CN101173068A - 利用废轮胎加工生产的橡塑共混材料(塑化橡胶粉) - Google Patents

Abstract

利用废轮胎加工生产的橡塑共混材料(塑化橡胶粉)，其特征在于：原料配方(重量)为：原料总配方为：主料：(1)废轮胎橡胶粉(60目－200目)55～65重量份数；(2)废轮胎回收尼龙25～35重量份数；辅料：(1)增容剂：MBS合成树脂4～6重量份数；SMAH3～5重量份数；(2)抗氧剂：抗氧剂1010 0.2重量份数；抗氧剂1680.2重量份数；(3)成核剂：纳米碳酸钙1～2重量份数。本发明以废轮胎回收尼龙和废轮胎回收橡胶粉粉为主料，采用复配技术、相容技术和增韧技术经双螺杆挤出机塑化造粒而成。通过体系各组分的协同作用，使产品具有优异的综合性能，从根本上解决了尼龙与橡胶两相的相容性问题，本发明新材料在汽车、家用电器、铁轨减震、矿山输送带、体育用品等方面具有广泛用途，并具有成本低廉的优势，极具发展前景。

Description

利用废轮胎加工生产的橡塑共混材料(塑化橡胶粉)

技术领域

本发明涉及综合利用废轮胎橡胶、尼龙加工制成改性高分子材料新领域，具体涉及一种利用废轮胎加工生产的橡塑共混材料(塑化橡胶粉)。这种材料广泛应用在汽车、铁路铁轨减震、家用电器、矿山输送带、体育用品等领域中，作为制造另部件所使用的材料。

背景技术

结合发明申请人在国内自行研究、开发的“废轮胎综合利用全自动成套设备及高值利用技术”，将整只废钢丝子午线轮胎在常温、全封闭、连续化工况下，经破碎、精细粉碎，将钢丝、尼龙与橡胶自动分离，直至生产出各种规格的胶粒和60目-200目及以上的精细胶粉，进而深加工成专用橡塑共混材料和通用的塑化胶粉。

用这种橡塑共混材料和塑化胶粉再加工制成的塑料制品和橡胶制品，其冲击强度、拉伸强度、伸长率、硬度等指标和新的改性塑料及天然橡胶或合成橡胶为原料制成的产品相当。但其成本可以大大地降低，一般可以降低50％以上。

这是一个废轮胎利用综合的高科技项目，在国际、国内都具有领先水平。它既是资源循环利用的节能项目，又是治理“黑色污染”的环保项目，有着广阔的发展前景，对建设资源节约型和环境友好型社会具有重大意义

发明内容

本发明目的是要打破国外的技术垄断，研究开发一种新的利用废轮胎加工生产的橡塑共混材料(塑化橡胶粉)，以取代国外在这一高端技术领域中的同类产品。其中，主要是要解决尼龙与橡胶两相的相容性问题和成型加工问题，以利于充分发挥两者的优点，扩大其应用领域。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：利用废轮胎加工生产的橡塑共混材料(塑化橡胶粉)，原料配方为：

主料：

(1)、废轮胎橡胶粉(60目-200目)  55～65重量份数；

(2)、废轮胎回收尼龙            25～35重量份数；

根据不同的需要，废轮胎回收尼龙也可以用其它类的高分子材料如聚炳烯PP、聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC等代替，可以生产出更多类型的橡塑共混材料。

辅料：

(1)、增容剂

MBS合成树脂    4～6重量份数；

SMAH           3～5重量份数；

(2)、抗氧剂

抗氧剂1010     0.2重量份数；

抗氧剂168      0.2重量份数；

(3)、成核剂

纳米碳酸钙     1～2重量份数。

制备方法如下：

(1)、准备助剂

成核剂：将纳米碳酸钙用其1％量的KH-550偶联剂在1000转/每分以上的高速搅拌下进行表面活性处理，表面活性处理品干燥后备用；

(2)、主辅料混合

将干燥的主料与增容剂、抗氧剂、成核剂进行混合搅拌，使各组分充分分散均匀；

(3)、熔融挤出

将混合好的物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，熔融挤出温度在230～250℃范围；

(4)、造粒及后处理。

对挤出的物料造粒及后处理得成品。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，所述“MBS合成树脂”，是一种聚酯增韧剂，中文学名、俗称都为MBS合成树脂。英文学名、全称：MBS resin，英文简称：MBS。MBS合成树脂是由甲基丙烯酸甲酯(M)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)经过乳液接枝共聚组成的具有“核—壳”结构的共聚物。核是丁二烯—苯乙烯橡胶，外壳是聚甲基炳烯酸甲酯。

