一种废橡胶溶解再生装置及再生方法

1.本发明涉及废橡胶再生技术领域，特别是涉及一种废橡胶溶解再生装置及再生方法。


背景技术：

2.对于经过化学交联的橡胶制品，其内部具有稳定的三维网络结构，不能自行分解，经受长期日晒雨淋仍能保持原状，其再生需经过长时间的高温脱硫，产生二次能耗，而且再生后性能下降幅度较大。作为再生胶生产大国，我国的再生胶生产一直采用高温动态脱硫技术，这种传统的高污染、高能耗的再生方法正面临被淘汰。
3.为了实现废橡胶的绿色高效再生，人们开发了一系列新技术，公开号为cn111592685a的中国专利，公开了一种硫化橡胶再生胶及其制备方法，属于橡胶技术领域，提供了一种再生剂，可以在低温下选择性断裂硫化橡胶中的硫
‑
硫键，且用量少，成本低，而且得到的再生胶分子量高等特点。但其所用溶胀的助剂为甲苯、二甲苯回收过程中对人体和环境可能会产生不利的影响。
4.公开号为cn207451993u的中国专利，公开了一种用于橡胶超声波断硫再生的改进结构，属于橡胶断硫再生技术领域，提供了一种橡胶超声波再生的设备，采用超声波刀片，超声波不仅磨细了废橡胶，还同时大量打断了橡胶粉的硫化键，使胶粉具有更高的活性，比常规方法生产的橡胶粉具有更好的应用性能，但其再生效率较低。
5.因此，如何改变现有技术中，废橡胶再生过程易产生二次污染，且再生效率较低的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种废橡胶溶解再生装置及再生方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高废橡胶再生效率，避免再生过程产生二次污染。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种废橡胶溶解再生方法，包括如下步骤：
8.将废橡胶放入溶解剂中，所述溶解剂在超声波作用下振动。
9.优选地，所述溶解剂为马缨丹植物精油溶解剂，所述马缨丹植物精油溶解剂含油以下物质的一种或几种：α
‑
松油烯(c10h16)、γ
‑
松油烯、异松油烯。
10.优选地，所述超声波的频率为20
‑
120khz。
11.优选地，所述废橡胶在所述溶解剂中的作用时间为2
‑
10h。
12.本发明还提供一种废橡胶溶解再生装置，包括：
13.反应器，所述反应器能够能够容纳废橡胶物料和溶解剂，所述反应器内设置有超声波换能器；
14.超声波发生器，所述超声波发生器与所述超声波换能器相连。
15.优选地，所述反应器内设置有滚笼，所述滚笼能够滚动地设置于所述反应器内，所
述滚笼能够容纳所述废橡胶物料，所述滚笼的内腔与所述反应器的内腔相连通。
16.优选地，所述滚笼具有多个通孔，多个通孔呈阵列状均布设置。
17.优选地，所述滚笼连接有驱动器，所述滚笼连接有旋转轴段，所述驱动器的输出端与所述旋转轴段传动相连。
18.优选地，所述驱动器利用联轴器与所述旋转轴段相连，所述旋转轴段与所述反应器之间设置有轴承。
19.优选地，所述反应器包括相连的本体和盖体，所述盖体设置于所述本体的顶部，所述滚笼具有进料口，所述进料口处设置端盖。
20.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的废橡胶溶解再生方法，将废橡胶放入溶解剂中，溶解剂在超声波作用下振动。溶解剂对废橡胶具有溶胀和溶解作用，超声波的空化作用对橡胶交联网状结构具有选择性断键作用，超声空化作用需要通过液体介质方可实现，将溶解剂用作超声空化作用的液体介质，实现溶解剂溶胀溶解作用和超声断键作用相结合，进而促进溶解剂作用，加速废橡胶溶解，提高废橡胶再生效率，且再生过程中无解聚有害气体、无废液产生，可实现废橡胶绿色环保溶解再生。
