CN100427280C - 一种橡塑再生粒料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种橡塑再生粒料，该橡塑再生粒料包括破碎废弃橡塑件得到的橡塑颗粒，而所述橡塑颗粒经过采用稳定性二氧化氯溶液进行安全性水相氧化、清洗、沥干处理，所述橡塑再生粒料还包括较纯净的热塑性塑料构成的被覆层，所述被覆层与所述橡塑颗粒之间具有偶联剂分子形成的过渡结构。本发明的橡塑再生粒料能以来源广泛的废弃橡塑包括热塑性和热固性的为原料，再生产品强度较好，便于以原料形式生产、运输、贮存，满足广泛制备的随时之需，便于形成产业规模和效益。

Description

一种橡塑再生粒料

技术领域

本发明涉及一种有机化工产品，更具体地说，本发明涉及一种环境保护和资源回收型的橡塑产品。

背景技术

随着人类物质文明的迅速进步，现代社会中的机电制品的品种越来越多、数量越来越巨大，各种各样的机电制品极大地扩展和延伸了人类的运动器官、感觉器官、甚至思维器官的原始功能，而且，随着世界经济发展速度越来越快，各种机电产品的更新换代速度也日益加速，许多型号稍旧的机电产品因为新型产品的功能更强、性价比更好而被迅速淘汰，其中淘汰速度和比率很大的两类产品就是汽车和电子设备。

电子设备包括(办公自动化)设备、电视接收器、电脑、空调器、洗衣机、冰箱、计算机主板、录放影机、小型的音响构件、收/录音机、真空清洁器、吹风机、手机等和电加热器等等。大部分的电子设备中数量不等地存在着橡塑材料。电子设备中的橡塑材料单独或与金属/其他无机材料结合或复合在一起以达到某种电子/电器功能，例如塑料机壳、橡塑/金属复合体的印刷电路板…。利用塑料机壳保护人身安全和电路免受水、灰、短路等侵袭，通过橡塑/金属复合体的印刷电路板，实现各种形形色色的电子元器件的安装和电连接…。此外，全橡塑或橡塑/无机物的复合体电子器件在电子设备中的应用越来越广泛。由于各种电器设备的更新、修理或电路板损坏等原因，造成了大量的废弃橡塑材质进入城市甚至乡村环境系统，成为危害日益严重的电子垃圾。

汽车中也大量存在着橡塑材料。一方面，橡塑材料单独或与金属材料结合或复合在一起以达到特殊动力功能，另一方面，随着人们对于汽车的安全性能、驾驶性能、舒适性能等功能要求越来越高，实际上汽车中已经包含了越来越多的电子设备，传统方法中，人们只关注回收废弃汽车的大块纯橡塑件、有色、稀贵金属及钢铁，而将汽车电子设备、机电一体设备等中小尺寸的电子塑胶件完全废弃。

这些汽车和电子产品废弃物露天堆放、或者仅经简易填埋处理或简易冲天炉焚烧、简易酸浸提取其中金属等处理方式，将导致其中的橡塑废弃物成为环境难以消解的“三废”物质(废水、废气、废渣)，对环境产生二次污染和日益严重的破坏。

但是，另一方面，如果能对这些汽车和家电产品废弃物中的橡塑废弃物进行有效回收再利用，使之既不排空气中、又不排入水体、土壤中，这样一来，减少了环境的负担和污染，二来还可以形成一种新的原料资源。

由于目前国内外对于汽车和电子产品中的橡塑废弃物，没有很有效的回收手段和设备，因此，也没有形成一种用途较广、安全、低廉的像塑再生资源。其中一个重要的原因在于：传统处理方法和处理产品，都是企图将橡塑废弃物进行分解、破坏而加以利用。这样的处理方法和产品比较符合早期工业原料的观念和传统工艺的定势，从理论上看似乎无可挑剔，但实际上难以商业运作。因为，橡塑废弃物的分解点位繁多、分解程度难以控制、分解产物分散多样，要将复杂多样的合成物再分解打散返回到相对均质的低分子状态都是很难的，从热力学角度和环保角度来看都是有问题的。这样一来，因为传统的处理方法无法保证较好的再利用效果、较低的处理成本和较好的环境效益，导致处理/利用效果不佳、或者再生资源成本过高、或者重新形成二次污染，造成处理的规模效益和产业优势低劣，得不到社会、民众和政府各方面的关注和支持，难以为继。

