本发明涉及化学材料领域,尤其涉及一种利用焦烧胶制备的高品质再生橡胶及其制备方法。
背景技术:
1、橡胶是重要的战略物资,但我国由于气候和地理原因自给率低,2022年天然橡胶进口依存度超76%、合成橡胶自给率不到70%,已突破战略警备线。废橡胶循环再利用的健康发展需要更低碳、更环保、更安全的资源化再利用方式,这对于橡胶行业的绿色转型以及“双碳”目标的实现具有重要意义。废橡胶来源主要是报废的轮胎、胶管、胶鞋、工业杂品及橡胶制品生产过程中产生的边角料和废品,以往回收再利用的重点往往在于废橡胶制品,特别是废轮胎的循环再利用,对于焦烧胶的回收利用鲜有报道。
2、胶料焦烧现象是指胶料在加工和停放过程中,橡胶过早发生交链的早期硫化现象。橡胶在混炼、停放、压延、挤出、成型和硫化等过程中都有可能出现焦烧胶。胶料的焦烧性主要是由胶料配方所决定的,其中主要是受促进剂的影响。如果胶料所用硫化体系的交联诱导期短(焦烧时间短),则胶料在加促过程中因加工温度较高,冷却效果差,出片厚或停留时间较长,而在加工过程局部或全部开始交联,使胶料局部或全部丧失加工过程所必要的塑性流动性能。
3、相比传统的达到使用寿命的废橡胶制品,焦烧胶中的橡胶烃和助剂仍相对完好,具有很好的回收再利用价值。部分规模较小的企业根据焦烧的程度选择性的进行处理:(1)已严重焦烧的胶料,性能上表现为硬度、粘度增大,弹性增加,一般可先用破胶机破碎后,再在开炼机上薄通成胶粉,可少量如5~10份添加在一些低档发泡制品中如胶鞋海绵底。(2)轻微焦烧的焦料表现为胶料表面有细硬颗粒,和普通混炼胶相比,硬度、粘度都变化不大,这种焦烧胶可在开炼机上薄通,同时加入少量软化剂及塑解剂。这做填料的方式加入到原有胶料中,引入的其他助剂不可避免引起原有胶料性能的波动,焦烧严重后时即使经过处理的添加量少。大型生产企业为了保证产品稳定性,往往会当作废料卖出处理。因此市场也需要一种将焦烧胶高附加值利用的技术方案。
技术实现思路
1、本发明提供了一种利用焦烧胶制备的高品质再生橡胶及其制备方法,以解决或者至少缓解现有技术中存在的至少一个问题。
2、本发明提供了一种利用焦烧胶制备高品质再生橡胶的方法,该方法包括:
3、将焦烧胶加入到密炼机中进行塑炼后得到门尼粘度60~120的胶料,将所述胶料加入到第一台螺杆挤出机,在150~270℃下反应2~5min后,对接进入第二台螺杆挤出机内,在5~40℃下冷却1~2min得到门尼粘度35~60再生橡胶。
4、作为本发明一种优选的实施方式,所述焦烧胶为天然橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶中的一种为主体的混炼胶;所述焦烧胶的门尼粘度120~200。
5、作为本发明一种优选的实施方式,所述焦烧胶经过橡胶撕碎机处理。
6、作为本发明一种优选的实施方式,所述所述经过橡胶撕碎机处理的焦烧胶的大小为5~30g/个,温度小于120℃。
7、作为本发明一种优选的实施方式,在密炼机中进行塑炼的时间为300~600s,排料温度为80~130℃,其中,所述密炼机的转子转速为50~100r/min,填充系数为0.5~0.8。
8、作为本发明一种优选的实施方式,所述将焦烧胶的胶块加入到密炼机中,包括:将焦烧胶的胶块通过连续加料装置定量加入到密炼机中。
9、作为本发明一种优选的实施方式,将所述胶料加入到第一台螺杆挤出机,包括:将所述胶料通过到锥形双螺杆挤出机连续加入第一台螺杆挤出机内。
10、作为本发明一种优选的实施方式,所述第一台螺杆挤出机是同向双螺杆挤出机,其中,螺杆的长径比为(32~48):1,螺杆转速为20~80r/min。
