CN104387641B - 一种改性橡胶粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种改性橡胶粉及其制备方法，包括橡胶粉，其控制所述橡胶粉和水溶性胶浆的质量比为（90-110）：（1.5-2.5）；所述水溶性胶浆，包括如下质量组分：天然胶90-110，硫磺0.8-1.2，促进剂？1.0-2.0，六次甲基四胺1.0-2.0，间苯二酚？2.0-3.0，N330 20－30，防老剂 1.5－2.5，轻质碳酸钙 1.5－2.5，分散剂 10－20，增稠剂 3－7，保护剂 1.5－2.5，水适量。其可克服现有技术的缺点，与现有的改性橡胶粉的方法相比，水溶性胶浆包覆改性橡胶粉工艺简单，生产成本低，利用橡胶制品生产企业的现有设备便可生产，生产的改性橡胶粉直接运用到胶带、胶管的生产中，大幅降低生产成本。
Description
技术领域：
本发明涉及一种橡胶粉及其制备方法，特别是一种改性橡胶粉及其制备方法。
背景技术：
有数据表明，目前每年有约上亿砘的废旧轮胎及其废旧的橡胶制品产生，如处理不当会对当前的环境及卫生造成具大的影响，对环境造成污染。如何对其进行回收再利用是各国所面临的一个现实问题。目前最常用的作法是将废旧轮胎经初步粉碎加工为橡胶粉然后进行后续处理。
橡胶粉是废旧橡胶经粉碎机断裂交联网状结构后产生的大量分子碎片颗粒，其表面呈惰性，是一种由橡胶、炭黑、软化剂及其它助剂等多种成分组成的含交联结构的材料。由于其表面呈惰性，因此与橡胶、塑料相容性较差，直接掺用会降低其所制成的产品性能。目前主要是制成再生胶使用。但生产再生胶会造成二次污染，其拉伸性能也只有胶粉的60%左右。因此，对橡胶粉进行表面活化改性，以提高橡胶粉与橡胶的界面结合，直接将橡胶粉应用到橡胶制品的生产中，是治理日益严重的废旧橡胶污染，综合利用废旧橡胶的有效途径。
目前，国内外科研人员提出了多种橡胶粉的改性接枝途径，但由于其工艺复杂，成本较高，无法实现工业化生产或没有推广的经济价值。如中海油能源发展股份有限公司马斐等在《精细粉的表面活性改性研究及表征》中提出以微波辐射、抽提、苯乙烯浸泡三步法改性废旧轮胎精细胶粉，虽然提高了精细胶粉的表面活性，但其生产成本与天然胶相差无几，无法推广使用。四川大学靳珍等在《橡胶粉的表面接枝改性及其表征》中提出以过硫酸钾引发丙烯酸等单体，在橡胶粉表面上的接枝聚合，可得到一种新型高分子材料，但其只能应用于油田钻井领域的防渗透材料添加剂，应用范围狭窄也无法推广；还有安徽理工大学丁国新在《改性废胶粉/天然胶的制备及性能》提出采用紫外线光照射下废胶粉与丙烯酰胺接枝改性，其生产成本也没有规模生产利用价值。
发明内容：
本发明提供一种改性橡胶粉及其制备方法，其可克服现有技术的缺点，与现有的改性橡胶粉的方法相比，水溶性胶浆包覆改性橡胶粉工艺简单，生产成本低，利用橡胶制品生产企业的现有设备便可生产，生产的改性橡胶粉直接运用到胶带、胶管的生产中，大幅降低生产成本。
本发明提供改性橡胶粉及其制备方法，包括橡胶粉，其控制所述橡胶粉和水溶性胶浆的质量比为（90-110）：（1.5-2.5）；
所述水溶性胶浆，包括如下质量组分：天然胶90-110，硫磺0.8-1.2，促进剂1.0-2.0，六次甲基四胺1.0-2.0，间苯二酚2.0-3.0，N33020－30，防老剂1.5－2.5，轻质碳酸钙1.5－2.5，分散剂10－20，增稠剂3－7，保护剂1.5－2.5，水适量。
本发明所述的一种改性橡胶粉，优选控制橡胶粉和水溶性胶浆的质量比为100：2；
所述水溶性胶浆由如下质量组分组成：天然胶100，硫磺1，促进剂1.5，六次甲基四胺1.5，间苯二酚2.5，N33025，防老剂2，轻质碳酸钙2，分散剂15，增稠剂5，保护剂2，水适量。
本发明另一目的是提供一种制备上述改性橡胶粉的方法，其工艺步骤如下：
