界辅助双转子连续混炼机与螺杆挤出机绿色再生工艺，其特征在 于:步骤(2)中，螺杆挤出机中螺杆转速在55r/min左右，挤出压力在3-6MPa之间，采用打蜡 密封，制备得到的颗粒状复原再生橡胶产品质量为10_20g/个，密度l-1.18g/cm 3。
[0012]本发明优点为：
[0013] 1、超临界流体超强的渗透、溶胀作用和提供惰性环境，促进橡胶颗粒均匀受热断 硫再生，以防颗粒表面局部能量过高导致大量主链断裂影响所得的再生橡胶产品质量且缩 短再生时间，避免了传统方法中使用抗氧化剂阻止热对橡胶分子结构造成破坏来保护C-C 主链。
[0014] 2、双转子连续混炼机中双转子流场区别于传统螺杆挤出法在于其不仅具有高剪 切作用还具有强拉伸作用，在硫化橡胶网状链中，C-C键、C-S键、S-S键的结合能分别为 346kJ/mol、272kJ/mol、270kJ/mol，高剪切作用直接作用分子键，三种键都有可能断裂，而 强拉伸作用作用于分子链两端，可以通过有效控制使其仅仅使得硫键断裂，而主链不被破 坏，更加适合硫化橡胶断硫再生。
[0015] 3、采用螺杆挤出机挤出造粒或成型替代传统的高污染的开炼机或密炼机炼胶，避 免了无组织污染物难以控制的缺陷，整个过程节能、环保且方便快捷。
[0016] 4、得到的颗粒状再生橡胶产品解决了传统块状再生橡胶堆放不易散热导致自燃、 门尼粘度易回弹、产品力学性能下降等缺点。
【附图说明】
[0017] 图1为橡胶分子链受力分析示意图。
【具体实施方式】
[0018] -种超临界辅助双转子连续混炼机与螺杆挤出机绿色再生工艺，包括如下工艺步 骤：
[0019] 将废旧橡胶经破碎分离后得到的I-IOmm的橡胶颗粒加入给料装置中经过螺旋输 送入双转子连续混炼机内；在双转子连续混炼机内，在超临界流体CO 2环境中，橡胶颗粒受 到超临界流体渗透、溶胀和保护橡胶分子结构及双转子混炼流场的高剪切、强拉伸作用，仅 仅促使其中C-S键和S-S键定向选择性断裂，而主链C-C键不被破坏，仅仅破坏其三维网格结 构，实现橡胶颗粒的断硫再生，其中双转子连续混炼机的转子转速在500-800r/min之间，断 硫再生温度控制在l〇〇°C左右，断硫再生时间在5-15min之间；然后上述断硫再生橡胶经排 料阀送入螺杆挤出机中，经过螺杆输送到挤出机头进行造粒或成型，其中螺杆挤出机中螺 杆转速在55r/min左右，挤出压力在3-6MPa之间，最后分别依次通过打錯密封、冷却、干燥处 理后得到质量为10_20g/个，密度l-1.18g/cm 3的颗粒状复原再生橡胶产品包装入库。
[0020] 本发明制备的颗粒状再生橡胶与传统再生橡胶性能对比见表1所示。
[0021 ]表1本发明制备的颗粒状再生橡胶与传统再生橡胶性能对比 [0022]
【主权项】
1. 一种超临界辅助双转子连续混炼机与螺杆挤出机绿色再生工艺，其特征在于:包括 以下步骤： (1 )、将废旧橡胶经破碎分离后得到的l-10mm的橡胶颗粒，橡胶颗粒通过给料装置螺旋 输送入双转子连续混炼机内；在双转子连续混炼机内，橡胶颗粒处于超临界流体环境中，橡 胶颗粒的橡胶分子结构受到超临界流体渗透、溶胀和保护，以及双转子混炼流场的高剪切、 强拉伸作用，仅仅促使橡胶颗粒的橡胶分子中C-S键和S-S键定向选择性断裂，而主链C-C键 不被破坏，仅仅破坏橡胶分子的三维网格结构，实现橡胶颗粒的断硫再生； (2)将步骤(1)中断硫再生橡胶经排料阀送入螺杆挤出机中，经过螺杆输送到螺杆挤出 机机头进行造粒或成型，最后依次通过密封、冷却、干燥处理后得到颗粒状复原再生橡胶产 品包装入库。2. 根据权利要求1所述的一种超临界辅助双转子连续混炼机与螺杆挤出机绿色再生工 艺，其特征在于:步骤（1)中，双转子连续混炼机的转子转速在500-800r/min之间，断硫再生 温度控制在l〇〇°C左右，断硫再生时间在5-15min之间，超临界流体为超临界C02。3. 根据权利要求1所述的一种超临界辅助双转子连续混炼机与螺杆挤出机绿色再生工 艺，其特征在于：步骤(2)中，螺杆挤出机中螺杆转速在55r/min左右，挤出压力在3-6MPa之 间，采用打蜡密封，制备得到的颗粒状复原再生橡胶产品质量为10_20g/个，密度1-1.18g/ cm3。
【专利摘要】本发明公开了一种超临界辅助双转子连续混炼机与螺杆挤出机绿色再生工艺，将废旧轮胎破碎分离得到的橡胶颗粒送入双转子连续混炼机内，在超临界流体环境中，橡胶颗粒受到双转子混炼流场的高剪切、强拉伸作用，促使其低温绿色断硫再生；然后经过螺杆挤出机进行挤出成型，最后经过密封、冷却、干燥处理后得到颗粒状再生橡胶包装入库。本发明借助超临界流体辅助废橡胶颗粒双转子连续混炼机的混炼流场低温/高剪切/强拉伸定向选择性连续绿色断硫再生制备颗粒状复原再生橡胶产品，生产过程中无需添加任何化学助剂，仅仅依靠机械力化学反应原理，借助于应力诱导打破其中三维网格结构，实现废橡胶颗粒到颗粒状复原再生橡胶产品连续、绿色、安全生产。
【IPC分类】B29B17/00, B29B9/06, B29B7/58, B29B7/48, B29B11/10
【公开号】CN105479613
【申请号】CN201510860216
【发明人】卞小军, 黎广, 王平, 黄健, 沈静
【申请人】安徽世界村新材料有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月26日