CN101597407A - 废橡胶胶粉与热塑性硫化胶共混材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废橡胶胶粉与热塑性硫化胶共混材料的制备方法。该方法首先将热塑性硫化胶和废橡胶胶粉加入到开炼机、密炼机或双螺杆挤出机中混炼，得共混物；共混材料的配方包括热塑性硫化胶为100份和废橡胶胶粉为5～100份；然后将所述共混物在平板硫化机上模压成型；或将所述共混物在注塑机中注塑成型，制得废橡胶胶粉与热塑性硫化胶共混材料；所得共混材料具有良好的力学、耐老化、热稳定及加工性能。本发明提高了废橡胶资源的再生利用率、扩大了废橡胶胶粉的应用领域且降低了热塑性硫化胶的生产成本，具有良好的社会效应和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种废橡胶胶粉与热塑性硫化胶共混材料的制备方法，在取得热塑性硫化胶良好性能的同时又提高废胶粉的利用，降低热塑性硫化胶制品的生产成本。
背景技术
目前我国废旧橡胶再生利用主要方式为再生胶的生产利用，但由于再生胶生产能耗大、生产时产生的噪音、臭味及废水对环境的污染等问题无法有效解决，制约了再生胶的发展。我国再生胶生产虽然占废旧橡胶再生利用的主导地位，但整个行业的经济效益并不理想。因此，生产胶粉成为废旧橡胶利用的最佳方法之一，并且胶粉已成功应用于橡胶制品、塑料及其它制品当中。然而在我国，废橡胶胶粉的年生产能力可以达到30万吨，但其每年的消耗量仅7.5万吨左右，胶粉应用技术的滞后成为废旧橡胶再生利用的最大阻碍，扩大胶粉的应用领域及加快其发展已经成为亟待解决的问题。
热塑性硫化胶(TPV)是热塑性弹性体的一种，是由聚烯烃与橡胶共混经动态全硫化所制得的。它具有综合性能优良、兼具热塑性塑料加工的便利性和热固性橡胶的高弹性等优点，但是其生产成本过高，极大地限制了它的应用和发展。已有学者应用废橡胶胶粉与聚烯烃共混生产类热塑性弹性体，在中国发明专利CN02155008.5公开了废橡胶胶粉/聚烯烃树脂共混物的制备方法，是在开炼机或双螺杆挤出机中，首先加入聚烯烃树脂，再依次加入废橡胶胶粉、橡胶、硅油和有机过氧化物，在100℃～200℃温度下进行混炼，混炼时间为1～30分钟，其中聚烯烃树脂为100重量份，废橡胶胶粉为10～60重量份，橡胶为5～30重量份，硅油为0～10重量份，有机过氧化物为0～0.5重量份。然后在平板硫化机中进行硫化，硫化温度为100℃～200℃，硫化时间为1～20分钟，得到废橡胶胶粉/聚烯烃树脂共混物。该方法使废胶粉得到了新的利用，但是因为胶粉自身性能远远差于橡胶本身的性能，因此这样制备出来的类热塑性弹性体在力学性能，特别是扯断伸长率远远不如热塑性弹性体的性能，扯断伸长率仅为40％～200％，而热塑性弹性体的扯断伸长率一般都在300％以上。本发明是将废橡胶胶粉直接并用于热塑性硫化胶(TPV)这类热塑性弹性体中，所采用的胶粉粒径细，比表面大，易与热塑性硫化胶充分混合，同时还可添加增容剂、补强剂和增塑剂等组分，通过配方设计，所制备出的胶粉/热塑性硫化胶共混材料仍保持热塑性硫化胶这类热塑性弹性体原有的良好综合性能，且改善了热塑性硫化胶的加工性能。因此，本发明不但提高废橡胶资源利用率、开发胶粉新的应用技术，扩大了胶粉的应用范围，同时所制备的废胶粉/热塑性硫化胶共混材料仍具有良好的力学性能、耐老化性等综合性能，并极大降低热塑性硫化胶这类热塑性弹性体的生产成本，以期能进一步扩大热塑性硫化胶的应用。
发明内容
本发明旨在提出一种废橡胶胶粉与热塑性硫化胶共混材料的制备方法，该方法可以制备出性能优良的废橡胶胶粉与热塑性硫化胶的共混材料，一方面提高了废橡胶的再利用率，另一方面降低了热塑性硫化胶的生产成本。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种废橡胶胶粉与热塑性硫化胶共混材料的制备方法：首先将热塑性硫化胶和废橡胶胶粉加入到开炼机、密炼机或双螺杆挤出机中混炼，得共混物；然后将所述共混物在平板硫化机上模压成型；或将所述共混物在注塑机中注塑成型，制得废橡胶胶粉与热塑性硫化胶共混材料；
