CN102516611B - 一种全胶粉泡沫弹性体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全胶粉泡沫弹性体的制备方法，所述的制备方法按照如下步骤进行：将废胶粉、硬脂酸和环烷油在开炼机上室温混炼，物料混合均匀后，加入所述的白土、ZnO、重钙和炭黑，继续混炼至胶表面光滑，然后加入所述的硫磺、硫化改进剂、发泡剂H和发泡助剂，继续混炼至胶表面光滑，混炼结束后取出混炼胶，所述混炼胶在室温下放置10-12h，经过一次硫化和二次硫化后得到全胶粉泡沫弹性体；所述的硫化改进剂为促进剂ZMBT、促进剂CBS、促进剂MBT、促进剂TETD和锌盐复合物的混合物。本发明制备的全胶粉的泡沫弹性体，具有泡孔均匀、弹性体柔软、机械性能满足要求等优点，没有使用天然橡胶，节约了资源。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种以废轮胎胶粉为原料制备全胶粉泡沫弹性体的方法。
(二)背景技术
随着汽车产业的发展，汽车轮胎的报废量在逐年增加，预计全世界每年汽车轮胎报废量在15亿条以上，中国为8000～10000万条/年。汽车轮胎的主要成份为天然橡胶。在石油资源短缺的今天，天然橡胶也成为紧缺资源，价格不断攀升，这样废轮胎胶粉的回收利用成为当今世界的热门话题。
目前废轮胎胶粉的利用主要有：1)与橡胶、塑料、混凝土等材料混合制备新型的材料，如机器垫、路基垫、缓冲垫等各类垫片以及挡泥板、吸音材料、防水卷材、防水涂料、防水密封材料、火车道轨、特殊场合的隔离墙、特殊场合的基座、铺装高等级公路、飞机跑道、油田堵漏、各类鞋底等领域；2)废轮胎胶粉中加入小分子化学品，进行改性后，直接制备成弹性体。有人利用苯肼和ZnCl2透出胶粉中的硫，脱硫胶粉可以制备成全胶粉弹性体，其拉伸强度能达到3MPa。还有人利用各种橡胶促进剂重新硫化废橡胶粉，使其全胶粉弹性体的拉伸强度可达6～7MPa。然而利用废轮胎全胶粉进行全胶粉泡沫弹性体未见报道。本发明专利利用汽车轮胎废橡胶粉制备活性橡胶粉，并添加新的硫化剂、发泡剂制备一种全胶粉泡沫弹性体，该泡沫弹性体可以应用于鞋的衬里或服装衬里。
(三)发明内容
本发明研究了废轮胎胶粉的特点，以及橡胶发泡的原理，吸收了硅橡胶、氟橡胶、三元乙丙橡胶发泡的优点，创新出一套利用废轮胎胶粉发泡配方以及发泡工艺制备全胶粉的泡沫弹性体的方法。
本发明采用的技术方案是：
一种全胶粉泡沫弹性体组合物，所述的组合物由如下质量份的组份组成：
废胶粉100-20份，
硫化改性剂2-5份，
ZnO 1.5-3.0份，
硬脂酸2-7份，
硫磺0.5-4份，
环烷油1-6份，
炭黑15-25份，
重钙12-17份，
白土20-26份，
发泡剂H 10-15份，
发泡助剂10-15份；
所述的硫化改进剂是质量比为1∶1-1.5∶1-2∶1-1.5∶1-3的促进剂ZMBT、促进剂CBS、促进剂MBT、促进剂TETD、锌盐的复合物，其中锌盐为ZnCl2、ZnCO3或双甲基对苯二甲酸锌(C18H12O8Zn2)；
所述的发泡剂H为通用的橡胶H发泡剂，主要成分为二亚硝基五次甲基四胺；发泡剂H的学名为二亚硝基五次甲基四胺，无臭味，但在潮湿情况下有甲醛味；溶于二甲基甲酰胺和二甲亚砜，分解产生气体主要为N2，另外还含有少量的NO、CO2、O2、水和甲醛；
所述的发泡助剂为碳酸氢钠与下列一种或两种以上物质的任意比例的组合：尿素、异戊四醇或聚乙二醇-400。
本发明所述的发泡助剂优选为碳酸氢钠与下例任意之一质量比为1∶1的组合：尿素、异戊四醇或聚乙二醇-400。
