CN101073906A - 废橡胶－胶粉改性和用其制备复合橡胶防水卷材的方法 - Google Patents

Abstract

一种废橡胶－胶粉改性和用其制备复合橡胶防水卷材及方法。涉及一种废旧橡胶综合利用的方法。该方法实现了废橡胶的综合利用。它包括：A.精细改性胶粉的制备；(1)将废旧橡胶制品粉碎后，除去杂质，取其≥40目的部分为精细胶粉；(2)按照以下重量比配料：精细胶粉100，增塑剂8－12，改性剂0.5－1，混合均匀为精细混合胶粉；(3)将精细混合胶粉在高剪切设备中，在120±5℃的温度下，进行改性；B.未经硫化的硫化胶片的制备：配料；合成橡胶100，精细改性胶粉25－50，氧化锌2－8，促进剂M 0.5－2，促进剂TT 0.5－1.5，硫磺1－3，环烷油20－40，防老剂A1－2，碳酸钙20－60，炭黑40－80；将以上合成橡胶、精细改性胶粉与除硫化剂，促进剂以外的辅料混炼，在80－90℃的温度下加入硫化剂、促进剂停放24小时后返炼，成型出片；C.非硫化胶片的制备；丁基橡胶100，聚异丁烯8－10，酚醛树脂5－12，石油树脂3－6，油酸钠2－5，碳酸钙60－80；将以上各组分混炼，于60－70℃温度下返炼20分钟，压延或挤出成片；D.复合硫化；将未经硫化的硫化胶片、非硫化胶片叠合，在蒸汽压力为6－8Mpa的条件下，在鼓式硫化机上进行鼓式硫化复合，即得到以废橡胶－胶粉改性后制备的复合橡胶防水卷材。用于地下构筑物的防水层，具有高强度，大延伸，动态性能好。

Description

废橡胶-胶粉改性和用其制备复合橡胶防水卷材的方法

技术领域：

本发明涉及一种废旧橡胶综合利用的方法。特别是一种废橡胶-胶粉改性和用其制备复合橡胶防水卷材的方法。

背景技术：

废橡胶主要来源于废轮胎，废胶鞋，废胶管和橡胶生产过程中的边角废料，它属于工业固体废弃物，为保护人类生存环境，发展循环经济，对于废橡胶的资源化再循环再利用，已经引起国内外的关注。

目前，废橡胶的综合利用途径主要是制造再生胶，对于以废旧橡胶制造再生胶，采用的方法主要是油法；即在温度为160-170℃的条件下，将废橡胶粉经过6-8小时的脱硫工艺后，成为再生胶粉；或是采用高温动态脱硫方法，将废橡胶在温度210℃的条件下，经过1.5-2小时，成为再生胶粉，再生胶粉经过捏炼后，即成为再生胶制品。

该以废旧橡胶制造再生胶的方法，虽然对废旧橡胶进行了综合利用，但是，脱硫过程中产生大量的废气、废水，对周围的生态环境造成一定的污染；并且，该生产工艺耗能较高，产品附加值低；其中，在动态脱硫工艺中需要加入的再生软化剂，大多采用有损于人体的身体健康的煤焦油。

同时，以再生胶制成的产品，其强度、延伸度和动态性能等物理性能较差。

因此.为解决废旧橡胶的综合利用，以废旧橡胶制作再生橡胶的方法已经在被逐渐淘汰，而开发和利用废橡胶-胶粉已经成为目前的研究方向。

而地下构筑物由于受到地下水位的影响，必须设置防水层，该防水层的底面需要具有与潮湿面的亲和力，其上表面还要具有与混凝土的牢固结合力；除此之外，防水层还要承受振动和挤压，必须具有一定的强度。

用于构成地下构筑物防水层的复合橡胶防水卷材，它是包括硫化橡胶层、非硫化橡胶层的复合卷材；其中，硫化橡胶层必须具有较高的强度和伸长率，需要以强度、延伸度和动态性能等物理性能较高的材料制作，达到提高整体的强度和防止地下水的渗透的功能；非硫化橡胶必须具有自粘性和自愈合功能，达到与混凝土形成良好的粘结，起到防水止水的作用。

发明内容：

本发明旨在提供一种废橡胶-胶粉改性和用其制备复合橡胶防水卷材的方法。该方法实现了废橡胶的综合利用，节约能源，不污染环境，对人体无害并且工艺简单；制成的产品具有高强度，大延伸，动态性能好。