1)制备水溶性胶浆，
先将用于制备水溶性胶浆的各质量组分混合后，进行混炼制得混炼胶，然后将混炼胶分散于水中制水溶性胶浆；
2）将橡胶粉加入反应装置中，在搅拌的状态下，将1）步水溶性胶浆喷入，于60-70℃的温度下，不断搅拌，得包覆水溶性胶浆的橡胶粉进行烘干、干燥得改性橡胶粉。
本发明所述一种制备改性橡胶粉的方法，其优选步骤1）是将混炼胶悬浮分散于水中制水溶性胶浆。
本发明所述一种制备改性橡胶粉的方法，其2）步控制不断搅拌时间为15-30min。
本发明所述一种制备改性橡胶粉的方法，其2）步优选控制烘干、干燥时间1.5-2.5小时。
本发明所用的水优选使用软水，所述软水（softwater）是指经软化处理后不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水。
本发明所用适量的水是指在制备水溶性胶浆的过程中所需要的水即可。
本发明具体制备工艺：先制水溶性胶浆：天然橡胶塑炼→配料混炼→加各添加剂、加水制浆→稀释→水溶性胶浆贮存。
再将水溶性胶浆喷入橡胶粉表面→加热搅拌→烘干、干燥→得水溶性胶浆包覆改性橡胶粉。该水溶性胶浆包覆改性橡胶粉即为本发明的改性橡胶粉。
本发明所用的组分都为现有技术所述组分中，如所述防老剂一般是应用于橡胶方面的防老剂，如2，2，4-三甲基1，2-二氢化喹聚合体俗称防老剂RD，或者是二芳基仲胺类防老剂等。N330为炭黑；分散剂可以为脂肪酸或脂肪酸皂等，如油酸钠。而增稠剂一般使用明胶、酪素等；促进剂可使用次磺酰胺类等，如促进剂CZ；软化剂主要是用于改善橡胶加工性能如石蜡油，植物油，妥尔油等均可，本发明所述的保护剂为氨水。
本发明方法制备的水溶性胶浆包覆改性橡胶粉即改性橡胶粉，其使用的原料所述橡胶粉主要是废旧橡胶经粉碎机断裂交联网状结构后产生的大量分子碎片颗粒橡胶粉，采用水溶性胶浆包覆改性橡胶粉，生产制备工艺简单，生产成本低，利用现有的橡胶制品生产企业的现有设备便可生产，生产的改性橡胶粉直接运用到胶带、胶管的生产中，不但可降低生产成本，而且可提高产品性能，值得大范围推广使用，从而达到治理废旧橡胶污染，综合利用废旧橡胶的目的；具有较大的社会效益和经济效益。
由于本发明所述的水溶性胶浆是一种水乳性物质，存在大量的极性基团和非极性基团，对极性和非极性物质均有较好亲和作用，橡胶粉作为一种混合物，其表面既有极性基团，也有非极性基团，加入了本发明的水溶性胶浆后，能极大的改变其表面活性，从而增强与橡胶的相容性，强化胶粉与橡胶界面处的交联，从而提高混炼胶的物理机械性能。下表1为未加本发明水溶性胶浆包覆改性橡胶粉的橡胶粉和经本发明水溶性胶浆包覆改性橡胶粉和天然橡胶粉的实验性能比较，具体见以下对比试验。
表1
| 胶粉品种 | （1）未改性胶粉 | （2）改性胶粉 | （3）未加胶粉2 --> |
| 100%定伸应力，.Mpa | 1.96 | 3.2 | 3.8 |
| 拉伸强度，Mpa | 13.5 | 18.2 | 17.8 |
| 扯断伸长率，% | 360 | 390 | 360 |
| 撕裂强度，KN/m | 57 | 90 | 92 |
| 硬度，邵尔A | 60 | 65 | 68 |
说明：上表中1、2、3种组分均使用下述配方成份:丁苯胶：60，顺丁胶：40，胶粉：50，炭黑：65，硫磺：1.5，促进剂：1.5，氧化锌：3，硬酯酸：1，防老剂：1；表1中（1）未改性胶粉是指使用的胶粉为未加本发明水溶性胶浆包覆改性橡胶粉的橡胶粉；（2）改性胶粉是指为使用了经本发明水溶性胶浆包覆的改性橡胶粉；（3）未加胶粉即指未使用本发明的橡胶粉而是直接使用天然橡胶粉，其制造使用成本更高。
从表1中可以看出：加入未改性胶粉的胶料其100%定伸应力、拉伸强度、撕裂强度与未加胶粉的胶料相比均有较大降低，而加了改性胶粉的胶料则与未加胶粉的胶料相当即和天然橡胶粉相当。
