CN101456981A - 充炭黑膏状再生橡胶及制备方法 - Google Patents

Abstract

充炭黑膏状再生橡胶及制备方法。涉及膏状再生橡胶及制作方法。该方法不仅可以减去再生橡胶生产工艺中的捏炼和精炼等后期加工工艺，并且，用于橡胶加工时，与生胶混炼时不再加入碳黑，减少环境污染，提高了所得橡胶制品的物理机械性能。以20－50目的废硫化胶粉为基础量100份，各组份的重量比为：燃料油50－90份，固体古马隆8－20份，邻苯二甲酸酐2－5份，间苯二酚0.1－1份，炭黑60－100份。将废硫化胶粉加入解聚器中，依次加入燃料油，固体古马隆，邻苯二甲酸酐，间苯二酚后，以10－50转/分的速度进行搅拌，在温度160－200℃，压力0.5－0.7MPa条件下，反应2－3小时后，降温至100－150℃，在30－60分钟内分3－5次将炭黑加入后，以高速200转/分以上的转速搅拌0.5－2分钟，然后降温放料。用于制作橡胶制品，回收利用废旧橡胶。

Description

充炭黑膏状再生橡胶及制备方法

技术领域：

本发明涉及一种膏状再生橡胶及制作方法。特别是一种充炭黑膏状再生橡胶及制备方法。

背景技术：

开展废旧橡胶资源的回收利用，是实施可持续发展、保障经济增长的重大措施之一；是变废为宝，化害为利，防治废旧橡胶污染，保护环境的重要途径。

我国是消耗橡胶的大国，再生橡胶和废胶粉作为橡胶的补充资源，是我国橡胶工业不可缺少的主要原材料之一。

为了对废旧橡胶进行综合利用，膏状再生橡胶的应用被引进到橡胶工业中。膏状再生橡胶以废硫化胶粉和其他硫化胶粉为主要原料，以石蜡油和固体古马隆为溶剂，在催化剂和助催化剂存在下，热解聚硫化胶粉并溶于溶剂中制得的膏状再生橡胶。它不仅可以减去制备再生橡胶工艺中的后期捏炼和精炼工艺，生产工艺简单，产品质量稳定，物理机械性能高，并且，膏状再生橡胶在橡胶胶料中易分散均匀。

炭黑作为橡胶制品的补强剂，是橡胶工业不可缺少的原材料之一，炭黑不仅能提高橡胶制品的强度，并赋予制品以耐磨耗，耐撕裂，耐热，耐寒，耐油及某些特殊性能，延长制品的使用寿命。

由于炭黑在橡胶中作用的基本物理化学性质是以炭黑的比表面积(即炭黑粒子的粒径)和炭黑的P_H值来表示的；炭黑的比表面积愈大，即炭黑粒子的粒径愈小，所制得橡胶制品的抗撕裂、耐磨耗性能就愈高。而炭黑比表面积的增大，会使混炼时能量的消耗量增大，同时，轧制胶料时放出的热量增大，导致硫化胶的弹性性能下降。因此，橡胶工业中使用的炭黑粒径一般在11-500nm之间，其粒径小，重量轻，致使轧制胶料时污染严重，即使有的企业使用密炼机进行混炼，或安装吸尘装置，污染问题目前尚得不到完全解决。

目前，在膏状再生橡胶的使用中，在膏状再生橡胶与生胶混炼时加入补强剂炭黑，由于炭黑粒子的粒径小，重量轻，混炼时存在炭黑的飞扬污染问题。

发明内容：

本发明旨在提供一种充炭黑膏状再生橡胶及制备方法。它是一种将补强剂炭黑与膏状再生橡胶结合后制得的充炭黑膏状再生橡胶及制备方法，该方法不仅可以减去再生橡胶生产工艺中的捏炼和精炼等后期加工工艺，生产工艺简单，节约能源，并且，将充炭黑膏状再生橡胶用于橡胶加工时，与生胶混炼时不再加入碳黑，减少环境污染，提高了所得橡胶制品的物理机械性能。

本发明的技术方案

一，配方：

以20-50目的废硫化胶粉为基础量，各组份的重量比为：

20-50目的废硫化胶粉                100份

燃料油                             50-90份

固体古马隆                         8-20份

邻苯二甲酸酐                       2-5份

间苯二酚                           0.1-1份

炭黑                               60-100份

其中，

燃料油为松焦油或氧化妥尔油或煤焦油。

固体古马隆为固体苯并呋喃茚树脂。

炭黑为高耐磨炭黑或通用炉黑炭黑；高耐磨炭黑的粒径在26-30nm之间，通用炉黑炭黑的粒径在49-60nm之间。

二，制作工艺：

将20-50目的废硫化胶粉加入解聚器中，依次加入燃料油，固体古马隆，邻苯二甲酸酐，间苯二酚后，以10-50转/分的速度进行搅拌；在温度160-200℃，压力0.5-0.7MPa条件下，反应2-3小时后，降温至100-150℃；在30-60分钟内分3-5次将炭黑加入后，以高速200转/分以上的转速搅拌0.5-2分钟，然后降温放料，即得到充炭黑膏状再生橡胶。