以重量份数计，所述共混材料的配方包括热塑性硫化胶为100份和废橡胶胶粉为5～100份；所述的热塑性硫化胶为聚丙烯/三元乙丙橡胶(PP/EPDM)或聚丙烯/天然橡胶(PP/NBR)；
所述的废橡胶胶粉由废橡胶制品直接粉碎而制得，其粒径范围为80～200目。
所述的混炼是指在辊温为100℃～180℃下，通过开炼机混炼3～20min；或在密炼室温度为120℃～200℃下，通过密炼机混炼3～15min；或在机头温度为170℃～210℃下，通过双螺杆挤出机混炼挤出。
所述共混物在平板硫化机上模压成型的具体工艺条件是在温度150℃～210℃下，在平板硫化机上模压成型；
所述共混物在注塑机中注塑成型的具体工艺条件是将共混物粉碎造粒后，在料筒温度180～220℃、背压为0.7～3.5MPa的条件下在注塑机中注塑成型。
以重量份数计，所述的共混材料的配方还包括增容剂为0～10份、增塑剂为0～20份和/或增强剂为0～30份；
所述的增容剂为聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)或苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)；
所述的增塑剂为苯二甲酸酯类增塑剂、松焦油系增塑剂或芳烃油；
所述的增强剂为炭黑、白炭黑或碳酸钙。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明是将废橡胶胶粉直接并用于热塑性硫化胶这类热塑性弹性体中，所得共混材料的制备工艺方法简单，且胶粉的加入使得共混材料的加工温度变低，不粘辊，改善了热塑性硫化胶的加工性能。
(2)本发明将废橡胶胶粉直接并用于热塑性硫化胶这类热塑性弹性体中，较之其它方法，本方法所得的共混材料仍保持热塑性硫化胶仍保持良好的力学性能、耐老化性等综合性能。
(3)本发明将废橡胶胶粉直接并用于热塑性硫化胶这类热塑性弹性体中，一来提高废橡胶资源利用率、为胶粉开发出新的应用技术和开辟新的应用领域，同时极大降低热塑性硫化胶生产成本，有望拓宽热塑性硫化胶的应用范围。
具体实施方式
下面的实施实例是对本发明的进一步说明，但本发明要求保护的范围不受实施实例的限制。除非另有说明，实施例中所有份数都是重量份数。
实施例中所使用的热塑性硫化胶是PP/EPDM，牌号为Santoprene201-80，生产厂家为美国AES公司；或者是聚丙烯/天然橡胶(PP/NBR)，牌号为Geolast701-80，生产厂家为美国AES公司。
实施例中所使用的废橡胶胶粉是轮胎废胶粉，其粒径范围为80～200目，生产厂家为广州市增城发兴橡塑有限公司。
实施例中所使用的增容剂是PP-g-MAH，生产厂家为法国Atofina公司；苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)，牌号为G1650，生产厂家为美国Kraton公司；SBS，牌号为1401(YH-792)，生产厂家为中国石化集团资产经营管理有限公司巴陵石化分公司。
实施例中所使用的增塑剂是松焦油，生产厂家为福建环科化工橡胶集团有限公司；邻苯二甲酸二辛酯、芳烃油，生产厂家为山东双燕化工有限公司。
实施列中所使用的增强剂为碳酸钙，生产厂家为广东恩平广平化工实业有限公司；炭黑、白炭黑，生产厂家为东莞玉昌化工有限公司。
实施例1～4
表1实施例1-4共混材料配方
实施例1
按照实施例1的配方，在温度100℃下，将热塑性硫化胶与废橡胶胶粉加入到开炼机混炼20min，在温度150℃下，将上述所制得的共混物在平板硫化机上模压成型，所得共混材料性能见表7中1。
实施例2
按照实施例2的配方，在密炼室温度120℃下，将热塑性硫化胶、废橡胶胶粉、增塑剂和增强剂加入到密炼机混炼15min，在温度160℃下，将上述所制得的共混物在平板硫化机上模压成型，所得共混材料性能见表7中2。
