CN102501335A - 废橡胶连续还原再生新工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种废橡胶连续还原再生的新工艺，该工艺是按以下步骤进行的：(1)高速塑化：将废胶粉及橡胶再生剂和软化油投入到高速塑化反应机组的搅拌罐中进行混合；(2)机械化学反应：胶粉通过机械化学反应器剪切、碾压成条粒状；(3)橡胶螺杆还原：在高剪切的螺杆组合下短时间内能切断硫化橡胶的S-S交联键而极少破坏C-C键，保持橡胶较高的物性；(4)螺杆捏炼：进行二次剪切和冷却；(5)精炼：开炼机挤压出片得到再生胶。本工艺的优点有不存在高温高压过程，对人身和设备的安全提供了技术基础；工艺过程无废气废水产生，有利于环境保护；该过程需要较少的供热设备，节约能源；工艺生产过程短，并可以连续生产等。

Description

废橡胶连续还原再生新工艺
技术领域
本发明涉及一种废橡胶连续还原再生新工艺。
技术背景
橡胶，在近代工业发展历史上长期作为经济军事的生产战略物资，是与煤炭、钢铁、石油并列的第四大工业原料，而且是可再生的原料，在国民经济和社会发展中的重要性不言而喻。我国已成为世界橡胶加工基地，从2002年始我国连续7年成为世界消费第一大国，而我国橡胶资源65%以上需要从国外进口，充分合理利用橡胶再生资源已成为迫切需要解决的现实问题。目前，国家已将废旧橡胶资源的循环利用作为发展循环经济的重要部分。
国内废旧橡胶循环利用主要以旧轮胎翻新、生产再生橡胶、生产硫化橡胶粉和热裂解等形式，目前橡胶再生过程为动态脱硫工艺，即把废橡胶、水、活化剂和软化油（煤焦油等）放入带有搅拌装置的高压容器中，温度升高到210-250℃，保压70-150分钟，排料，然后捏炼、精炼。但是在整个过程中需要罐体加热，耗能大，在排料过程中会同时排出混有煤焦油和橡胶有机低分子等废气，对环境造成严重污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种没有环境污染、可连续生产、能耗较低且安全可靠的废橡胶连续还原再生新工艺。
本发明解决上述技术问题采取的技术方案：
一种废橡胶连续还原再生新工艺，包括如下步骤：
(1)高速塑化
将30-60目废胶粉、橡胶再生剂和软化油投入到橡胶高速塑化反应机组中进行塑化，原料混合均匀后冷却；所述橡胶高速塑化反应机组包括搅拌罐和冷却罐，将所述废胶粉、橡胶再生剂和软化油送入搅拌罐中，加热搅拌，转速每分钟1000-2000转，当温度升至90℃时停止加热继续搅拌，5min后将搅拌罐里的料放入冷却罐，冷却罐的搅拌速度是10-50转/分钟，冷却至30℃放料； 
(2)机械研磨
步骤（1）中冷却后的废胶粉送入力化学反应器中研磨成条粒状胶；
(3)螺杆还原
将步骤（2）中得到的条粒状胶在螺杆还原机组中进行还原再生；所述螺杆还原机组包括双螺杆挤出机和单螺杆挤出机，所述条粒状胶送入双螺杆挤出机中，出料再送入单螺杆挤出机挤出；
(4)螺杆捏炼
将步骤（3）单螺杆挤出机的出料再送入另一组螺杆还原机组中进行补充捏炼；
(5)精炼
将步骤（4）中得到的产品送至开炼机或精炼机中进行精炼，挤压出片得到再生橡胶成品。
步骤(1)中所述的废胶粉、橡胶再生剂与软化剂的重量比为100：1-10：5-30。
所述橡胶再生剂为RV橡胶再生剂、PTC-R橡胶再生还原剂、二烯丙基二硫化物或胺基化合物。
所述二烯丙基二硫化物为二烯丙基二硫醚、二烯丙基双酚A或烯丙基磺酸钠，所述胺基化合物为油酸酰胺、对甲基苯胺或对甲苯二胺。
所述的双螺杆挤出机的机腔中含7-10个加热和冷却反应区间，各区温度均低于100℃，所述单螺杆挤出机的机腔中含4-6个加热和冷却反应区间，各区温度均低于100℃。