本发明的运作原理及积极效果

本发明的反应机理是依照浸润理论制取充炭黑膏状再生胶，是一种物理化学结合的方法，它可以使膏状再生胶在炭黑表面分子间力的作用下均匀分布。膏状再生胶与各种炭黑彼此接触边缘的表面张力的大小决定相互间的浸润程度，如果没有相互的浸润，就不存在补强。

炭黑与膏状再生橡胶的平衡关系可用下式表示：

$\cos \mathrm{\θ}=\frac{{\mathrm{\σ}}_{2:3}-{\mathrm{\σ}}_{1:3}}{{\mathrm{\σ}}_{1:2}}$

其中，

σ_2∶3为炭黑和空气之间的表面张力；

σ_1∶3为炭黑与膏状再生胶之间的表面张力；

σ_1∶2膏状再生胶与空气之间的的表面张力；

θ为液相与固相之间界面的的边缘角；

当液相与固相之间不浸润时，σ_1∶2>σ_2∶3，则0>COSθ>-1，炭黑与膏状再生橡胶互不相溶；

当液相与固相之间不完全浸润时，σ_1∶2>σ_2∶3-σ_1∶3，则1>COSθ>0，炭黑与膏状再生橡胶之间则相溶不完全；

当液相与固相之间完全浸润的情况下，σ_2∶3—σ_1∶3＝σ_1∶2，COSθ＝+1，θ＝0，炭黑与膏状再生橡胶的结合呈互相相溶状态，。

本发明中，采用将燃料油，固体古马隆，邻苯二甲酸酐，间苯二酚等配合剂作为溶剂，催化剂和助催化剂，与20-50目的非硫化胶粉在低速搅拌和160-200℃，0.5-0.7Mpa的压力下，反应2小时制备膏状再生胶的工艺；采用粒径小的高耐磨炭黑或通用炉黑炭黑为补强剂；采用将炭黑分3-5次逐渐加入解聚器的加入方式以及在100-150℃的温度下，以高速200转/分的转速搅拌0.5-2分钟的工艺，使得σ_2∶3-σ_1∶3趋近于σ_1∶2，提高了炭黑与膏状再生橡胶之间的浸润程度，使之互相相溶。

并且，本发明中使用的燃料油为活化物质，属于极性基的软化剂，在补强方面起着特殊的作用，其极性基被炭黑粒子的表面吸附着，炭黑粒子与极性基的亲附，可以得到与膏状再生橡胶粘附和分散的较好的亲液络合物，由于炭黑与膏状再生橡胶的表面粘附力比膏状再生橡胶分子之间的结合力要大得多，因此，炭黑与膏状再生橡胶的结合可以以拌合完成，可以减去捏炼和精炼等后期加工工艺。

所制得的充炭黑膏状再生橡胶表面细腻，与生胶的相溶性好，在胶料中易分散均匀。将它用于橡胶加工时，与生胶混炼时不需加入碳黑，解决了混炼中炭黑飞扬的环境污染问题，提高了所得橡胶制品的物理机械性能。并且在不影响混合胶料质量的情况下，可以在充炭黑膏状再生橡胶中加大炭黑的用量，相应地降低成本。

本发明所制充炭黑膏状再生橡胶与高温动态脱硫制造的再生橡胶相比，具有以下积极效果：

1，在橡胶中分散良好；

2，不用添加足够的软化剂，也可以提高胶料的操作性能。

3，可以降低生热量，提高橡胶制品的物理机械性能。

4，在相同性能指标下，可以降低制品的成本。

5，可以改善工艺加工性能，保证所得橡胶制品的物理机械性能。

综上所述，本发明是一种充炭黑膏状再生橡胶及制备方法。它是一种将补强剂炭黑与膏状再生橡胶结合后制得的充炭黑膏状再生橡胶及制备方法，该方法不仅可以减去再生橡胶生产工艺中的捏炼和精炼等后期加工工艺，生产工艺简单，节约能源，并且，将充炭黑膏状再生橡胶用于橡胶加工时，与生胶混炼时不再加入碳黑，减少环境污染，提高了所得橡胶制品的物理机械性能。

具体实施方式：

实施例1

将废旧橡胶粉碎后，制得20目的废硫化胶粉，按照以下配方备料：

20目废硫化胶粉                100kg

松焦油                        90kg

固体古马隆                    18kg

邻苯二甲酸酐                  5kg

间苯二酚                      0.5kg

高耐磨炭黑                    80kg

总计                          293.5kg

将20目的废硫化胶粉100kg加入立式解聚器中，依次加入松焦油90kg，固体古马隆18kg，邻苯二甲酸酐5kg，间苯二酚0.5kg后，封闭加料口，以30转/分的速度进行搅拌，并逐步升温，在温度200℃，压力0.5MPa条件下，反应2.5小时后，降温至120℃，在50分钟内沿加料口分三次加入高耐磨炭黑80kg，混合均匀后，以高速200转/分以上的转速搅拌1分钟，然后降温放料，即得到充炭黑膏状再生橡胶。