21.本发明还提供一种废橡胶溶解再生装置，包括反应器和超声波发生器，反应器能够能够容纳废橡胶物料和溶解剂，反应器内设置有超声波换能器，超声波发生器与超声波换能器相连。本发明的废橡胶溶解再生装置，超声波换能器能够将超声波传递到反应器中，溶解剂作为超声空化作用的液体介质，实现溶解剂溶胀溶解作用和超声断键作用相结合，进而促进溶解剂作用，加速废橡胶溶解，提高废橡胶再生效率。超声空化作用的引入，进一步提升了断链选择性和解联程度，从而提高所制备再生胶的物理机械性能，实现了废橡胶强力再生。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明的废橡胶溶解再生装置的结构示意图；
24.图2为本发明的废橡胶溶解再生装置的部分结构的放大示意图；
25.图3为本发明的废橡胶溶解再生装置的部分结构的示意图；
26.其中，1为反应器，101为本体，102为盖体，2为超声波发生器，201为进料口，3为滚笼，4为通孔，5为超声波换能器，6为驱动器，7为底座，8为联轴器，9为旋转轴段，10为填料密封元件。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.本发明的目的是提供一种废橡胶溶解再生装置及再生方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高废橡胶再生效率，避免再生过程产生二次污染。
29.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
30.请参考图1
‑
3，其中，图1为本发明的废橡胶溶解再生装置的结构示意图，图2为本发明的废橡胶溶解再生装置的部分结构的放大示意图，图3为本发明的废橡胶溶解再生装置的部分结构的示意图。
31.本发明提供一种废橡胶溶解再生方法，包括如下步骤：
32.将废橡胶放入溶解剂中，溶解剂在超声波作用下振动。
33.溶解剂对废橡胶具有溶胀和溶解作用，超声波的空化作用对橡胶交联网状结构具有选择性断键作用(s
‑
s键和c
‑
s键)，超声空化作用需要通过液体介质方可实现，将溶解剂用作超声空化作用的液体介质，实现溶解剂溶胀溶解作用和超声断键作用相结合，进而促进溶解剂作用，加速废橡胶溶解，提高废橡胶再生效率，且再生过程中无解聚有害气体、无废液产生，可实现废橡胶绿色环保溶解再生。
34.在本具体实施方式中，溶解剂为马缨丹植物精油溶解剂，马缨丹植物精油溶解剂含油以下物质的一种或几种：α
‑
松油烯(c10h16)、γ
‑
松油烯、异松油烯。溶解剂能够在较短时间内令废橡胶发生溶胀，胀型比例为1
‑
1.5倍。溶解剂可在常温条件下高效渗透进入硫化橡胶的交联网络中，从而使得橡胶体积增大，体现为橡胶的溶胀现象，削弱橡胶分子间作用力并使交联网络松弛。当溶胀达到一定程度后，废橡胶在溶解剂中的交联键断裂逐渐溶解。在本发明的其他具体实施方式中，溶解剂还可以选择双戊烯、橘皮油、大蒜油等；另外，本发明的废橡胶溶解方法同样适用于废橡胶溶胀实验，将上述溶解剂替换为溶胀剂即可，将废橡胶放入溶胀剂中，溶胀剂在超声波作用下振动，实现废橡胶的快速溶胀，实际操作中，溶胀剂可以选用苯、甲苯等有机溶胀助剂。
35.另外，超声波的频率为20
‑
120khz，可根据具体需求调整超声波频率，优选30
‑
40khz。
36.其中，废橡胶在溶解剂中的作用时间为2
‑
10h，优选4
‑
6h，视具体情况确定。
37.本发明还提供一种废橡胶溶解再生装置，包括：
38.反应器1，反应器1能够能够容纳废橡胶物料和溶解剂，反应器1内设置有超声波换能器5；
39.超声波发生器2，超声波发生器2与超声波换能器5相连。