具体实施方式：下面结合具体实施例对本发明作进一步的说细说明；
本发明所述各组分均可从市售获得。
实施例1
本实施例是使用了本发明的经改性的橡胶粉制备氧气胶管；其具体制备过程是橡胶粉，经水溶性胶浆包覆改性再进行氧气胶管内芯胶混炼最后制备氧气胶管；
先制备水溶性胶浆，选择100目废钢丝轮胎橡胶粉，并按照以下配方在16吋开炼机上制备水溶性胶浆，天然胶：10kg，硫磺100g，促进剂CZ150g，六次甲荃四胺150g，间苯二酚：250g，N3302.5kg，防老剂RD200g，轻质碳酸钙1kg，分散剂油酸钠1.5kg，增稠剂明胶500g，保护剂氨水200g，软水30kg；
制水溶性胶浆包覆改性橡胶粉即改性橡胶粉：将废橡胶粉50kg放入500立升反应装置中加热到65℃，在搅拌的情况下，用3kg/cm2压缩空气将11.25kg水溶性胶浆喷入装置内，并保持20min。然后在85℃烘房中烘干2h，制得水溶性胶浆包覆改性橡胶粉；
制氧气胶管：按以下配方在51立升密炼机中混炼内芯胶：天然胶：3kg，丁苯胶：12kg，本发明改性废橡胶粉4.5kg，硫磺：400g，促进剂200g，氧化锌750g，硬醋酸：300g，N330：7.5kg，防老剂：300g，轻钙25kg,软化剂600g。混炼内芯胶停放24h后，便可用于生产氧气胶管，或者采用现有的工艺技术方法制备，经检测，产品性能完全符合GB/T2550-2007标准要求。
实施例2
制备普通V带，除下述说明外其余与实施例1相同；
橡胶粉经水溶性胶浆包覆改性，普通V带压缩胶混炼制普通V带；
水溶性胶浆包覆改性橡胶粉的制备与例1相同，按以下配方在51立升密炼
机中混炼普通V带压缩胶；天然胶：7.5kg，丁苯胶：7.5kg，水溶性包覆改性粉：4.5kg，硫磺450g，促进剂：240g，氧化锌:750g，硬醋酸：300g，N330：7.5kg，防老剂300g，轻钙20kg，软剂500g。混炼压缩胶待放24h后，按普通V带生产工艺投入生产，生产的普通V带经检测完全符合GB/T1171-2006标准要求。
Claims (5)
1.一种改性橡胶粉，包括橡胶粉，其特征是控制所述橡胶粉和水溶性胶浆的质量比为（90-110）：（1.5-2.5）；
所述水溶性胶浆，包括如下质量组分：天然胶90-110，硫磺0.8-1.2，促进剂1.0-2.0，六次甲基四胺1.0-2.0，间苯二酚2.0-3.0，N33020－30，防老剂1.5－2.5，轻质碳酸钙1.5－2.5，分散剂10－20，增稠剂3－7，保护剂1.5－2.5，水适量。
2.依据权利要求1所述的一种改性橡胶粉，其特征是控制橡胶粉和水溶性胶浆的质量比为100：2；
所述水溶性胶浆由如下质量组分组成：天然胶100，硫磺1，促进剂1.5，六次甲基四胺1.5，间苯二酚2.5，N33025，防老剂2，轻质碳酸钙2，分散剂15，增稠剂5，保护剂2，水适量。
3.一种制备权利要求1所述的改性橡胶粉的方法，其特征是其工艺步骤如下：
1)制备水溶性胶浆，
先将用于制备水溶性胶浆的各质量组分混合后，进行混炼制得混炼胶，然后将混炼胶分散于水中制水溶性胶浆；
2）将橡胶粉加入反应装置中，在搅拌的状态下，将1）步水溶性胶浆喷入，于60-70℃的温度下，不断搅拌，得包覆水溶性胶浆的橡胶粉进行烘干、干燥得改性橡胶粉；
所述2）步控制不断搅拌时间为15-30min。
4.依据权利要求3所述一种制备权利要求1所述的改性橡胶粉的方法，其特征是步骤1）是将混炼胶悬浮分散于水中制水溶性胶浆。
5.依据权利要求3所述一种制备权利要求1所述的改性橡胶粉的方法，其特征是2）步控制烘干、干燥时间1.5-2.5小时。
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