CN101225186B - 废轮胎胶粉增塑反应改性方法 - Google Patents

Abstract

一种废轮胎胶粉增塑反应改性方法。涉及一种废旧橡胶综合利用的方法。它减去捏炼和精炼工序，所制改性胶粉粒子表面比较均匀，与新胶的相容性好，物理机械性能高。其特征在于以40-60目的废轮胎胶粉为基础量，各组份重量比为：40-60目的废轮胎胶粉100份，增塑剂A—双戊烯2-4份，增塑剂B—氧化妥尔油6-10份，增塑助剂—三丁基胺0.6-1.5份，增塑助剂—氯化亚铜0.3-0.6份，稀释分散剂—乙醇3-5份；将上述比例的40-60目的废轮胎胶粉放入高速剪切设备中，升温至60-80℃，依次加入增塑助剂—三丁基胺，增塑助剂—氯化亚铜与稀释分散剂—乙醇的溶液，增塑剂—双戊烯，增塑剂—氧化妥尔油，控制温度在70-130℃之间，反应时间为10-15分钟，反应结束后，冷却排料，得到增塑反应改性的胶粉。用于代替天然胶制作橡胶制品。

Description

废轮胎胶粉增塑反应改性方法

技术领域：

本发明涉及一种废旧橡胶综合利用的方法。特别是一种废轮胎胶粉增塑反应改性方法。

背景技术：

废旧轮胎属于工业有害固体废弃物一大类。如果直接将废轮胎粉碎，不作任何改性的处理，直接掺用到新胶中制成硫化胶，由于粉碎后的胶粉仍保持交联状态，只是表面的键发生断裂，因此与新胶的相容性不好，用于橡胶制品的制作，硫化胶的结构具有不均匀性。由于这种不均匀性的存在，当硫化胶受到外力发生变形时，胶粉和胶料边缘区界面易于发生断裂，从而影响硫化胶的物理机械性能，并随粉碎后硫化胶粉的粒径大小不同而不同，粒径越大，比表面积越小，界面相容性越不好，所制产品性能越不好。而制作过细的废轮胎胶粉会使成本大幅度升高。

为了对废旧轮胎进行综合利用，将废轮胎胶粉重新应用到轮胎的制作中，必须对粉碎后的废轮胎胶粉进行改性，改变胶粉粒子的性质，增加与生胶的共硫化特性，再作为一种新的橡胶原材料，用于橡胶制品中，所制得的制品才能具有稳定的，优良的物理机械性能。

目前，对废旧轮胎粉碎的废轮胎胶粉的改性，主要用于生产再生橡胶，该生产过程一般要经过粉碎-高温脱硫-捏炼-精炼等工序，对废轮胎胶粉进行改性，生产过程中，由于脱硫反应的存在，产生二氧化硫气体，造成二次污染环境，并且，所得到的再生胶物理机械性能不好，尤其是动态性能不够稳定。

发明内容：

本发明旨在提供一种废轮胎胶粉增塑反应改性方法。使用此工艺可以减去捏炼和精炼工序，生产的增塑反应改性胶粉粒子表面比较均匀，无撕裂状态，掺入新胶时，与新胶的相容性好，提高了产品的物理机械性能，尤其是动态性能得到提高。

本发明的技术方案：

配方：以40-60目的废轮胎胶粉为基础量，各组份重量比为：

40-60目的废轮胎胶粉    100份

增塑剂A-双戊烯         2-4份

增塑剂B-氧化妥尔油     6-10份

增塑助剂-三丁基胺      0.6-1.5份

增塑助剂-氯化亚铜      0.3-0.6份

稀释分散剂-乙醇        3-5份；

加工工艺：

将上述比例的40-60目的废轮胎胶粉放入高速剪切设备中，升温至60-80℃，依次加入增塑助剂-三丁基胺，增塑助剂-氯化亚铜与稀释分散剂-乙醇的溶液，增塑剂-双戊烯，增塑剂-氧化妥尔油，控制温度在70-130℃之间，反应时间为10-15分钟，反应结束后，冷却排料，得到增塑反应改性的胶粉。

本发明的原料同样适用于各类废旧橡胶制品。

本发明的高速剪切设备可以采用高速剪切分散机，其转速为460转/分钟至980转/分钟。

本发明的运作原理及积极效果

硫化胶粉的增塑反应改性，目的是使硫化胶粉粒子的网络结构中，有足够的交联键被破坏，同时在粒子表面产生活性集团。

本发明使用了可以使废轮胎胶粉粒子膨润软化的增塑剂和增塑助剂，在空气中氧的参与下，在其表面发生氧化还原反应过程，使其网状结构部分的交联键发生氧化断裂；

本发明中，使用的增塑剂A和B，混合后形成络合物，该络合物在高速剪切设备中经过剧烈的机械剪切作用，与空气中的氧反应生成氮气和各种活泼的游离基，如化学反应式(1)所示：