例如，传统废旧塑料回收包括采用熔融槽法，螺杆式热分解法，反应管蒸发器法，流化床反应器法，催化裂解法等降解式工艺热裂解回收油、气。显然，回收油、气一般采用于单一品种热塑性塑料，如聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯等。因而，对于热固性橡塑废弃物无能为力。

对于热固性为主或热固性/热塑性混在一起的废旧塑料，传统处理多只能从其中回收分子键间的能量，通过废旧塑料在焚烧炉焚烧分解、释放热能而将其加以利用。通常包括如下步骤：废旧塑料——破碎——燃烧——热量回收——排烟处理。当热塑性塑料和热固性塑料同时投入焚烧时，常会发生燃烧较慢的碳质残渣和热固性塑料的残留而导致燃烧停滞的情况，影响到焚烧炉的正常运转。由此可见，焚烧分解法处理存在相当的技术和经济难度，此外，因为橡塑废弃物种类不同，排出的废气、废水、废渣属于复杂的分解产物，不但没有合用的再生资源，还有可能产生后续公害的处理问题，所以，这种焚烧分解法至今没有非常成功的商业运作。

除上述方法之外，还有采用水解和醇解法来回收废弃塑料(如聚氨酯，聚酯，聚碳酸酯和聚酰胺等)中的化工原料(如聚酯多元醇)，该两法较之热裂解法可获得较均匀的分解产物，但此二法要求单一品种的洁净废料，实际中，也难以推广和商业化运转。

在此方面，有专利号为96114155.7的中国专利文件公开了一种橡胶再生废纤维回收制造塑料方法，涉及轮胎橡胶再生产时所产生的废弃物一橡胶再生废纤维的回收和再利用技术，即提供了一种用废纤维制造出塑料粒料的方法。其中将含有胶渣的废纤维粗分，冷冻，同时粉碎，将冷冻粉碎后的产物用旋风分离方法进行分离，清洗，干燥；将分离后的纤维用双螺杆挤出机进行热塑化挤出造粒；其中，冷冻时温度要求控制在-20C以下；冷冻粉碎时间控制在15″-60分钟。

但是，该工艺使用的废弃原料较为单一，大量废料需先采用-20C冷冻，然后又要加热塑化，耗能较大；虽然也添加界面相容剂，但是效果及再生料的强度可疑，即使添加热塑性共混料也只能限制在分子结构很相似的有限品种，实现较难。因此该工艺产品的普及、推广、应用势必受到限制，难以形成产业规模和效益。

发明内容

针对现有技术的上述缺点，本发明的目的是要提供一种橡塑再生粒料，该橡塑再生粒料具有如下优点：能以来源广泛的废弃橡塑包括热塑性和热固性的为原料，再生产品强度较好，便于以原料形式生产、运输、贮存，满足广泛制备的随时之需，便于形成产业规模和效益。

为此，本发明的技术解决方案是一种橡塑再生粒料，该橡塑再生粒料包括破碎废弃橡塑件得到的橡塑颗粒，而所述橡塑颗粒经过采用稳定性二氧化氯溶液进行安全性水相氧化、清洗、沥干处理，所述橡塑再生粒料还包括较纯净的热塑性塑料构成的被覆层，所述被覆层与所述橡塑颗粒之间具有偶联剂分子形成的过渡结构。