本发明的技术方案

一，精细改性胶粉的制备

1，制作精细胶粉

将废旧橡胶制品粉碎后，除去杂质，取其≥40目的部分为精细胶粉。

2，制作精细混合胶粉

以精细胶粉作为基础量，按照以下重量比配料：

精细胶粉                           100

增塑剂-环烷油                      8-12

改性剂-多烷基苯酚二硫化物          0.5-1

将以上组分混合均匀，即为精细混合胶粉。

3，精细改性胶粉的制备：

将精细混合胶粉在高剪切设备中，在120±5℃的温度下，进行活化改性。

当其性能达到拉伸强度≥15Mpa，扯断伸长率≥ 500％时，即为精细改性胶粉。见检验报告1。

二，复合橡胶防水卷材的制备

1，未经硫化的硫化胶片的制备

以合成橡胶为基础量，按照以下重量比进行配料

合成橡胶：                    100

精细改性胶粉：                25-50

辅料：

活性剂-氧化锌                 2-8

促进剂-M                      0.5-2

促进剂-TT                     0.5-1.5

硫化剂-硫磺                   1-3

软化剂-环烷油                 20-40

防老剂-A                      1-2

填充剂-碳酸钙                 20-60

补强剂-炭黑                   40-80

将以上合成橡胶、精细改性胶粉与除硫化剂，促进剂以外的辅料，经过100-120℃的炼胶机混炼，约10-15分钟后，在80-90℃的温度下加入硫化剂、促进剂进行混炼，至硫化剂，促进剂混炼均匀。停放24小时后，在70-80℃的温度下，进行返炼，达到均匀后，进行挤出或压延成型出片，即为未经硫化的硫化胶片。

2，非硫化胶片的制备

以丁基橡胶为基础量，按照以下重量比进行配料

丁基橡胶                100

增粘剂-聚异丁烯         8-10

促进剂-酚醛树脂         5-12

促进剂-石油树脂         3-6

亲水剂-油酸钠           2-5

填充剂-碳酸钙          60-80

将以上各组分在80℃温度下，在炼胶机中进行混炼12分钟后，于60-70℃温度下返炼20分钟，压延或挤出成片。

3，复合硫化

将未经硫化的硫化胶片、非硫化胶片叠合，在蒸汽压力为6-8Mpa的条件下，在鼓式硫化机上进行鼓式硫化复合，即得到以废橡胶-胶粉改性后制备的复合橡胶防水卷材。

本发明采用废橡胶-胶粉在增塑剂，改性剂的配合下，在高剪切设备中，在高速旋转剪切形成的涡流中，依靠胶粉之间的摩擦产生的热量自行升温至120±5℃，在短时间内，胶粉表面发生氧化还原反应，即成为改性胶粉。

废橡胶-胶粉的改性机理是；未经改性的胶粉由于是采用机械剪切方法进行粉碎而取得的，因此胶粉粒子的表面有无数的凹凸，呈毛刺撕裂状态，当其与生胶混炼后，胶粉粒子和生胶粒子的界面边缘易发生断裂，从而影响硫化胶的各项物理性能。

胶粉的改性是表面降解的过程，同时在胶粉的表面产生活性基团，使胶粉粒子网状结构的部分交联键产生氧化断裂，完成了具有氧化还原引发体系的游离基式反应。

胶粉改性后，其粒子表面比较均匀，无撕裂状态，很深的破裂表面也被填平，制成产品后与未经改性的胶粉在同样条件下，物理机械性能有明显的提高，特别是动态性能有明显的提高。

该精细改性胶粉性能优于再生胶，经检测满足GB/T19208-2003标准。见检验报告1；

检测项目         性能指标      检测结果

拉伸强度Mpa      ≥15          18.5

扯断伸长率％     ≥500         596

本发明采用对废橡胶-胶粉进行改性并用其与辅料配合制成未经硫化的硫化胶片；将该未硫化的硫化胶片及非硫化胶片叠合，在蒸汽压力为6-8Mpa的条件下，在鼓式硫化机上进行鼓式硫化复合，该未经硫化的硫化胶片即进行硫化成为硫化胶层，非硫化胶片依然为未硫化状态的非硫化胶层，并且，硫化胶层与非硫化胶层复合成一体，即得到以废橡胶-胶粉改性后制备的复合橡胶防水卷材。

