一种简便的改性废弃轮胎橡胶的制备方法及成品和其在水泥砂浆中的应用

本发明涉及橡胶衍生物的组合物，尤其涉及一种简便的改性废弃轮胎橡胶的制备方法及成品和其在水泥砂浆中的应用。

背景技术：

1、随着橡胶工业迅猛发展，催生了大量废旧橡胶。近些年来诞生的绿色建材―橡胶水泥基材料，为回收利用废旧橡胶提供了一条新的途径。橡胶水泥基材料不仅可以将粉碎后的废旧橡胶颗粒变废为宝，还可以改善水泥基材料的韧性、抗冻融性、抗冲击性、隔音效果以及隔热性能，符合节能减排、推进绿色环保的需求。但是橡胶水泥基材料具有重大缺陷，即疏水性的橡胶与亲水性的水泥基材料相容性很差。为了解决橡胶与水泥材料的相容性问题，进而提高橡胶水泥基材料的有益性能，不得不对橡胶进行化学改性。但是由于一些化学改性工艺繁琐且消耗大量能耗，使橡胶在土木工程领域中的应用收到了很大限制。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，在本发明的第一方面，提供了一种工艺简捷、加工条件温和的改性废弃轮胎橡胶的制备方法，包括如下步骤：

2、(1)将废弃轮胎橡胶加至单宁酸水溶液并混合，通过碱性溶液调节所得混合液的ph，得到预反应液；

3、(2)向所述预反应液中加入二氧化钛并进行反应，反应结束后得到反应混合液；

4、(3)所述反应混合液经过滤得滤饼，滤饼经洗涤、干燥，得到改性废弃轮胎橡胶。

5、本发明工艺中，废弃轮胎橡胶的来源广泛，出于提高反应效率的目的，可以改变其比表面积并根据实际加工需求选取合适的废弃轮胎橡胶形制，如橡胶块、橡胶颗粒、橡胶粉末等。单宁酸可以从植物中提取出来，价格低廉且改性效果高效，单宁酸作为天然粘合剂，将二氧化钛粘附在橡胶表面同时改善橡胶表面的亲水性，二氧化钛具有高效光催化性能，可以赋予改性橡胶良好的光催化能力。光催化可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和病毒的蛋白质从而杀灭细菌，把有机污染物分解成无污染的水和二氧化碳，有助于将改性废弃轮胎橡胶应用到空气净化、水净化、自净化、杀菌消臭、防污防雾等领域，扩大使用范围。

6、改性处理中，可以通过控制原料的比例来优化成品的改性效果，优选的，所述废弃轮胎橡胶、单宁酸、二氧化钛的质量比为20：1：1～2。单宁酸水溶液的浓度会对橡胶处理造成影响，浓度过低或过高时均会降低成品性能，因此应将其控制在合适的范围，优选的，所述步骤(1)中，所述单宁酸水溶液的浓度为5～10g/l。单宁酸分子在合适的ph下可发生自聚合反应，该反应可以改善橡胶表面的亲水性，增强改性橡胶与水泥之间的化学联结，优选的，所述步骤(1)中，所述混合液的ph调节至8.0±0.2。在实现调节ph目的促进自聚合的前提下，碱性溶液的种类和浓度选择是多样的，其中氢氧化钠、氢氧化钾的水溶液是特别合适的类型，优选的，所述步骤(1)中，所述碱性溶液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液，碱性溶液的浓度为0.1～0.5mol/l。

7、降低二氧化钛的颗粒尺寸有助于其分散和提高光催化反应性能，纳米级的二氧化钛可以更好的满足本发明的设计需求，优选的，所述步骤(2)中，所述二氧化钛的颗粒尺寸＜100nm。单宁酸在发生自聚合反应时，与纳米二氧化钛同时使用，此时单宁酸也充当了粘合剂效果将纳米二氧化钛粘附在橡胶表面。纳米二氧化钛具有高效光催化性能，单宁酸又具有改善亲水性和化学活性功能，因此用单宁酸和纳米二氧化钛改性橡胶可以增强橡胶颗粒在水泥中的化学联结并赋予水泥材料光催化性能。更重要的是，该反应过程不需要消耗能耗，仅需在常温下进行简单搅拌混合即可，优选的，所述步骤(2)中，所述反应在常温下进行，反应时长为12～16h。

8、在本发明的第二方面，提供了一种改性废弃轮胎橡胶，采用本发明第一方面的方法制备而成。

9、在本发明的第三方面，提供了一种本发明第二方面的改性废弃轮胎橡胶的应用，具体是将其作为细骨料在制备混凝土中的应用。

10、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

11、本发明提供了一种改性废弃轮胎橡胶的制备方法，该工艺简捷、加工条件温和，可明显改善橡胶的亲水性，有效提高了改性橡胶复合水泥基材料的力学性能和光催化性能。

12、本发明提供了一种改性废弃轮胎橡胶，其具备良好的亲水性及光催化性能，与水泥基材料的相容性佳。

13、本发明还提供了改性废弃轮胎橡胶的应用，作为细骨料用于制备混凝土时，可以提升混凝土的力学强度。

技术特征：

1.一种改性废弃轮胎橡胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述废弃轮胎橡胶、单宁酸、二氧化钛的质量比为20：1：1～2。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述单宁酸水溶液的浓度为5～10g/l。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述混合液的ph调节至8.0±0.2。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述碱性溶液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液，碱性溶液的浓度为0.1～0.5mol/l。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述二氧化钛的颗粒尺寸＜100nm。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，所述反应在常温下进行，反应时长为12～16h。

8.一种改性废弃轮胎橡胶，其特征在于：采用如权利要求1～7任一项所述的方法制备而成。

9.一种如权利要求8所述的改性废弃轮胎橡胶的应用，其特征在于：将改性废弃轮胎橡胶作为细骨料在制备混凝土中的应用。

技术总结
本发明公开了一种简便的改性废弃轮胎橡胶的制备方法及成品和其在水泥砂浆中的应用，属于橡胶衍生物的组合物技术领域。本发明包括如下步骤：(1)将废弃轮胎橡胶加至单宁酸水溶液并混合，通过碱性溶液调节所得混合液的pH，得到预反应液；(2)向所述预反应液中加入二氧化钛并进行反应，反应结束后得到反应混合液；(3)所述反应混合液经过滤得滤饼，滤饼经洗涤、干燥，得到改性废弃轮胎橡胶。该工艺简捷、加工条件温和，可明显改善橡胶的亲水性，有效提高了改性橡胶复合水泥基材料的力学性能和光催化性能。

技术研发人员：周满,朱昭荣,程奕恺,邓康乔
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8