将所制得的充炭黑膏状再生橡胶与天然橡胶、合成橡胶并用制作橡胶制品，其配方重量百分比为：

天然橡胶(三号胶)                       12kg

顺丁橡胶                               12kg

充高耐磨炭黑的充炭黑膏状再生橡胶       20kg

氧化锌                                 3kg

硬脂酸                                 1kg

松焦油                                 2kg

促进剂M                                1kg

防老剂A                                1.5kg

促进剂TT                               0.8kg

硫磺                                   1.7kg

总计                                   55kg

将上述配方经过密炼，混炼，出片后，在温度为143-150℃，硫化时间为10min的硫化条件下完成硫化过程。

经检测，所得制品的物理机械性能良好，检测指标为：

拉伸强度(Mpa)                         7.8

扯断伸长率(％)                        500

硬度(邵氏A)                           55

密度(g/m³)                            1.16。

实施例2

将废旧橡胶粉碎后，制得20目的废硫化胶粉，按照以下配方备料：

20目废硫化胶粉                       100kg

氧化妥尔油                           90kg

固体古马隆                           18kg

邻苯二甲酸酐                         5kg

间苯二酚                             0.5kg

通用炉黑炭黑                         80kg

总计                                 293.5kg

将20目的废硫化胶粉100kg加入立式解聚器中，依次加入氧化妥尔油90kg，固体古马隆18kg，邻苯二甲酸酐5kg，间苯二酚0.5kg后，封闭加料口，以20转/分的速度进行搅拌，并逐步升温，在温度200℃，压力0.7MPa条件下，反应2.0小时后，降温至120℃，在50分钟内沿加料口分三次加入通用炉黑炭黑80kg，混合均匀后，以高速200转/分以上的转速搅拌0.5分钟，然后降温放料，即得到充炭黑膏状再生橡胶。

将所制得的充炭黑膏状再生橡胶与天然橡胶、合成橡胶并用制作橡胶制品，其配方重量比为：

天然橡胶(三号胶)                               13kg

顺丁橡胶                                       10kg

充通用炉黑的充炭黑膏状再生橡胶                 20kg

轻质碳酸钙                                     3kg

氧化锌                                         2.5kg

促进剂DM                                       1kg

促进剂M                                        0.8kg

促进剂D                                        0.2kg

液体古马隆                                     4kg

硫磺                                           1kg

总计                                           55.5kg

将上述配方经过密炼，混炼，出片后，在0.3Mpa×8min硫化条件下完成硫化过程。

经检测，所得制品的物理机械性能性能良好，检测指标为：

拉伸强度(Mpa)                          11.4

扯断伸长率(％)                         435

硬度(邵氏A)                            68

屈挠(万次/E)                           4.3

磨耗量(cm³/1.61Km)                     0.67。

Claims (6)

1，一种充炭黑膏状再生橡胶，其特征在于它是以20-50目的废硫化胶粉为基础量，各组份的重量比为：

20-50目的废硫化胶粉           100份

燃料油                        50-90份

固体古马隆                    8-20份

邻苯二甲酸酐                  2-5份

间苯二酚                      0.1-1份

炭黑                          60-100份。

2，根据权利要求1所述充炭黑膏状再生橡胶制备方法，其特征在于燃料油为松焦油或氧化妥尔油或煤焦油。

3，根据权利要求1所述充炭黑膏状再生橡胶制备方法，其特征在于炭黑为高耐磨炭黑或通用炉黑炭黑。

4，一种充炭黑膏状再生橡胶的制作方法，其特征在于：

一，配方：

以20-50目的废硫化胶粉为基础量，各组份的重量比为：

20-50目的废硫化胶粉        100份

燃料油                     50-90份

固体古马隆                 8-20份

邻苯二甲酸酐               2-5份

间苯二酚                   0.1-1份

炭黑                       60-100份；

二，制作工艺：

将20-50目的废硫化胶粉加入解聚器中，依次加入燃料油，固体古马隆，邻苯二甲酸酐，间苯二酚后，以10-50转/分的速度进行搅拌，在温度160-200℃，压力0.5-0.7MPa条件下，反应2-3小时后，降温至100-150℃，在30-60分钟内分3-5次将炭黑加入后，以高速200转/分以上的转速搅拌0.5-2分钟，然后降温放料，即得到充炭黑膏状再生橡胶。

5，根据权利要求4所述充炭黑膏状再生橡胶制备方法，其特征在于燃料油为松焦油或氧化妥尔油或煤焦油。

6，根据权利要求4所述充炭黑膏状再生橡胶制备方法，其特征在于炭黑为高耐磨炭黑或通用炉黑炭黑。