在所制得的复合橡胶防水卷材中，由于硫化后由改性胶粉制成的硫化胶层具有高强度，大延伸，动态性能好等特性，因此，起到了支撑、防水的重要作用；而非硫化橡胶层的自粘性能可以使得所制得的复合橡胶防水卷材与混凝土的结合牢固并具有自愈合性能。

由于本发明采用了废橡胶-胶粉作为硫化胶层的主要原料，因此，对废橡胶进行了资源性的综合利用，节约能源，不污染环境，对人体无害并且工艺简单，是发展循环经济，使废旧橡胶再循环再利用的手段。

综上所述，本发明是一种废橡胶-胶粉改性和用其制备复合橡胶防水卷材的方法。该方法实现了废橡胶的综合利用，节约能源，不污染环境，对人体无害并且工艺简单；制成的产品具有高强度，大延伸，动态性能好，与再生胶产品相比，性能明显提高。

具体实施方式

实施例1

一，精细改性胶粉的制备

1，制作精细胶粉

将废旧轮胎粉碎后，除去杂质，取其≥40目的部分为精细胶粉。

2，制作精细混合胶粉

以精细胶粉作为基础量，按照以下重量比配料：

精细胶粉                        100

增塑剂-环烷油                   10

改性剂-多烷基苯酚二硫化物       1

将以上组分混合均匀，即为精细混合胶粉。

3，精细改性胶粉的制备：

将精细混合胶粉在高剪切设备中，在120±5℃的温度下，进行改性。

当其性能达到拉伸强度≥15Mpa，扯断伸长率≥500％时，即为精细改性胶粉。

二，复合橡胶防水卷材的制备

1，未经硫化的硫化胶片的制备

以丁基橡胶为基础量，按照以下重量比进行配料

丁基橡胶：                 100

精细改性胶粉：             45

辅料：

活性剂-氧化锌              4

促进剂-M                   0.5

促进剂-TT                  0.5

硫化剂-硫磺                2

软化剂-环烷油              30

防老剂A                    1

填充剂-碳酸钙              50

补强剂-炭黑                60

将以上合成橡胶、精细改性胶粉与除硫化剂，促进剂以外的辅料，经过100-120℃的炼胶机混炼，约10-15分钟后，在80-90℃的温度下加入硫化剂、促进剂进行混炼，至硫化剂，促进剂混炼均匀。停放24小时后，在70-80℃的温度下，进行返炼，达到均匀后，进行挤出或压延成型出片，即为未经硫化的硫化胶片。