实施例3
按照实施例3的配方，在密炼室温度130℃下，将热塑性硫化胶、废橡胶胶粉、增塑剂和增强剂加入到密炼机混炼12min，在温度170℃下，将上述所制得的共混物在平板硫化机上模压成型，所得共混材料性能见表7中3。
实施例4
按照实施例4的配方，在机头温度170℃下，将热塑性硫化胶与废橡胶胶粉加入到挤出机挤出造粒，在机筒后端温度为180℃、背压为0.7MPa的条件下，将上述所制得的共混物在注塑机中注塑成型，所得共混材料性能见表7中4。
实施例5～9
表2实施例5～9共混材料配方
实施例5
按照实施例5的配方，在温度120℃下，将热塑性硫化胶、废橡胶胶粉和增容剂加入到开炼机混炼15min，在温度180℃下，将上述所制得的共混物在平板硫化机上模压成型，所得共混材料性能见表7中5。
实施例6
按照实施例6的配方，在密炼室温度150℃下，将热塑性硫化胶、废橡胶胶粉和增容剂加入到密炼机混炼10min，在温度180℃下，将上述所制得的共混物在平板硫化机上模压成型，所得共混材料性能见表7中6。
实施例7
按照实施例7的配方，在密炼室温度160℃下，将热塑性硫化胶、废橡胶胶粉和增容剂加入到密炼机混炼8min，在温度190℃下，将上述所制得的共混物在平板硫化机上模压成型，所得共混材料性能见表7中7。
实施例8
按照实施例8的配方，在温度140℃下，将热塑性硫化胶、废橡胶胶粉和增容剂加入到开炼机中混炼10min，将所得共混物粉碎造粒后，在机筒后端温度为200℃、背压为2MPa的条件下，将上述所制得的共混物在注塑机中注塑成型，所得共混材料性能见表7中8。
实施例9
按照实施例9的配方，在密炼室温度170℃下，将热塑性硫化胶、废橡胶胶粉和增容剂加入到密炼机中混炼7min，将所得共混物粉碎造粒后，在机筒后端温度为210℃、背压为2.5MPa的条件下，将上述所制得的共混物在注塑机中注塑成型，所得共混材料性能见表7中9。
实施例10～12
表3实施例10～12共混材料配方
实施例10
按照实施例10的配方，在密炼室温度190℃下，将热塑性硫化胶、废橡胶胶粉和增容剂加入到密炼机混炼5min，在温度200℃下，将上述所制得的共混物在平板硫化机上模压成型，所得共混材料性能见表7中10。
实施例11
按照实施例11的配方，在密炼室温度200℃下，将热塑性硫化胶、废橡胶胶粉和增容剂加入到密炼机混炼3min，在温度210℃下，将上述所制得的共混物在平板硫化机上模压成型，所得共混材料性能见表7中11。
实施例12
按照实施例12的配方，在机头温度190℃下，将热塑性硫化胶、废橡胶胶粉和增容剂加入到挤出机挤出造粒，在机筒后端温度为210℃、背压为3MPa的条件下，将上述所制得的共混物在注塑机中注塑成型，所得共混材料性能见表7中12。
实施例13～16
表4实施例13～16共混材料配方
实施例13
按照实施例13的配方，在温度160℃下，将热塑性硫化胶、废橡胶胶粉、增容剂、增塑剂和增强剂加入到开炼机混炼7min，在温度200℃下，将上述所制得的共混物在平板硫化机上模压成型，所得共混材料性能见表7中13。
实施例14
按照实施例14的配方，在密炼室温度180℃下，将热塑性硫化胶、废橡胶胶粉、增容剂、增塑剂和增强剂加入到开炼机混炼3min，在温度210℃下，将上述所制得的共混物在平板硫化机上模压成型，所得共混材料性能见表7中14。
实施例15
按照实施例15的配方，在机头温度200℃下，将热塑性硫化胶、废橡胶胶粉、增容剂、增塑剂和增强剂加入到挤出机挤出造粒，在机筒后端温度为220℃、背压为3.5MPa的条件下将上述所制得的共混物在注塑机中注塑成型，所得共混材料性能见表7中15。
实施例16
按照实施例16的配方，在机头温度210℃下，将热塑性硫化胶、废橡胶胶粉、增容剂、增塑剂和增强剂加入到挤出机挤出造粒，在机筒后端温度为220℃、背压为3.5MPa的条件下将上述所制得的共混物在注塑机中注塑成型，所得共混材料性能见表7中16。
实施例17
表5实施例17共混材料配方
实施例17