本发明优选的组合物由如下质量份的组份组成：
废胶粉80-50份，
硫化改性剂1-3份，
ZnO 1-2份，
硬脂酸3-5份，
硫磺1-3份，
环烷油2-4份，
炭黑17-20份，
重钙13-15份，
白土22-24份，
发泡剂H 12-14份，
发泡助剂12-14份；
所述的硫化改进剂是质量比为1∶1.5∶2∶1.5∶3的促进剂ZMBT、促进剂CBS、促进剂MBT、促进剂TETD、锌盐的复合物，其中锌盐为ZnCl2、ZnCO3或双甲基对苯二甲酸锌(C18H12O8Zn2)；所述的发泡助剂为碳酸氢钠与下例任意之一质量比为1∶1的组合：尿素、异戊四醇或聚乙二醇-400。
本发明推荐所述的硫化改进剂的优选质量比为1∶1.5∶2∶1.5∶3的促进剂ZMBT、促进剂CBS、促进剂MBT、促进剂TETD、ZnCO3的复合物。
所述的全胶粉泡沫弹性体组合物的制备方法，按照如下步骤进行：称量20-100份的废胶粉，2-5份的硫化改性剂，1.5-3.0份的ZnO，2-7份的硬脂酸，0.5-4份的硫磺，1-6份的环烷油，15-25份的炭黑，12-17份的重钙，20-26份的白土，10-15份的发泡剂H，10-15份的发泡助剂；将组方量的废胶粉、硬脂酸和环烷油在开炼机上室温混炼，混合均匀后，加入组方量的白土、ZnO、重钙和炭黑，继续混炼至胶表面光滑，然后加入组方量的硫磺、硫化改进剂、发泡剂H和发泡助剂，继续混炼，2小时后，混炼结束，取出混炼胶，所述混炼胶在室温下放置10-12h，然后在橡胶硫化机上进行一次硫化、二次硫化得到全胶粉泡沫弹性体。
本发明所述全胶粉泡沫弹性体组合物的制备方法优选一次硫化的硫化温度为110-130℃，硫化时间为10-30min。
进一步，本发明推荐所述的二次硫化的硫化温度为120-130℃，硫化时间为2-3h。
具体的，本发明所述的全胶粉泡沫弹性体的制备方法按照如下步骤进行：将组方量的废胶粉、硬脂酸和环烷油在开炼机上室温混炼，物料混合均匀后，加入组方量的白土、ZnO、重钙和炭黑，继续混炼至胶表面光滑，然后加入所述的硫磺、硫化改进剂、发泡剂H和发泡助剂，继续混炼2小时后，混炼结束，取出混炼胶，所述混炼胶在室温下放置10-12h，在110-130℃下硫化10-30min，在120-130℃下硫化2-3h后得到全胶粉泡沫弹性体。
本发明的有益效果体现在：
1)废轮胎橡胶粉不用实现脱硫化，减小了橡胶粉的处理工艺步骤，降低了胶粉的处理成本；
2)硫化改性剂是普通橡胶促进剂的复配，原料易得；
3)废轮胎胶粉的发泡工艺与现有的橡胶发泡工艺相近似，现有的橡胶工艺稍加改进，就可以应用于废轮胎胶粉进行全胶粉的发泡；
4)本发明工艺中橡胶是废轮胎胶粉，没有加入其他如天然橡胶或丁苯橡胶，是全废轮胎胶粉的发泡，节省了天然橡胶或丁苯橡胶，节约了资源；
5)本发明开辟了废轮胎胶粉的一个新应用途径，可以制备服装或鞋衬里的泡沫弹性体。
(四)具体实施方式
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
以下实施例中发泡剂H使用的是天津开发区乐泰化工有限公司生产的。
实施例1
取碳酸氢钠100kg、聚乙二醇100kg，将二者混合物在高速混合机中混合，制备成复配发泡助剂，备用；
取促进剂ZMBT10kg、促进剂CBS15kg、促进剂MBT20kg、促进剂TETD15kg、ZnCO330kg，在高混机上进行配比，复配成硫化改进剂。
