CN101381476B - 利用催化、活化反应制备活化胶粉的方法 - Google Patents

Abstract

利用催化、活化反应制备活化胶粉的方法。涉及一种废旧橡胶综合利用的方法。同生产再生胶的方法相比，减少了脱硫、捏炼和精炼工序，避免了对环境的二次污染。所制活化胶粉与基质胶之间相容好，并提高了产品的物理机械性能。按照以下配方配料：各组份重量百分比为：30～40目的废胶粉100份，增塑剂—双戊烯8～17份，隔离剂—陶土5～8份，催化剂—氯化亚铜0.2～0.5份，活性剂—多烷基苯酚二硫化物7～1.0份，分散剂—乙醇1～2.5份。将30～40目的废胶粉，放入高速搅拌反应器中，升温至80～100℃，依次加入增塑剂，隔离剂，催化剂，活性剂，分散剂；在80～120℃，反应10～20分钟，冷却放料，得到活化胶粉。所制活化胶粉用于橡胶工业和建筑工业。

Description

利用催化、活化反应制备活化胶粉的方法

技术领域：

本发明涉及一种废旧橡胶综合利用的方法。特别是一种以催化、活化反应制备活化胶粉的方法。

背景技术：

为将废旧橡胶综合利用，可以将废旧的橡胶制品粉碎成废胶粉加入到胶料中循环使用。但是，将未经处理的废胶粉直接掺入到胶料中，由于废胶粉的粒子表面凹凸不平，呈毛刺状，使基质胶与其结合不好，会使胶料的物理机械性能下降；并且，掺入到胶料中的废胶粉的细度也决定着所制胶料的性能和用途，掺入的废胶粉的粒度愈小，所制胶料的性能会得到改善和提高，但成本会随之加大；而掺入的废胶粉的粒度愈大，所制胶料的性能也随之下滑，掺用和代用效果也愈差，限制了废胶粉在橡胶制品中的应用。因此必须对废胶粉进行改性，改变废胶粉的粒子的性质，成为改性胶粉，使其作为一种新的橡胶原材料用于橡胶工业及建筑工业中。

将改性胶粉添加到胶料中，不但可降低成本，还可改善工艺性能，提高质量。如适量地添加改性胶粉的胶料在挤出成型时收缩率可以减小，制品的尺寸稳定；并且，在硫化过程中可以提高流动性，硫化后制品无明疤和气泡，提高了合格率。

以改性胶粉替代传统的再生胶，可省去再生胶生产过程中脱硫、捏炼、精炼等生产过程，避免了该生产过程中产生的二氧化硫气体对环境造成的二次污染，并且，可以提高胶料的动态性能。

目前，对废胶粉的改性有各种方法，其原理均为使原来废胶粉的网络结构中有足够的交联键被破坏成为胶粉粒子，同时在胶粉粒子表面产生活性基团。

发明内容：

本发明旨在提供一种利用催化、活化反应制备活化胶粉的方法。此方法同生产再生胶的方法相比，减少了脱硫、捏炼和精炼工序，避免该工艺对环境的二次污染。所制活化胶粉与基质胶之间相容好，制品无毛刺状撕裂态并提高了产品的物理机械性能，扩大胶粉在橡胶制品及改性沥青中的应用。

本发明的技术方案：

按照以下配方配料：

以30～40目的废胶粉为基础量，各组份重量百分比为：

30～40目的废胶粉            100

增塑剂—双戊烯              8～17

隔离剂—陶土                5～8

催化剂—氯化亚铜            0.2～0.5

活性剂—多烷基苯酚二硫化物  0.7～1.0

分散剂—乙醇                1～2.5

加工工艺：

将上述比例的30～40目的废胶粉，放入高速搅拌反应器中，升温至80～100℃，依次加入上述比例的增塑剂，隔离剂，催化剂，活性剂，分散剂；并控制温度在80～120℃，反应时间10～20分钟，反应结束后，冷却放料，得到活化胶粉。

本发明的废胶粉可以是废轮胎、废胶鞋、废胶管、胶带等橡胶制品粉碎后的废胶粉。

本发明的高速搅拌反应器可以采用带偏导板的高速分散机，其转速800～1400r/min。

本发明的运作原理及积极效果：

本发明所制活化胶粉为一种改性的废胶粉，通过催化、活化反应使废胶粉粒子进行改性，得到活化胶粉。其原理为30～40目的废胶粉在高速搅拌反应器中进行高速机械剪切、分散，加速其网状结构断裂，在活性剂、催化剂和空气中氧的参与下，使废胶粉的网络结构中有足够的交联键产生氧化断裂，同时胶粉粒子表面产生活性基团，成为改性胶粉，属于具有氧化还原引发体系的游离基式反应。

由于活化胶粉的表面均匀地附着一层配方中涉及的各种助剂，助剂的集团起到表面活性剂的作用，当其与基质橡胶共混时，其粒子与基质胶料的两相界面的结合并相互扩散，改善共混胶料及制品动态性能和使用效果。

本发明所制活化胶粉与橡胶共混，两相之间形成了低交联密度的界面层。由于该界面层变形能力强，所以减少了应变滞后于应力的幅度，即滞后损失减小，并增大了动态变形，降低了滚动损失，改善共混胶料及制品的动态性能和使用效果，可以用于替代再生胶。