按照实施例17的配方，在机头温度210℃下，将热塑性硫化胶与废橡胶胶粉、增容剂加入到双螺杆挤出机中挤出造粒，在机筒后端温度为200℃、背压为2MPa的条件下在注塑机中注塑成型，所得共混材料性能见表7中17。
实施例18
表6实施例18共混材料配方
实施例18
按照实施例18的配方，在温度120℃下，将热塑性硫化胶与废橡胶胶粉、增容剂加入到开炼机中混炼15min。在温度180℃下，将上述所制得的共混物在平板硫化机上模压成型，所得共混材料性能见表7中18。
实施例1～18按照各自的配方制得共混材料，其测试按照国家标准进行测试拉伸性能按GB/T528-1992；撕裂强度按GB/T529-1991进行测试；邵氏A硬度按GB/T531-1992测试。拉力实验一律用6.01mm宽裁刀制哑铃片。拉伸速度为500mm/min，测试温度为20～25℃。
表7实施例1-18所得共混材料性能情况表
表7中的数据为实施例1-18所制备的共混料料的力学性能情况表，从表中数据可知，与纯热塑性硫化胶(拉伸强度为10.0MPa，扯断伸长率为500％，拉伸永久变形为45％，撕裂强度为28KN/m)相比，共混材料的拉伸强度和撕裂强度均可以得到很好的保持，且有些还有所提高；扯断伸长率均在290％以上，仍然具有良好的弹性；同时拉伸永久变形有所降低。综合可知，废橡胶胶粉的加入仍然使热塑性硫化胶具有良好的力学性能，且本发明方法加工工艺简单，废橡胶胶粉添加量大，提高了废橡胶的利用率，并极大地降低了热塑性硫化胶的生产成本，具有很好的社会效应和经济效益。
Claims (5)
1、一种废橡胶胶粉与热塑性硫化胶共混材料的制备方法，其特征在于：首先将热塑性硫化胶和废橡胶胶粉加入到开炼机、密炼机或双螺杆挤出机中混炼，得共混物；然后将所述共混物在平板硫化机上模压成型；或将所述共混物在注塑机中注塑成型，制得废橡胶胶粉与热塑性硫化胶共混材料；
以重量份数计，所述共混材料的配方包括热塑性硫化胶为100份和废橡胶胶粉为5～100份；
所述的热塑性硫化胶为聚丙烯/三元乙丙橡胶)或聚丙烯/天然橡胶；
所述的废橡胶胶粉由废橡胶制品直接粉碎而制得，其粒径范围为80～200目。
2、根据权利要求1所述的废橡胶胶粉与热塑性硫化胶共混材料的制备方法，其特征在于：所述的混炼是指在辊温为100℃～180℃下，通过开炼机混炼3～20min；或在密炼室温度为120℃～200℃下，通过密炼机混炼3～15min；或在机头温度为170℃～210℃下，通过双螺杆挤出机混炼挤出。
3、根据权利要求1所述的废橡胶胶粉与热塑性硫化胶共混材料的制备方法，其特征在于：所述共混物在平板硫化机上模压成型的具体工艺条件是在温度150℃～210℃下，在平板硫化机上模压成型。
4、根据权利要求1所述的废橡胶胶粉与热塑性硫化胶共混材料的制备方法，其特征在于：所述共混物在注塑机中注塑成型的具体工艺条件是将共混物粉碎造粒后，在料筒温度180～220℃、背压为0.7～3.5MPa的条件下在注塑机中注塑成型。
5、根据权利要求1所述的废橡胶胶粉与热塑性硫化胶共混材料的制备方法，其特征在于：以重量份数计，所述的共混材料的配方还包括增容剂为0～10份、增塑剂为0～20份和/或增强剂为0～30份；
所述的增容剂为聚丙烯接枝马来酸酐、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物或苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物；
所述的增塑剂为苯二甲酸酯类增塑剂、松焦油系增塑剂或芳烃油；
所述的增强剂为炭黑、白炭黑或碳酸钙。
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Granted publication date: 20110720 Termination date: 20140630 |
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