本发明的橡塑再生粒料，针对传统废旧橡塑产品仅对高分子作分解处理的单向思路，提出完全相反的产品构型：以各种复杂的聚合状态的橡塑废弃物作为低分子原料，对种种聚合状态的橡塑废弃物表面进行安全/无毒/无害的氧化处理，然后，利用偶联剂中的含氧极性基团与橡塑废弃物表面生成的带羟基分子(ROOH)进行结合，而偶联剂中非极性有机分子链又与添加的较纯净的热塑性塑料发生交联结合，结果使得废弃橡塑物粒料通过较纯净热塑性塑料相互结合成为新的宏大的分子结构。因为添加物以热塑性塑料为主，只要废弃橡塑物粒料破碎到足够小尺寸，即能在偶联剂、助剂的帮助下一起混炼、造粒，生产出强度较高的再生橡塑粒料。本发明生产出的这种热塑性被覆的再生橡塑粒料强度较好，可以根据需要采用到国民经济的许多领域例如：体育场馆、水利工程、建筑填料、交通运输、生活用品/器皿等等。

适度氧化作用能在几乎所有有机聚合物表面生成带羟基的分子结构(ROOH)，能够改变有机聚合物的表面性质，能为废旧像塑再生利用开辟一条新路，问题关键在于保证安全/无毒/无害的条件下进行这种氧化作用。传统的废物处理不敢设想对有机物进行平静、稳定、安全的氧化——因为一般而言，氧化剂因其氧化性而具有助燃性，燃烧爆炸性、毒害性和腐蚀性，尤其对于有机物而言更是如此。然而在化学工业高度发达的今天，只要认真筛选确能找到在水中稳定溶解、对有机物进行安全、稳定、无毒氧化的氧化物(例如二氧化氯的水溶液)，相应地控制相关工艺条件如浓度、温度等，对品种繁多的橡塑材料进行安全氧化肯定是能够实现的。而且因为是采用氧化步骤，在保证安全、无害的前提下，任何种类的橡塑材料表面均能氧化生成带羟基的分子(ROOH)层，从而能通过偶联剂中的含氧极性基团与新加入的热塑性塑料发生牢固结合，生成足够强度的、可商业利用的再生塑胶粒料原料，便于生产、运输、贮存，能随时满足多种产业制备之需。由于本发明产品对于废弃橡塑原料以及共混料没有特别要求，来源广泛，因此，本发明的产品便于形成产业规模和效益。

为了细化和优化本发明再生粒料的基本优点，本发明的改进还包括：

所述较纯净的热塑性塑料为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯其中一种或几种。

所述橡塑颗粒与所述热塑性塑料被覆层之重量比为10％-90％。

所述过渡结构为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂其中一种或几种所形成的材质。所述偶联剂为硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂；所述偶联剂的分子量为500-40000，所述偶联剂分子包括碳数目为10-500的主链；所述助剂包括增塑剂，稳定剂。

所述橡塑颗粒的材质为热固性塑料、热塑性塑料、橡胶高分子其中一种或几种。

橡塑再生粒料的颗粒中包括连续相的被覆层和分散相的橡塑颗粒。

所述被覆层还包括加工助剂，例如增塑剂，稳定剂成分。

所述橡塑颗粒的粒径范围为所述再生粒料的1％-10％。

本发明的橡塑再生粒料可采用如下制备工艺步骤：A)将废弃橡塑分解件破碎成为一定粒径的橡塑颗粒，对所得橡塑颗粒进行安全性水相氧化处理；B)将经安全性水相氧化处理的橡塑颗粒与偶联剂、助剂和较纯净的热塑性塑料混匀；C)将混匀物料通过混炼工艺进一步混炼制得混炼料；D)将混炼料经冷却、造粒制成组合成份的粒料成品。显而易见，本发明的制备工艺相对简单、有效，基本没有二次污染。所述安全性水相氧化处理包括采用稳定性二氧化氯溶液对所述橡塑颗粒进行润湿或浸泡。

所述步骤A包括如下过程：对所述橡塑分解件进行初步破碎、分选、后续破碎、风力分选，然后针对不同的风选橡塑颗粒进行安全性水相氧化、沥干；相应地，所述步骤C针对不同的风选橡塑颗粒添加适宜的偶联剂、助剂和较纯净的热塑性塑料进行混匀；所述步骤D针对不同混匀材料分别采取适宜的混炼工艺条件。