称量40-60目废轮胎胶粉100kg，上述的硫化改进剂2kg，ZnO1.5kg，硬脂酸2kg，硫磺0.5kg，环烷油1kg，炭黑15kg，重钙12kg，白土20kg，发泡剂H10kg，上述制备的发泡助剂10kg。将废胶粉100kg，硬脂酸2kg，环烷油1kg，在开炼机上室温混炼，控制开炼机的温度，防止物料粘辊。物料混合均匀后，加入白土20kg，ZnO 1.5kg，重钙12kg，炭黑15kg，继续混炼2h，然后加入硫磺0.5kg，硫化改进剂2kg，发泡剂H10kg，发泡助剂10kg，继续混炼2h，取出混炼胶，室温下放置10h后，在120℃硫化15min，在130℃硫化2h后得到制品。
实施例2
称量40-60目废轮胎胶粉100kg，实施例1中制备的硫化改进剂5kg，ZnO 3.0kg，硬脂酸7kg，硫磺4kg，环烷油6kg，炭黑25kg，重钙17kg，白土26kg，发泡剂H15kg，实施例1中制备的发泡助剂15kg。将废胶粉100kg，硬脂酸7kg，环烷油6kg，在开炼机上室温混炼，控制开炼机的温度，防止物料粘辊。物料混合均匀后，加入白土26kg，ZnO 3kg，重钙17kg，炭黑25kg，继续混炼2h，然后加入硫磺4kg，硫化改进剂5kg，发泡剂H15kg，发泡助剂15kg，继续混炼2h，取出混炼胶，室温下放置10h后，在120℃硫化15min，在130℃硫化2h后得到制品。
实施例3
称量40-60目废轮胎胶粉70kg，实施例1中制备的硫化改进剂3kg，ZnO 2kg，硬脂酸5kg，硫磺3kg，环烷油4kg，炭黑20kg，重钙15kg，白土23kg，发泡剂H12kg，实施例1中制备的发泡助剂12kg。将废胶粉70kg，硬脂酸5kg，环烷油4kg，在开炼机上室温混炼，控制开炼机的温度，防止物料粘辊。物料混合均匀后，加入白土23kg，ZnO2kg，重钙15kg，炭黑20kg，继续混炼2h，然后加入硫磺3kg，硫化改进剂3kg，发泡剂H12kg，发泡助剂12kg，继续混炼2h，取出混炼胶，室温下放置10h后，在120℃硫化15min，在130℃硫化2h后得到制品。
实施例4
取碳酸氢钠100kg，异戊四醇100kg，在高混机中混合，制成发泡助剂；
取促进剂ZMBT10kg、促进剂CBS10kg、促进剂MBT10kg、促进剂TETD10kg、双甲基对苯二甲酸锌10kg，在高混机中复配成硫化改进剂。
称量40-60目废轮胎胶粉50kg，本实施例中制备的硫化改进剂4kg，ZnO 2.5kg，硬脂酸4kg，硫磺2kg，环烷油4kg，炭黑20kg，重钙13kg，白土21kg，发泡剂H13kg，本实施例中制备的发泡助剂13kg。将废胶粉50kg，硬脂酸4kg，环烷油4kg，在开炼机上室温混炼，控制开炼机的温度，防止物料粘辊。物料混合均匀后，加入白土21kg，ZnO 2.5kg，重钙13kg，炭黑20kg，继续混炼2h，然后加入硫磺2kg，硫化改进剂4kg，发泡剂H13kg，发泡助剂13kg，继续混炼2h，取出混炼胶，室温下放置10h后，在120℃硫化15min，在130℃硫化2h后得到制品。
实施例5
取碳酸氢钠100kg，尿素100kg，在高混机中混合，制成发泡助剂；
取促进剂ZMBT10kg、促进剂CBS13kg、促进剂MBT15kg、促进剂TETD13kg、双甲基对苯二甲酸锌20kg，在高混机中复配成硫化改进剂。
称量40-60目废轮胎胶粉80kg，本实施例中制备的硫化改进剂2kg，ZnO 2kg，硬脂酸4kg，硫磺2kg，环烷油3kg，炭黑17kg，重钙13kg，白土21kg，发泡剂H13kg，本实施例中制备的发泡助剂13kg。将废胶粉80kg，硬脂酸4kg，环烷油4kg，在开炼机上室温混炼，控制开炼机的温度，防止物料粘辊。物料混合均匀后，加入白土21kg，ZnO 2kg，重钙13kg，炭黑17kg，继续混炼2h，然后加入硫磺2kg，硫化改进剂2kg，发泡剂H13kg，发泡助剂13kg，继续混炼2h，取出混炼胶，室温下放置10h后，在120℃硫化10min，在130℃硫化3h后得到制品。