2、上述方案中，所述“SMAH”是苯乙烯—马来酸酐共聚物。本发明将其作为相容剂或增容剂的组分之一。

3、上述方案中，所述纳米碳酸钙为20～60纳米碳酸钙。

4、上述方案中，所述第(2)步主辅料混合中，采用搅拌器在1000转/每分以上的高速条件下混合搅拌，这样效果更好。

5、上述方案中，所述后处理包括冷却、风干、切粒、过筛、过磁、包装等流程。

本发明关键技术及原理如下：

1、利用废轮胎加工生产的橡塑共混材料，关键是要解决尼龙与橡胶两相的相容性问题和成型加工问题。而将废轮胎用机械粉碎方法制成的橡胶颗粒或精细橡胶粉，使其仍然具有硫化橡胶的性能，即富有弹性，国内外的科研单位曾进行过硫化橡胶粉表面活化应用的研究，至今，这个技术难题仍没有得到解决。本发明技术是通过将硫化橡胶粉进行深度活化、塑化处理，从根本上消除硫化橡胶粉的弹性，将其改变成塑性材料，使其具有永久变形和可硫化加工特性。塑化橡胶粉还原了废轮胎硫化前的橡胶原料的特性，是目前对废轮胎实现最大资源化的最佳处理技术，塑化橡胶粉可替代或部分替代天然橡胶、合成橡胶生产橡胶制品。

2、在增韧技术上引进了“粒子设计”这一概念，设计出一种组分特定的核—壳聚合物粒子。这是由不同化学组成或不同的组分复合而形成的具有多层结构的复合粒子。高效增韧剂在基体中的分散性以及与基体的相界粘结性都很好，体系的D/B转化温度可达到-60℃，可以保证在低温状态下的这种橡塑共混材料(塑化橡胶粉)的适用性。

3、SMAH的酸酐官能团能与尼龙反应形成PA-g-SMAH接枝物，其苯乙烯链段与橡胶具有较好的相容性，从而改善共混组分的相容性。MBS加入尼龙/橡胶共混体系，可以使两相之间的界面能降低，有效地增大两相的相容性。在相容剂的制备上，利用MBS和SMAH对尼龙/橡胶体系中相容作用机理，得到复合的高效相容剂，很好的保证了尼龙/橡胶共混材料具有高的力学性能。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1、技术创新点

1)新型高效相容剂

国内市场上现有的相容剂大都存在一些缺陷，而国外的相容剂均属各大公司的技术秘密，对外采取封锁。然而，相容剂是尼龙/橡胶共混材料的核心技术，它的好坏直接关系到尼龙/橡胶共混材料性能。针对这种情况，本发明自行研制的新型高效相容剂通过第三组分的作用，把MBS和SMAH很好的融合在一起，同时减少其迁移。实验数据表明，使用该相容剂的产品具有良好的性能，达到或超过了国外同类产品。

2)多层结构的复合粒子增韧技术应用

多层结构的复合粒子增韧是近期国内外共混材料的研究重点之一。通过“粒子设计”这一技术手段，制造出一种组分稳定的核——壳聚合物粒子。这种增韧粒子在基体中的分散性以及与基体的相界面粘结性都很好，大大增加了尼龙/橡胶共混材料的抗冲击性能，特别是低温条件下的力学性能提高显著。同时该增韧剂对环境的适应能力也较强，可以较长时间在高温条件下保持有效的增韧作用。

3)改善流动性，缩短制品成型周期

在尼龙/橡胶共混材料的设计时，考虑到制件的多样性和复杂性，体系中各个组分对材料的流动性能的影响都得到了较好地考虑，熔融指数较高，使产品制件成型周期缩短了30％，提高了效率，节省了成本，并可用来制造薄壁大型零件。