11、作为本发明一种优选的实施方式,所述第二台螺杆挤出机是同向或异向双螺杆挤出机,其中,螺杆的长径比28:1~44:1。
12、本发明提供了一种利用焦烧胶制备的高品质再生橡胶,所述高品质再生橡胶由本发明提供的所述利用焦烧胶制备高品质再生橡胶的方法制备而得。
13、本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果:
14、在明确焦烧胶料的形成机理的基础上,结合再生橡胶行业的技术现状,选择可以通过撕碎机撕碎成一定大小的焦烧胶,满足要求的焦烧胶进入密炼机内,在不引起胶料进一步硫化的条件下使得胶料温度升高,同时使得胶料的粘度进一步下降,均匀受热的胶料连续进入双螺杆挤出机内,在热和剪切作用下有效减少了焦烧胶中硬质颗粒和“核-壳”结构,也避免了高温引起的焦烧料中各组分的降解,尽量保持大分子链的热氧老化断裂,同时控制第二台螺杆挤出机内冷却降温的余热进一步完成断链封端反应,也保证了整个过程的相对低温。
15、相比以往把焦烧胶添加助剂薄通后当填料使用,不引入其他助剂即可完成焦烧胶料的再生得到的再生橡胶掺用到原胶料中,不仅添加量可以大幅增加,性能下滑更小,产品质量的波动也相应减少。焦烧料中原有的助剂得到充分释放,产品附加值明显提高。同时,相比传统使用废橡胶作为原材料的生产的再生橡胶,焦烧胶的组成更加均匀,使得再生工艺条件和再生胶组成更加稳定,使用此再生胶时无需技术人员频繁调整配方。
16、通过大量实验和理论计算,发挥了螺杆挤出机几何排布方式灵活多变特点,使物料在流向、流速上形成多重变化,能够对物料构成高效的挤压、破碎、揉捏、压延、拉伸作用。将各个环节有机结合起来,选择能够破碎的焦烧胶作为原料,合理衔接塑炼降低粘度、解聚和冷却的工序,在整体较低的温度条件下,不引入其他原料的同时避免胶料本身氧化破坏,原有的助剂在下游应用时,更加容易分散。
1.一种利用焦烧胶制备高品质再生橡胶的方法,其特征在于,该方法包括:
2.根据权利要求1所述利用焦烧胶制备高品质再生橡胶的方法,其特征在于,所述焦烧胶为天然橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶中的一种为主体的混炼胶;所述焦烧胶的门尼粘度120~200。
3.根据权利要求1所述利用焦烧胶制备高品质再生橡胶的方法,其特征在于,所述焦烧胶经过橡胶撕碎机处理。
4.根据权利要求3所述利用焦烧胶制备高品质再生橡胶的方法,其特征在于,所述经过橡胶撕碎机处理的焦烧胶的大小为5~30g/个,温度小于120℃。
5.根据权利要求1所述利用焦烧胶制备高品质再生橡胶的方法,其特征在于,在密炼机中进行塑炼的时间为300~600s,排料温度为80~130℃,所述密炼机的转子转速为50~100r/min,填充系数为0.5~0.8。
6.根据权利要求1所述利用焦烧胶制备高品质再生橡胶的方法,其特征在于,所述将焦烧胶的胶块加入到密炼机中,包括:将焦烧胶的胶块通过连续加料装置定量加入到密炼机中。
7.根据权利要求1所述利用焦烧胶制备高品质再生橡胶的方法,其特征在于,将所述胶料加入到第一台螺杆挤出机,包括:将所述胶料通过到锥形双螺杆挤出机连续加入第一台螺杆挤出机内。
8.根据权利要求1所述利用焦烧胶制备高品质再生橡胶的方法,其特征在于,所述第一台螺杆挤出机是同向双螺杆挤出机,其中,螺杆的长径比为32:1~48:1。
9.根据权利要求1~8任一所述利用焦烧胶制备高品质再生橡胶的方法,其特征在于,所述第二台螺杆挤出机是同向或异向双螺杆挤出机,其中,螺杆的长径比28:1~44:1。
10.一种利用焦烧胶制备的高品质再生橡胶,其特征在于,所述高品质再生橡胶由权利要求1~9任一所述利用焦烧胶制备高品质再生橡胶的方法制备而得。