Claims (7)
1.一种全胶粉泡沫弹性体组合物，其特征在于，所述的组合物由如下质量份的组份组成：
废胶粉 100-20份,
硫化改性剂 2-5份，
ZnO 1.5-3.0份，
硬脂酸 2-7份，
硫磺 0.5-4份，
环烷油 1-6份，
炭黑 15-25份，
重钙 12-17份，
白土 20-26份，
发泡剂H 10-15份，
发泡助剂 10-15份；
所述的硫化改性剂是质量比为1:1-1.5:1-2:1-1.5:1-3的促进剂ZMBT、促进剂CBS、促进剂MBT、促进剂TETD、锌盐的复合物，其中锌盐为ZnCl2、ZnCO3或双甲基对苯二甲酸锌；
所述的发泡剂H为通用的橡胶H发泡剂，主要成分为二亚硝基五次甲基四胺；
所述的发泡助剂为碳酸氢钠与下列一种或两种以上物质任意比例的组合：尿素、异戊四醇或聚乙二醇-400。
2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述的发泡助剂为碳酸氢钠与下例任意之一质量比为1：1的组合：尿素、异戊四醇或聚乙二醇-400。
3.如权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述的硫化改性剂是质量比为1:1.5:2:1.5:3的促进剂ZMBT、促进剂CBS、促进剂MBT、促进剂TETD、ZnCO3的复合物。
4.如权利要求1所述的全胶粉泡沫弹性体组合物的制备方法，其特征在于，所述的制备方法按照如下步骤进行：称量20-100份的废胶粉，2-5份的硫化改性剂，1.5-3.0份的ZnO，2-7份的硬脂酸，0.5-4份的硫磺，1-6份的环烷油，15-25份的炭黑，12-17份的重钙，20-26份的白土，10-15份的发泡剂H，10-15份的发泡助剂；
将组方量的废胶粉、硬脂酸和环烷油在开炼机上室温混炼，混合均匀后，加入组方量的白土、ZnO、重钙和炭黑，继续混炼至胶表面光滑，然后加入组方量的硫磺、硫化改性剂、发泡剂H和发泡助剂，继续混炼至胶表面光滑，混炼结束后取出混炼胶，所述混炼胶在室温下放置0-12h，经过一次硫化和二次硫化后得到全胶粉泡沫弹性体。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的一次硫化的硫化温度为110-130℃,硫化时间为10-30min。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的二次硫化的硫化温度为120-130℃,硫化时间为2-3h。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法按照如下步骤进行：将组方量的废胶粉、硬脂酸和环烷油在开炼机上室温混炼，物料混合均匀后，加入组方量的白土、ZnO、重钙和炭黑，继续混炼至胶表面光滑，然后加入所述的硫磺、硫化改性剂、发泡剂H和发泡助剂，继续混炼至胶表面光滑，混炼结束后取出混炼胶，所述混炼胶在室温下放置10-12h，在110-130℃下硫化10-30min，在120-130℃下硫化2-3h后得到全胶粉泡沫弹性体。
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