2，非硫化胶片的制备

以丁基橡胶为基础量，按照以下重量比进行配料

丁基橡胶             100

增粘剂-聚异丁烯      10

促进剂-酚醛树脂      8

促进剂-石油树脂      6

亲水剂-油酸钠        2

填充剂-碳酸钙        80

将以上各组分在80℃温度下，在炼胶机中进行混炼12分钟后，于60-70℃温度下返炼20分钟，压延或挤出成片。

3，复合硫化

将未经硫化的硫化胶片、非硫化胶片叠合，在蒸汽压力为6-8Mpa的条件下，在鼓式硫化机上进行鼓式硫化复合，即得到以废橡胶-胶粉改性后制备的复合橡胶防水卷材。

经检测产品符合《丁基橡胶防水卷材》Q/12HG4559-2002标准。其性能指标为：见检验报告2。

检测项目                  性能指标                         检测结果

拉伸强度Mpa               ≥4.0                            4.8

扯断伸长率％              ≥300                            392

不透水性                  0.3Mpa，30min无渗漏              无渗漏

低温柔度                  -20℃，1h，直径10mm金属丝对折    无裂纹

耐热度                    120℃，5h，不起泡，不发粘        不起泡，不发粘

实施例2

一，精细改性胶粉的制备

1，制作精细胶粉

同实施例1。

2，制作精细混合胶粉

以精细胶粉作为基础量，按照以下重量比配料：

精细胶粉                                  100

增塑剂-环烷油                             12

改性剂-多烷基苯酚二硫化物                 0.8

将以上组分混合均匀，即为精细混合胶粉。

3，精细改性胶粉的制备：

同实施例1。

二，复合橡胶防水卷材的制备

1未经硫化的硫化胶片的制备

以三元乙丙橡胶为基础量，按照以下重量比进行配料

三元乙丙橡胶：    100

精细改性胶粉：    25

辅料：

活性剂-氧化锌          5

促进剂-M               1

促进剂-TT              1.5

硫化剂-硫磺            2

软化剂-环烷油          35

防老剂A                1

填充剂-碳酸钙          25

补强剂-炭黑            70

制备方法同实施例1

2，非硫化胶片的制备

以丁基橡胶为基础量，按照以下重量比进行配料

丁基橡胶                100

增粘剂-聚异丁烯         10

促进剂-酚醛树脂         8

促进剂-石油树脂         3

亲水剂-油酸钠           2.5

填充剂-碳酸钙           70

制备方法同实施例1。

3，复合硫化

制备方法同实施例1；制得以废橡胶-胶粉改性后制备的复合橡胶防水卷材。经检测产品符合《高分子防水材料第一部分片材》GB18173.1-200标准。

经检测性能如下表所列：见检验报告3

检测项目                  性能指标                 检测结果

断裂拉伸强度Mpa           常温≥7.5                纵向9.2，横向8.0

                          60℃≥2.3                纵向5.6，横向5.1

扯断伸长率％              常温≥450                纵向580，横向560

                          -20℃≥200               纵向325，横向310

撕裂强度KN/m              ≥25                     纵向29，横向27

不透水                    0.3Mpa，30min无渗漏             无渗漏

低温弯折                  -40℃，1h，弯曲180°无裂纹      无裂纹

其他耐热空气老化性能，耐碱性能均符合该标准。

Claims (3)

1，一种废橡胶-胶粉改性和用其制备复合橡胶防水卷材的方法，其特征在于它的制备方法是：

一，精细改性胶粉的制备

制作精细胶粉

将废旧橡胶制品粉碎后，除去杂质，取其≥40目的部分为精细胶粉；

制作精细混合胶粉

以下各组份以精细胶粉作为基础量，按照以下重量比配料：

精细胶粉                                100

增塑剂-环烷油                           8-12

改性剂-多烷基苯酚二硫化物               0.5-1

将以上组分混合均匀，即为精细混合胶粉；

精细改性胶粉的制备

将精细混合胶粉在高剪切设备中，在120±5℃的温度下，进行活化改性；

当其性能达到拉伸强度≥15Mpa，扯断伸长率≥500％时，即为精细改性胶粉；

二，复合橡胶防水卷材的制备

未经硫化的硫化胶片的制备

按照以下重量比进行配料

合成橡胶：                              100

精细改性胶粉：                          25-50

辅料：

活性剂-氧化锌                           2-8

促进剂M                                 0.5-2

促进剂TT                                0.5-1.5

硫化剂-硫磺                             1-3

软化剂-环烷油                           20-40

防老剂A                                 1-2

填充剂碳酸钙                            20-60

补强剂炭黑                              40-80

将以上合成橡胶、精细改性胶粉与除硫化剂，促进剂以外的辅料，经过100-120℃的炼胶机混炼，约10-15分钟后，在80-90℃的温度下加入硫化剂、促进剂进行混炼，至硫化剂，促进剂混炼均匀，停放24小时后，在70-80℃的温度下，进行返炼，达到均匀后，进行挤出或压延成型出片，即为未经硫化的硫化胶片；

