CN102796289B - 一种改性废胶粉/天然橡胶复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改性废胶粉/天然橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：采用微波短时间处理打断废胶粉的少量交联键既能提高废胶粉与天然橡胶(NR)的相容性，又可以提高废胶粉的溶胀性，再采用溶胶-凝胶法原位生成纳米二氧化硅来处理废胶粉，可得到性能优越的改性废胶粉，将改性废胶粉与NR共混，同进在改性废胶粉与NR共混过程中加入1-5份的Si69(以改性胶粉计)，从而制得物理机械性能优良的改性废胶粉/NR复合材料。本发明工艺过程简单，能耗少，污染小，适用面广，提高了废胶粉与NR共混时的用量，降低了橡胶制品生产成本。

Description

一种改性废胶粉/天然橡胶复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种改性废胶粉/天然橡胶复合材料的制备方法，具体涉及首先采用微波辐射和溶胶-凝胶法改性废胶粉，再将改性后的废胶粉加入天然橡胶(NR)中制备改性废胶粉/NR复合材料。
背景技术
废旧橡胶主要来源于废轮胎、废胶鞋、废胶管、胶带等橡胶制品，其次来源于橡胶生产过程中产生的边角料及废品，它属于工业固体废物中的一大类。为保护人类生存的环境，减少废旧橡胶对环境的污染，实现废旧橡胶资源综合利用是当务之急。多年来，我国已形成了以再生胶为主，适度生产胶粉，加快以轮胎企业为主发展翻新轮胎的具有中国特色的废旧橡胶综合利用格局。在我国废旧橡胶综合利用的各种形式中，再生胶占71.3％，胶粉占7.5％，轮胎翻新占11.8％，其他形式占9.38％。然而，再生胶的生产需要大量的设备、厂房、动力和人力，同时也存在废水、废气、粉尘的污染。再生胶在国外发达工业国家被称为“夕阳”工业，由发展转为萎缩乃至结束。20世纪80年代末期，欧美主要工业国家均停止通用型再生胶的生产，进入硫化橡胶粉直接利用阶段，1984年英国、法国已不再生产再生胶。20世纪80年以来，美国、德国、瑞典、日本、澳大利亚、加拿大等国都相继建立了一批废橡胶胶粉公司，其生产能力已大大超过再生胶，所以对胶粉的生产与应用是废旧橡胶综合利用的第二次变革，给废旧橡胶综合利用带来新的生机。
目前，将废胶粉直接与NR掺用是废胶粉的一个发展方向，既解决了废胶粉难处理问题，又降低了橡胶制品的成本。然而，废胶粉的三维网状结构使得它与NR相容性较差，直接导致制品的物理机械性能降低。传统废胶粉的改性方法如机械力化学法，微波法，超声波法等等，虽然在一定程度上打断了废胶粉的三维网状结构，改善了废胶粉与NR的相容性，但同时也会在一定程度上打断橡胶分子主链，从而降低制品的物理机械性能，Scuracchio C.H.等国内外学者发现微波处理废胶粉，随着处理时间的增加，废胶粉将会从大分子变成小分子。为了让废胶粉在改性过程中，橡胶主链不要被大量破坏掉，本发明先采用微波短时间处理废胶粉，再用正硅酸乙酯和一正丁胺溶液采用溶胶-凝胶法原位生成纳米二氧化硅制得改性废胶粉，从而提高改性废胶粉/NR复合材料的物理机械性能。
发明内容
本发明目的是针对现有废胶粉改性技术打断橡胶分子主链从而降低制品物理机械性能的不足之处，进而提出的一种改性废胶粉/NR复合材料的制备方法。本发明特点在于：采用短时间微波处理打断少量废胶粉的交联键，既能提高废胶粉与NR的相容性，又可以提高废胶粉的溶胀性，再采用溶胶-凝胶法原位生成纳米二氧化硅来处理废胶粉，制得性能优越的改性废胶粉，从而提高改性废胶粉/NR复合材料的物理机械性能，在复合材料制备过程中加入1-5份(以改性废胶粉计)的硅烷偶联剂Si69。