总之，本发明结构改进实施简单，效果显著，便于推广实施。

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明橡塑再生粒料实施例的结构示意图。

具体实施方式

橡塑再生粒料实施例：

如图1，所示为本发明的橡塑再生粒料实施例的示意图。该橡塑再生粒料包括破碎得到的橡塑颗粒1，所述橡塑再生粒料还包括较纯净热塑性塑料构成的被覆层2，所述被覆层2与所述橡塑颗粒之间具有偶联剂分子形成的过渡结构3。所述被覆层2主要材质为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯其中一种或几种。

所述被覆层2还包括增塑剂，稳定剂成分。

所述橡塑颗粒1与所述热塑性塑料被覆层2之重量比为10％-90％。

所述过渡结构3为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂其中一种或几种所形成的材质。

所述橡塑颗粒1的材质为热固性塑料、热塑性塑料、橡胶高分子其中一种或几种。

制备实施例：

A)将汽车和电子废弃的橡塑分解件破碎成为一定粒径的橡塑颗粒，对所述橡塑分解件进行初步破碎、分选、后续破碎、风力分选，然后针对不同的风选橡塑颗粒采用稳定性二氧化氯溶液对所述橡塑颗粒进行润湿或浸泡-安全性水相氧化，然后清洗、沥干；B)将经安全性水相氧化处理的橡塑颗粒与偶联剂、助剂(微量)和较纯净的热塑性塑料混匀；C)将混匀物料通过混炼工艺进一步混炼制得混炼料；对不同的风选橡塑颗粒添加适宜的偶联剂、助剂和较纯净的热塑性塑料进行混匀；D)将混炼料经冷却、造粒制成组合成份的粒料成品。所述步骤D针对不同混匀材料分别采取适宜的混炼工艺条件。

所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；所述偶联剂的分子量为4000，所述偶联剂分子包括碳数目为100的主链；所述助剂包括增塑剂，稳定剂。

按照上述工艺原则制备得到如下几种橡塑再生粒料：

表一

序号	1	2	3
				橡塑颗粒比重	0.45	0.70	0.82
橡塑颗粒粒径	0.25mm	0.10mm	0.04mm
				偶联剂w：橡塑颗粒w	30％	20％	10％
橡塑颗粒w：热塑料w	3∶7(PE)	4∶6(PP)	8∶2(PVC)

上述橡塑再生粒料在拉伸强度、弯曲强度、老化性能方面，较之添加的新料很少或几乎没有弱化，完全能够胜任广泛用途的填充或注塑。

Claims (9)

1、一种橡塑再生粒料，该橡塑再生粒料包括破碎废弃橡塑件得到的橡塑颗粒，其特征在于：所述橡塑颗粒经过采用稳定性二氧化氯溶液进行安全性水相氧化、清洗、沥干处理，所述橡塑再生粒料还包括较纯净的热塑性塑料构成的被覆层，所述被覆层与所述橡塑颗粒之间具有偶联剂分子形成的过渡结构。

2、如权利要求1所述的橡塑再生粒料，其特征在于：所述较纯净的热塑性塑料为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯其中一种或几种。

3、如权利要求1所述的橡塑再生粒料，其特征在于：所述橡塑颗粒与所述热塑性塑料被覆层之重量比为10％-90％。

4、如权利要求1所述的橡塑再生粒料，其特征在于：所述过渡结构为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂其中一种或几种所形成的材质。

5、如权利要求1所述的橡塑再生粒料，其特征在于：所述橡塑颗粒的材质为热固性塑料、热塑性塑料、橡胶高分子其中一种或几种。

6、如权利要求1所述的橡塑再生粒料，其特征在于：橡塑再生粒料的颗粒中包括连续相的被覆层和分散相的橡塑颗粒。

7、如权利要求1或4所述的橡塑再生粒料，其特征在于：所述偶联剂的分子量为500-40000，所述偶联剂分子包括碳数目为10-500的主链。

8、如权利要求1所述的橡塑再生粒料，其特征在于：所述橡塑颗粒的粒径范围为所述再生粒料的1％-10％。

9、如权利要求1所述的橡塑再生粒料，其特征在于：所述被覆层还包括加工助剂成分。

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