步骤(5)中所述的开炼机或精炼机的辊温为40-70℃，辊距为0.1mm，出片时将辊距调至0.5mm。
本发明采用上述技术方案取得的有益效果是：
（1）本发明利用力化学反应器和螺杆还原机组的机械剪切使胶粉内摩擦生热，减少了热能消耗；
（2）本发明工艺在生产过程中无废水、无废渣、无废气污染，对环境友好；
（3）本发明工艺将塑化和脱硫还原过程连续化，大大提高了生产效率；
（4）本发明工艺适用于天然橡胶、天然橡胶与合成胶的并用胶、三元乙丙橡胶、丁基及卤化丁基橡胶、丁腈橡胶等硫化橡胶以及上述橡胶混炼胶的自硫胶，应用范围广。
具体实施方式
实施例1
(1)高速塑化：将100份40目adidas鞋胶粉、2份RV橡胶再生剂和5份软化油依次倒入搅拌罐里加热搅拌，转速每分钟1000-2000转，当温度升至90℃时停止加热继续搅拌，5min后将搅拌罐里的料放入冷却罐，冷却罐的搅拌速度是10-50转/分钟，冷却至30℃放料；
(2)机械研磨：将混合料通过力化学反应器（卧式磨盘型力化学反应器）剪切、碾压成条粒状。
(3)螺杆还原：把从力化学反应器中出来的料倒入螺杆还原机组中的双螺杆挤出机（φ65，转速为100-475转），橡胶再生剂在机械剪切作用下均匀包裹在废胶粉颗粒表面，经过浸润作用渗入胶粉颗粒中，降低S-S交联键键能，而不破坏S-C键和C-C键，将橡胶分子还原成一维线性分子结构并恢复橡胶性能。双螺杆挤出机的出料直接进单螺杆挤出机（φ100，转速为10-200转）进行冷却后出料。其中：双螺杆挤出机的主机转速设为350转/分钟，加料速度设为30转/分钟，十个区的设定温度分别为80℃—85℃—85℃—85℃—85℃—80℃—80℃—70℃—70℃—35℃；单螺杆挤出机的主机转速设为40转/分钟，六个区的设定温度分别为30℃—30℃—30℃—30℃—25℃—20℃。
(4)螺杆捏炼：单螺杆挤出机的出料再经过一组螺杆还原机组进行补充捏炼，使交联键更好的断裂。
(5)精炼：经过两组螺杆还原机组剪切后的出料送入开炼机（XJK-400）中，开炼机的辊温控制在40-70℃，辊距调至0.1mm，出片时将辊距调至0.5mm，最后得到再生胶。再生橡胶经过重新硫化后的物理性能：拉伸强度为11.06MPa，拉断伸长率为305.4%。
实施例2
(1)高速塑化：将100份60目轮胎胎面胶粉、3份PTC-R橡胶再生还原剂和5份软化油依次倒入搅拌罐里加热搅拌，转速每分钟1000-2000转，当温度升至90℃时停止加热继续搅拌，5min后将搅拌罐里的料放入冷却罐，冷却罐的搅拌速度是10-50转/分钟，冷却到30℃时出料。
(2)机械研磨：将步骤（1）的出料通过卧式磨盘型力化学反应器碾压成条粒状。
(3)螺杆还原：把力化学反应器中的出料倒入双螺杆挤出机中，橡胶再生剂机械在剪切作用下均匀包裹在废胶粉颗粒表面，经过浸润作用渗入胶粉颗粒中，降低S-S交联键键能，而不破坏S-C键和C-C键，还原成一维线性分子结构并恢复橡胶性能。然后从双螺杆挤出机出来的料直接进单螺杆挤出机进行冷却，最后从单螺杆挤出机出料。其中：双螺杆挤出机的主机转速设为450转/分钟，加料速度设为50转/分钟，八个区的设定温度分别为45℃—45℃—50℃—50℃—50℃—50℃—50℃—35℃，单螺杆挤出机的主机转速设为45转/分钟，五个区的设定温度分别为35℃—30℃—25℃—25℃—20℃。
 (4)螺杆捏炼：单螺杆挤出机的出料再经过一组螺杆还原机组进行补充捏炼，使交联键更好的断裂。
(5)精炼：经过两组螺杆还原机组剪切后的出料送入精炼机（SKJ-450/510ZG）中，开炼机的辊温控制在40-50℃，辊距调至为0.1mm，出片时将辊距调至0.5mm，最后得到再生胶。本工艺所生产的再生橡胶经过重新硫化后的物理性能：拉伸强度为12.53MPa，拉断伸长率为350.16%。