以上反应产生了活泼性很强的游离基，引发了硫化胶粉粒子表面网络结构中交联键的氧化断裂，完成了增塑反应改性，如化学反应式(2)所示。

由于增塑助剂中离子化合价交替改变，使电子转移加快，从而能在短时间内，最大程度地引起氧化断链反应，完成硫化胶粉改性，使硫化胶粉粒子的网络结构中，有足够的交联键被破坏，同时在粒子表面产生活性集团。

对废轮胎胶粉而言，硫化胶粉的改性，实质上是以硫化胶的高分子断键或交联键切断达到“再生”或“降解”，本发明采用增塑反应改性方法，是利用高剪切设备使废轮胎胶粉粒子表面降解，使粒子原来的网状结构中的部分高分子断键或交联键切断，使交联键被破坏。由于本发明添加的增塑剂和助增塑剂，因此，所制胶粉粒子表面比较均匀，无撕裂状态，对于较深的破裂表面也被改善。

将采用本发明所制改性废轮胎胶粉掺添到生胶中时，改性废轮胎胶粉具有加和增效的作用，不仅明显改善加工工艺，加工时间缩短，产品外观细腻无气泡，节约了能源，降低了成本，并且提高了材料的物理机械性能，特别是动态性能，如磨耗、撕裂强度等均得到提高，使废旧橡胶资源化。

综上所述，本发明是一种废轮胎胶粉增塑反应改性方法。使用此方法可以减去捏炼和精炼工序，生产的增塑反应改性胶粉粒子表面比较均匀，无撕裂状态，掺入新胶时，与新胶的相容性好，提高了产品的物理机械性能，尤其是动态性能得到提高。

具体实施方式：

实施例1

配方：以40-60目的废轮胎胶粉为基础，各组份重量为：

40-60目的废轮胎胶粉              100kg

增塑剂A—双戊烯                  2kg

增塑剂B—氧化妥尔油              8kg

增塑助剂—三丁基胺               1.5kg

增塑助剂—氯化亚铜溶液           0.5kg

稀释分散剂—乙醇                 5kg

共计117kg。

加工工艺：

将上述比例的40-60目的废轮胎胶粉放入高速剪切设备中，升温至60℃，依次加入增塑助剂—三丁基胺，增塑助剂—氯化亚铜溶液，增塑剂—双戊烯，增塑剂—氧化妥尔油，采用900转/分的高速剪切，控制温度在110℃，反应时间为15分钟，反应结束，冷却排料，得到增塑反应改性的胶粉。

将所得改性的胶粉以重量比5份，代替生胶5份加入到自行车胎中，作为试验1号与完全使用生胶的原配方相比，经检测结果如下：

由检测结果可见，将使用本发明所制增塑反应改性的胶粉5份代替生胶5份，在相同的条件下，产品性能稳定，同于未添加本发明所制增塑反应改性的胶粉的产品，由此可见，本发明可以将废旧轮胎的胶粉进行增塑反应改性，使废旧轮胎得到综合利用。

实施例2

配方：以40-60目的废轮胎胶粉为基础，各组份重量为：

40-60目的废轮胎胶粉            100kg

增塑剂A—双戊烯                4kg

增塑剂B—氧化妥尔油            6kg

增塑助剂—三丁基胺             1.4kg

增塑助剂—氯化亚铜溶液         0.6kg

稀释分散剂—乙醇               5kg

共计117kg。

加工工艺：

将上述比例的40-60目的废轮胎胶粉放入高速剪切设备中，升温至80℃，依次加入增塑助剂—三丁基胺，增塑助剂—氯化亚铜溶液，增塑剂—双戊烯，增塑剂—氧化妥尔油，采用500转/分的高速剪切，控制温度在100℃，反应时间为15分钟，反应结束，冷却排料，得到增塑反应改性的胶粉。

将所得改性的胶粉代替天然胶加入到橡胶传送带配方中，与完全使用天然胶的基本配方相比，其产品经检测结果如下：

由检测结果可见，在天然胶基本配方中，以本发明所制改性胶粉代替10份天然胶，所制产品主要物理机械性能优于以再生胶代替10份天然胶的所制产品

Claims (1)

1.一种废轮胎胶粉增塑反应改性方法，其特征在于以40-60目的废轮胎胶粉为基础量，各组份重量比为：

40-60目的废轮胎胶粉        100份

增塑剂A-双戊烯             2-4份

增塑剂B-氧化妥尔油         6-10份

增塑助剂-三丁基胺          0.6-1.5份

增塑助剂-氯化亚铜          0.3-0.6份

稀释分散剂-乙醇            3-5份；

将上述比例的40-60目的废轮胎胶粉放入高速剪切设备中，升温至60-80℃，依次加入增塑助剂-三丁基胺，增塑助剂-氯化亚铜与稀释分散剂-乙醇的溶液，增塑剂-双戊烯，增塑剂-氧化妥尔油，控制温度在70-130℃之间，反应时间为10-15分钟，反应结束后，冷却排料，得到增塑反应改性的胶粉。