非硫化胶片的制备

按照以下重量比进行配料

合成橡胶-丁基橡胶            100

增粘剂-聚异丁烯              8-10

促进剂-酚醛树脂              5-12

促进剂-石油树脂              3-6

亲水剂-油酸钠                2-5

填充剂-碳酸钙                60-80

将以上各组分在80℃温度下，在炼胶机中进行混炼12分钟后，于60-70℃温度下返炼20分钟，压延或挤出成片；

复合硫化

将未经硫化的硫化胶片、非硫化胶片叠合，在蒸汽压力为6-8Mpa的条件下，在鼓式硫化机上进行鼓式硫化复合，即得到以废橡胶-胶粉改性后制备的复合橡胶防水卷材。

2，根据权利要求1所述废橡胶-胶粉改性和用其制备复合橡胶防水卷材的方法，其特征在于它的制备方法是：

一，精细改性胶粉的制备

制作精细胶粉

将废旧轮胎粉碎后，除去杂质，取其≥40目的部分为精细胶粉。

制作精细混合胶粉

以精细胶粉作为基础量，按照以下重量比配料：

精细胶粉                        100

增塑剂-环烷油                   10

改性剂-多烷基苯酚二硫化物       1

将以上组分混合均匀，即为精细混合胶粉。

精细改性胶粉的制备：

将精细混合胶粉在高剪切设备中，在120±5℃的温度下，进行改性。

当其性能达到拉伸强度≥15Mpa，扯断伸长率≥500％时，即为精细改性胶粉；

二，复合橡胶防水卷材的制备

未经硫化的硫化胶片的制备

以丁基橡胶为基础量，按照以下重量比进行配料

丁基橡胶：                100

精细改性胶粉：            45

辅料：

活性剂-氧化锌             4

促进剂-M                  0.5

促进剂-TT                 0.5

硫化剂-硫磺               2

软化剂-环烷油             30

防老剂A                   1

填充剂-碳酸钙             50

补强剂-炭黑               60

将以上合成橡胶、精细改性胶粉与除硫化剂，促进剂以外的辅料，经过100-120℃的炼胶机混炼，约10-15分钟后，在80-90℃的温度下加入硫化剂、促进剂进行混炼，至硫化剂，促进剂混炼均匀；停放24小时后，在70-80℃的温度下，进行返炼，达到均匀后，进行挤出或压延成型出片，即为未经硫化的硫化胶片；

非硫化胶片的制备

以丁基橡胶为基础量，按照以下重量比进行配料

丁基橡胶                  100

增粘剂-聚异丁烯           10

促进剂-酚醛树脂           8

促进剂-石油树脂           6

亲水剂-油酸钠             2

填充剂-碳酸钙             80

将以上各组分在80℃温度下，在炼胶机中进行混炼12分钟后，于60-70℃温度下返炼20分钟，压延或挤出成片；

复合硫化

将未经硫化的硫化胶片、非硫化胶片叠合，在蒸汽压力为6-8Mpa的条件下，在鼓式硫化机上进行鼓式硫化复合，即得到以废橡胶-胶粉改性后制备的复合橡胶防水卷材。

3，根据权利要求1所述废橡胶-胶粉改性和用其制备复合橡胶防水卷材的方法，其特征在于它的制备方法是：

一，精细改性胶粉的制备

制作精细胶粉

将废旧轮胎粉碎后，除去杂质，取其≥40目的部分为精细胶粉；

制作精细混合胶粉

以精细胶粉作为基础量，按照以下重量比配料：

精细胶粉                        100

增塑剂-环烷油                   12

改性剂-多烷基苯酚二硫化物       0.8

将以上组分混合均匀，即为精细混合胶粉；

精细改性胶粉的制备：

将精细混合胶粉在高剪切设备中，在120±5℃的温度下，进行改性。

当其性能达到拉伸强度≥15Mpa，扯断伸长率≥500％时，即为精细改性胶粉；

二，复合橡胶防水卷材的制备

1未经硫化的硫化胶片的制备

以三元乙丙橡胶为基础量，按照以下重量比进行配料

三元乙丙橡胶：        100

精细改性胶粉：        25

辅料：

活性剂-氧化锌         5

促进剂-M              1

促进剂-TT             1.5

硫化剂-硫磺           2

软化剂-环烷油         35

防老剂A               1

填充剂-碳酸钙         25

补强剂-炭黑           70

将以上合成橡胶、精细改性胶粉与除硫化剂，促进剂以外的辅料，经过100-120℃的炼胶机混炼，约10-15分钟后，在80-90℃的温度下加入硫化剂、促进剂进行混炼，至硫化剂，促进剂混炼均匀；停放24小时后，在70-80℃的温度下，进行返炼，达到均匀后，进行挤出或压延成型出片，即为未经硫化的硫化胶片；

2，非硫化胶片的制备

以丁基橡胶为基础量，按照以下重量比进行配料

丁基橡胶                 100

增粘剂-聚异丁烯          10

促进剂-酚醛树脂          8

促进剂-石油树脂          3

亲水剂-油酸钠            2.5

填充剂-碳酸钙            70

将以上各组分在80℃温度下，在炼胶机中进行混炼12分钟后，于60-70℃温度下返炼20分钟，压延或挤出成片；

复合硫化

将未经硫化的硫化胶片、非硫化胶片叠合，在蒸汽压力为6-8Mpa的条件下，在鼓式硫化机上进行鼓式硫化复合，即得到以废橡胶-胶粉改性后制备的复合橡胶防水卷材。