当其应用于制作轮胎时，其动态性能得到提高，如耐屈挠、耐磨耗等性能均有提高，并且其使用寿命可以提高10％。

本发明同再生橡胶的生产工艺相比，省去了脱硫、捏炼、精炼工序，避免了对环境的二次污染。

对于废胶粉的活化、改性效果的评价应考核胶料的动态性能及制品的使用性能。本发明所制的活化胶粉其性能达到拉伸强度≥15Mpa，扯断伸长率≥500％；符合GB/T19208-2008标准。

经检测：

采用硫化条件为：142℃×8分钟，本发明所制40目的活化胶粉性能如下：

硬度(邵A，度)       50

扯断伸长率(％)      540

拉伸强度(MPa)       19.35

撕裂强度(KN/m)      37.6

磨耗(cm³)           0.794

密度(Mg/m³)         1.035

扯断永久变形(％)    20

综上所述，本发明是一种利用催化、活化反应制备活化胶粉的方法。此方法同生产再生胶的方法相比，减少了脱硫、捏炼和精炼工序，避免该工艺对环境的二次污染。所制活化胶粉与基质胶之间相容好，制品无毛刺状撕裂态并提高了产品的物理机械性能，扩大胶粉在橡胶制品及改性沥青中的应用。

具体实施方式：

实施例1：

配方以30～40目的废轮胎胶粉为基础，各组份重量为：

30～40目废轮胎胶粉   100kg

二戊烯                 8kg

陶土                   5kg

氯化亚铜               0.2kg

多烷基苯酚二硫化物     0.7kg

乙醇                   1kg

共计：                 114.9kg

加工工艺：

将100kg的30～40目的废  轮胎胶粉放入转速800～1400r/min的带偏导板的高速分散机中，升温至80℃，依次加入8kg二戊烯，5kg陶土，0.2kg氯化亚铜，0.7kg多烷基苯酚二硫化物，1kg乙醇，同时采用800转/分的高速进行剪切，控制温度在100℃左右，反应时间10分钟后换高速1200转/分，1分钟后反应结束，冷却排料，得到催化活化后的改性胶粉。

将10份60目普通废胶粉和10份40目本实施例所制活化胶粉在胎面胶中掺用后的性能对比：

两种胶粉用于轮胎胎面胶物理性能对比：

 

项目	普通废胶粉(60目)	活化胶粉(40目)
			硫化时间，143℃/min拉伸强度，Mpa扯断伸长率，％压缩疲劳温升，℃	1016.254030	1018.057028

由检测结果可见，使用本发明所制得的活化胶粉10份替代生胶10份，在相同的条件下，产品性能稳定。与用10份普通60目的废胶粉替代生胶10份，在相同的条件下所制轮胎胎面胶相比，物理性能得到提高。

由此可见，本发明可以将废旧轮胎胶粉进行催化活化改性。从而使废旧轮胎得到综合利用。

实施例2：

配方：以40目的废轮胎胶粉为基础，各组份重量为：

40目废轮胎胶粉          100kg

二戊烯                  12kg

陶土                    5kg

氯化亚铜                0.4kg

多烷基苯酚二硫化物      1kg

乙醇                    2kg

共计：                  120.4kg

加工工艺同上述实施例1的 加工工艺。

将本实施例所制活化胶粉掺入胶料制作的汽车轮胎胎冠，与未加入胶粉的胶料制作的汽车轮胎胎冠性能对比如下：

 

项目	未加胶粉	5份改性胶粉
			硫化时间，137℃/min拉伸强度，Mpa扯断伸长率，％回弹值，％撕裂强度，kN/m磨耗，cm/1.61km疲劳系数(10万次)	4025.2575381290.0681.0	4026.3595381160.0480.97

由检测结果可知，加入活化胶粉对胶料的动态性能有所提高，其工艺加工性能好，节约生胶，降低成本，胎面各项性能指标均达到原国家标准。

Claims (3)

1.一种利用催化、活化反应制备活化胶粉的方法，其特征在于一，按照以下配方配料：

以30～40目的废胶粉为基础量，各组份重量份为：

30～40目的废胶粉           100

增塑剂-二戊烯              8～17

隔离剂-陶土                5～8

催化剂-氯化亚铜            0.2～0.5

活性剂-多烷基苯酚二硫化物  0.7～1.0

分散剂-乙醇                1～2.5

二，加工工艺：

将上述比例的30～40目的废胶粉，放入高速搅拌反应器中，升温至80～100℃，依次加入上述比例的增塑剂，隔离剂，催化剂，活性剂，分散剂；并控制温度在80～120℃，反应时间10～20分钟，反应结束后，冷却放料，得到活化胶粉。

2.根据权利要求1所述利用催化、活化反应制备活化胶粉的方法，其特征在于高速搅拌反应器采用带偏导板的高速分散机，其转速为800～1400r/min。

3.根据权利要求1所述利用催化、活化反应制备活化胶粉的方法，其特征在于：

一，按照以下配方配料

以30～40目的废轮胎胶粉为基础，各组份重量为：

30～40目废轮胎胶粉      100kg

二戊烯                  8kg

陶土                    5kg

氯化亚铜                0.2kg

多烷基苯酚二硫化物      0.7kg

乙醇                    1kg

共计：                  114.9kg

二，加工工艺：

将100kg的30～40目的废轮胎胶粉放入转速800～1400r/min的带偏导板的高速分散机中，升温至80℃，依次加入8kg二戊烯，5kg陶土，0.2kg氯化亚铜，0.7kg多烷基苯酚二硫化物，1kg乙醇，同时采用800转/分的高速进行剪切，控制温度在100℃左右，反应时间10分钟后换高速1200转/分，1分钟后反应结束，冷却排料，得到催化活化后的改性胶粉。