40.本发明的废橡胶溶解再生装置，超声波换能器5能够将超声波传递到反应器1中，溶解剂作为超声空化作用的液体介质，实现溶解剂溶胀溶解作用和超声断键作用相结合，进而促进溶解剂作用，加速废橡胶溶解，提高废橡胶再生效率。超声空化作用的引入，进一步提升了断链选择性和解联程度，从而提高所制备再生胶的物理机械性能，实现了废橡胶强力再生。还需要说明的是，反应器1内设置测温元件，能够监测废橡胶的温度。
41.具体地，反应器1内设置有滚笼3，滚笼3能够滚动地设置于反应器1内，滚笼3能够容纳废橡胶物料，滚笼3的内腔与反应器1的内腔相连通。对溶解剂辐射超声波，反应容器内大多形成的是驻波场，会导致反应容器内部声压幅值不同，声压值低于空化阈值的地方没有空化效应，为了强化空化作用，本发明中设置滚笼3的半径大于所选用的超声波发生器2
所发出超声波波长的四分之一，同时施以旋转作用，使橡胶片在滚笼3中能够始终在λ/4的距离内翻转移动，从而减小驻波的影响来进一步加强空化作用；滚笼3可以选择不锈钢材质制成，增强超声波的反射。
42.其中，滚笼3具有多个通孔4，多个通孔4呈阵列状均布设置，通孔4能够使废橡胶与溶解剂充分接触，通孔4。在本具体实施方式中，超声波换能器5设置于滚笼3的底部，超声波换能器5内布置超声振子的数量由反应器1内添加溶解剂的液面高度和作用面积决定，本具体实施方式选用超声振子数量在6
‑
10个之间，优选8个。
43.更具体地，滚笼3连接有驱动器6，滚笼3连接有旋转轴段9，驱动器6的输出端与旋转轴段9传动相连，驱动器6为电机和减速器，驱动器6设置于底座7上，驱动器6带动旋转轴段9转动，进而带动滚笼3转动，滚笼3远离驱动器6的一端可转动地与反应器1的内壁相连。
44.驱动器6利用联轴器8与旋转轴段9相连，旋转轴段9与反应器1之间设置有轴承，确保滚笼3转动顺畅，旋转轴段9与反应器1之间设置填料密封元件10，避免溶解剂泄漏。
45.为了便于操作，反应器1包括相连的本体101和盖体102，盖体102设置于本体101的顶部，方便操作，滚笼3具有进料口201，进料口201同时兼具物料进出的功能，进料口201处设置端盖。
46.下面通过具体的实施例对本发明的废橡胶溶解再生方法，进行进一步的解释说明：
47.步骤一：将回收的废橡胶片裁剪成边长1.5cm的正方形后测重并记录，取10片放入到滚笼3中后，在反应器1中放入500ml溶解剂，启动驱动器6带动滚笼3以60r/min的转速转动，带动滚笼3内的胶片转动，消除驻波对空化作用的减弱。
48.步骤二：打开超声波发生器2，调节超声频率为20khz后开始实验，每隔十分钟观察胶片的状态，并用红外测温仪测定胶片发生变化后的温度，同时记录时间。每隔20分钟取出1
‑
2片胶片，测重测体积并记录，直至设备工作时间达到设定的4小时，观察胶片的溶胀和溶解情况。
49.步骤三：使用单频率超声波完成一次实验后，调节超声波发射器增加5khz，重复步骤二的操作，直至超声频率增加到优选频率范围上限40khz。
50.步骤四：步骤三的操作完成后，设定设备发出的超声频率恒定，延长工作时间一小时，重复步骤二的操作，直至工作时间达到优选时间范围的上限6小时。
51.本发明利用植物提取精油作为溶解剂，在低温条件下对废橡胶的溶胀和溶解作用显著，再生过程中无解聚有害气体、无废液产生，可实现废橡胶绿色环保溶解再生；溶解剂对废橡胶的高效溶胀和溶解作用，削弱了橡胶分子间作用力，使交联网络松弛，超声空化作用的引入，进一步提升了断链选择性和解联程度，从而提高所制备再生胶的物理机械性能，实现了废橡胶强力再生。
52.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。