2、产品特点

1)具有良好的加工性能，熔融指数达到10g/10min，流动性好，成型周期短。

2)力学性能优异，冲击强度高，可作多种电器、汽车的结构件。

3)低温条件下机械性能保留值高，适合制备温度使用范围宽的部件。

4)产品价格比国内外同类产品低50％以上，具有很强的市场竞争力。

附图说明

附图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：利用废轮胎加工生产的橡塑共混材料(塑化橡胶粉)，

原料总配方为：

主料：

(1)、废轮胎橡胶粉(60目-200目)  55～65重量份数；

(2)、废轮胎回收尼龙            25～35重量份数；

辅料：

(1)、增容剂

MBS合成树脂    4～6重量份数；

SMAH           3～5重量份数；

(2)、抗氧剂

抗氧剂1010     0.2重量份数；

抗氧剂168      0.2重量份数；

(3)、成核剂

纳米碳酸钙    1～2重量份数。

本实施例主要考虑增容剂含量对尼龙/橡胶共混材料力学性能的影响。尼龙：橡胶粉最佳比例为60∶30。以下在尼龙/橡胶的最佳比例条件下，改变增容剂含量并用3个例子加以说明，具体见下表：

配方	增容剂重量份数	拉伸强度MPa	拉伸率％	弯曲强度MPa	弯曲模量MPa	缺口冲击强变J/m
							1例	7	58	110	100	2730	483
2例	9	50	105	91	2550	452
							3例	11	48	98	87	2930	425
国外产品		50	100	86	2380	427

注：表中增容剂份数7表示MBS∶SMAH的比例为4∶3。增容剂份数9表示MBS∶SMAH的比例为5∶4。增容剂份数11表示MBS∶SMAH的比例为6∶5。

从上表可以看出，增容剂比较理想状态是MBS∶SMAH的比例为5∶4，而MBS在4～6重量份数范围和SMAH在3～5重量份数范围中变化，产品综合性能指标仍能达到国外进口产品指标。致于主料、抗氧剂和成核剂按照以上总配方不变，可制造出不同品级和不同性能的产品，以满足不同客户、不同产品的要求。

参见图1所示，制备方法如下：

制备方法如下：

(1)、准备助剂

成核剂：将纳米碳酸钙用其1％量的KH-550偶联剂在1000转/每分以上的高速搅拌下进行表面活性处理，表面活性处理品干燥后备用；

(2)、主辅料混合

将干燥的主料与增容剂、抗氧剂、成核剂进行混合搅拌，使各组分充分分散均匀；

(3)、熔融挤出

将混合好的物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，熔融挤出温度在230～250℃范围；

(4)、造粒及后处理。

对挤出的物料造粒及后处理得成品。

对挤出的物料进行冷却→风干→切粒→过筛→过磁→包装得成品。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.利用废轮胎加工生产的橡塑共混材料(塑化橡胶粉)

其特征在于：原料配方为：

主料：

(1)、废轮胎橡胶粉(60目-200目) 55～65重量份数；

(2)、废轮胎回收尼龙           25～35重量份数；

根据不同的需要，废轮胎回收尼龙也可以用其它类的高分子材料如聚炳烯PP、聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC等代替，可以生产出更多类型的橡塑共混材料。

辅料：

(1)、增容剂

MBS合成树脂    4～6重量份数；

SMAH           3～5重量份数；

(2)、抗氧剂

抗氧剂1010     0.2重量份数；

抗氧剂168      0.2重量份数；

(3)、成核剂

纳米碳酸钙     1～2重量份数。

2.根据权利要求1所述的利用废轮胎加工生产的橡塑共混材料(塑化橡胶粉)，其特征在于：制备方法如下：

(1)、准备助剂

成核剂：将纳米碳酸钙用其1％量的KH-550偶联剂在1000转/每分以上的高速搅拌下进行表面活性处理，表面活性处理品干燥后备用；

(2)、主辅料混合

将干燥的主料与增容剂、抗氧剂、成核剂进行混合搅拌，使各组分充分分散均匀；

(3)、熔融挤出

将混合好的物料加入双螺杆挤出机中熔融挤出，熔融挤出温度在230～250℃范围；

(4)、造粒及后处理。

对挤出的物料造粒及后处理得成品。

3.根据权利要求1所述的利用废轮胎加工生产的橡塑共混材料(塑化橡胶粉)，其特征在于：所述纳米碳酸钙为20～60纳米碳酸钙。

4.根据权利要求2所述的利用废轮胎加工生产的橡塑共混材料(塑化橡胶粉)，其特征在于：所述第(2)步主辅料混合中，采用搅拌器在1000转/每分以上的高速条件下混合搅拌。

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