本发明所采用的技术方案是：
步骤1：利用功率为800W-900W的连续式微波炉对废胶粉进行微波处理，处理时间为20-60秒。
步骤2：将经过步骤1处理的废胶粉，置于30-40℃的正硅酸乙酯溶液中溶胀24-72小时。然后再将此废胶粉浸入30-40℃的10％一正丁胺溶液中处理24小时，移除一正丁胺溶液，将此废胶粉放入50℃的真空干燥箱中处理3-5天，得改性废胶粉。
步骤3：将30-40份经过步骤2改性废胶粉与NR共混，同时在混炼过程中加入1-5份的Si69(以改性废胶粉计)，制得改性废胶粉与NR复合材料。
本发明与现有技术相比有如下优点：
(1)传统微波处理废胶粉，通常会打断大量橡胶主链，本法处理废胶粉可以保证橡胶主链不被大量打断；
(2)本发明采用微波辐射和溶胶-凝胶法原位生成二氧化硅来同时改性废胶粉从而制备改性废胶粉/NR复合材料，其物理机械性能有较大提高。
(3)本法制备的改性废胶粉与传统方法制备改性废胶粉相比，可以在NR中的填充量更大，从而降低橡胶制品成本。
具体实施方式
实施例1：
利用功率为900W的连续式微波炉对废胶粉进行微波处理，处理时间为60秒，将微波处理后的废胶粉置于30℃的正硅酸乙酯溶液中溶胀24小时，然后再将废胶粉浸入30℃的10％一正丁胺溶液中处理24小时，移除一正丁胺溶液，将此废胶粉放入50℃的真空干燥箱中处理3天，得改性废胶粉；将30份改性废胶粉与NR共混，并向其中滴加1份Si69(以改性废胶粉量计)，制得改性废胶粉/NR复合材料的拉伸强度可达18.48MPa。
实施例2：
利用功率为850W的连续式微波炉对废胶粉进行微波处理，处理时间为40秒，将微波处理后的废胶粉置于35℃的正硅酸乙酯溶液中溶胀48小时，然后再将废胶粉浸入35℃的10％一正丁胺溶液中处理24小时，移除一正丁胺溶液，将此废胶粉放入50℃的真空干燥箱中处理4天，得改性废胶粉；将35份改性废胶粉与NR共混，并向其中滴加3份Si69(以改性废胶粉量计)，制得改性废胶粉/NR复合材料的拉伸强度可达20.26MPa。
实施例3：
利用功率为800W的连续式微波炉对废胶粉进行微波处理，处理时间为20秒，将微波处理后的废胶粉置于40℃的正硅酸乙酯溶液中溶胀72小时，然后再将胶粉浸入40℃的10％一正丁胺溶液中处理24小时，移除一正丁胺溶液，将废胶粉放入50℃的真空干燥箱中处理5天，得改性废胶粉；将40份改性废胶粉与NR共混，并向其中滴加5份Si69(以改性胶粉量计)，硫化后，制得改性废胶粉/NR复合材料的拉伸强度可达20.49MPa。
由此可见，采用微波辐射和溶胶-凝胶法制得改性废胶粉，往NR中加入不同质量份的改性废胶粉，在不同用量Si69的条件下，可制得性能优良的改性废胶粉/NR复合材料，实际生产中可根据实际需要来调整合适的配比。

Claims (1)

1. 一种改性废胶粉/天然橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）利用功率为800W–900W的连续式微波炉对废胶粉进行微波处理，处理时间为20–60秒；
（2）将经过微波处理的废胶粉置于30–40 ℃的正硅酸乙酯中溶胀24–72小时，然后再将废胶粉浸入30–40℃的10%一正丁胺溶液中处理24小时，移除一正丁胺溶液，将此废胶粉放入50℃的真空干燥箱中处理3–5天，制得原位生成二氧化硅改性废胶粉；
（3）分别将30–40份改性废胶粉、1–5份的Si69和NR共混制备复合材料，所述复合材料的拉伸强度为18.48MPa–20.49Mpa。
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