实施例3
(1)高速塑化：将100份60目轮胎全胎胶粉、2份二烯丙基二硫醚和5份软化油依次倒入搅拌罐里加热搅拌，转速每分钟1000-2000转，当温度升至90℃时停止加热继续搅拌，5min后将搅拌罐里的料放入冷却罐，冷却罐的搅拌速度是10-50转/分钟，冷却到30℃时出料。
(2)机械研磨：将步骤（1）的出料通过卧式磨盘型力化学反应器碾压成条粒状。
(3)螺杆还原：把力化学反应器中的出料倒入双螺杆挤出机中，橡胶再生剂机械在剪切作用下均匀包裹在废胶粉颗粒表面，经过浸润作用渗入胶粉颗粒中，降低S-S交联键键能，而不破坏S-C键和C-C键，还原成一维线性分子结构并恢复橡胶性能。然后从双螺杆挤出机出来的料直接进单螺杆挤出机进行冷却，最后从单螺杆挤出机出料。其中：双螺杆挤出机的主机转速设为400转/分钟，加料速度设为50转/分钟，七个区的设定温度分别为50℃—50℃—45℃—45℃—40℃—40℃—35℃。单螺杆挤出机的主机转速设为35转/分钟，四个区的设定温度分别为30℃—25℃—25℃—20℃。 
(4)螺杆捏炼：单螺杆挤出机的出料再经过一组螺杆还原机组进行补充捏炼，使交联键更好的断裂。
(5)精炼：经过两组螺杆还原机组剪切后的出料送入开炼机（XJK-400）中，开炼机的辊温控制在40-50℃，辊距调至为0.1mm，出片时将辊距调至0.5mm，最后得到再生胶。本工艺所生产的再生橡胶经过重新硫化后的物理性能：拉伸强度为12.16 MPa，拉断伸长率为360.52 %。

Claims (6)

1.一种废橡胶连续还原再生新工艺，其特征在于其包括如下步骤：
(1)高速塑化
将30-60目废胶粉、橡胶再生剂和软化油投入到橡胶高速塑化反应机组中进行塑化，原料混合均匀后冷却；所述橡胶高速塑化反应机组包括搅拌罐和冷却罐，将所述废胶粉、橡胶再生剂和软化油送入搅拌罐中，加热搅拌，转速每分钟1000-2000转，当温度升至90℃时停止加热继续搅拌，5min后将搅拌罐里的料放入冷却罐，冷却罐的搅拌速度是10-50转/分钟，冷却至30℃放料； 
(2)机械研磨
步骤（1）中冷却后的废胶粉送入力化学反应器中研磨成条粒状胶；
(3)螺杆还原
将步骤（2）中得到的条粒状胶在螺杆还原机组中进行还原再生；所述螺杆还原机组包括双螺杆挤出机和单螺杆挤出机，所述条粒状胶送入双螺杆挤出机中，出料再送入单螺杆挤出机挤出；
(4)螺杆捏炼
将步骤（3）单螺杆挤出机的出料再送入另一组螺杆还原机组中进行补充捏炼；
(5)精炼
将步骤（4）中得到的产品送至开炼机或精炼机中进行精炼，挤压出片得到再生橡胶成品。
2.根据权利要求1所述的废橡胶连续还原再生新工艺，其特征在于步骤(1)中所述的废胶粉、橡胶再生剂与软化剂的重量比为100：1-10：5-30。
3.根据权利要求1或2所述的废橡胶连续再生还原新工艺，其特征在于所述橡胶再生剂为RV橡胶再生剂、PTC-R橡胶再生还原剂、二烯丙基二硫化物或胺基化合物。
4.根据权利要求3所述的废橡胶连续还原再生新工艺，其特征在于所述二烯丙基二硫化物为二烯丙基二硫醚、二烯丙基双酚A或烯丙基磺酸钠，所述胺基化合物为油酸酰胺、对甲基苯胺或对甲苯二胺。
5.根据权利要求1所述的废橡胶连续还原再生新工艺，其特征在于：所述的双螺杆挤出机的机腔中含7-10个加热和冷却反应区间，各区温度均低于100℃，所述单螺杆挤出机的机腔中含4-6个加热和冷却反应区间，各区温度均低于100℃。
6.根据权利要求1所述的废橡胶连续还原再生新工艺，其特征在于：步骤(5)中所述的开炼机或精炼机的辊温为40-70℃，辊距为0.1mm，出片时将辊距调至0.5mm。
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