CN105384956A - 一种经过表面活化处理的橡胶粉及其制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种经过表面活化处理的橡胶粉及其制备方法及应用，首先将废旧橡胶除去金属、纤维和杂物，然后将其撕裂、碾压形成橡胶颗粒，再加入适量隔离剂和促进剂与橡胶颗粒充分混匀后进入磨粉机，形成了疏松的絮状橡胶粉，同时采用雾化喷淋的方式将溶于机油中的活化剂在胶粉研磨的过程中均匀地喷洒到胶粉中，胶粉研磨过程中的磨盘温度不宜太高，一般控制在70-80℃之间，胶粉经反复研磨后再经筛网过筛得到颗粒度合适的胶粉，最后在120℃温度条件下加热搅拌1小时得到最终产品。产品主要做为沥青改性剂，用于防水卷材以及道改沥青等行业。

Description

一种经过表面活化处理的橡胶粉及其制备方法及应用

技术领域

本发明属于废旧橡胶粉循环再利用领域，涉及一种经过表面活化处理的橡胶粉及其制备方法及应用。

背景技术

随着整个经济社会的持续发展，行驶舒适性更佳、可维护性更好的橡胶沥青路面在我国的路面交通建设领域得到了越来越多的应用。目前橡胶沥青行业主要采用传统机械破碎方式生产得到的硫化橡胶粉，也有报道采用向沥青添加脱硫胶粉直接生产脱硫胶粉改性沥青的方法。

有关胶粉应用于沥青改性的研究，国内有一些相关文献报道，如：

废橡胶粉改性沥青技术新进展，李剑新，《石油沥青》2011年4月25卷第2期，介绍国内废胶粉改性沥青的生产现状及新技术进展，指出废橡胶粉改性沥青生产过程中存在的问题，以中油燃料油股份有限公司江阴炼油厂生产的70号重交沥青为基质沥青，试制废胶粉改性沥青，考察了用新技术制备橡胶粉沥青的性质。

中国专利申请03118863.X，脱硫胶粉改性沥青，公开了一种道路建设用的脱硫胶粉改性沥青，该改性沥青由脱硫胶粉、沥青和相容剂在较高温度下通过高速剪切搅拌或胶体磨的研磨而制得,其中沥青占原料总重量的70-95％，脱硫胶粉占原料总重量的5-30％，相容剂占原料总重量的0-1.5％，由于改性剂为脱硫胶粉，其在沥青中具有较好的溶解溶胀性，同时由于脱硫在胶粉表面产生了较多的活性基团，有利于胶粉同沥青的化学键合，而相容剂可进一步增加胶粉与沥青的相互作用，得到的改性沥青具有优良的高低温性能和存贮稳定性。

又如中国专利申请201110205898.2，连续冷却混炼脱硫胶粉直接制备再生胶片的装置及方法，公开了一种连续冷却混炼脱硫胶粉直接制备再生胶片的装置及方法，该装置包括由带料斗的橡胶脱硫装置、过渡输送器、单螺杆隔氧冷却装置、片材机头、一对压辊和裁切装置组成的连续生产线，橡胶脱硫装置的出料口通过过渡输送器接单螺杆隔热冷却装置的进料口，单螺杆隔热冷却装置的出料口接片材机头的进料口，采用同向啮合双螺杆橡胶脱硫装置，混合均匀，能耗低；制备方法，具有如下工艺步骤：(a)脱硫；(b)隔氧输送；(c)隔氧冷却混炼；(d)制片；(e)压制；(f)裁切；采用隔氧输送、隔氧冷却和混炼，防止高温脱硫胶粉的高温氧化，提高再生胶力学性能，而且生产连续、安全,没有废弃排放。

又如《活化胶粉替代SBS在高耐寒型改性沥青防水卷材中的应用》作者：谭金和，提到：经实验证明，80目废轮胎胶粉经活化处理后，可以替代SBS改性沥青生产II型防水卷材，其性能达到了国家标准II型的各项技术指标，因此，既可降低成本，又可大量消耗废橡胶，有利于环境保护，同时可节约世界上紧缺的石油资源。

现有技术中得到的脱硫再生胶粉，由于再生胶粉脱硫程度未经控制，造成了胶粉本身优异的温度敏感性以及弹性性能的损失，给沥青改性带来不利影响。相比于常用于沥青改性的硫化橡胶粉由于硫化胶粉表面活性低，与沥青相容性差，造成橡胶沥青在生产过程中需要更高的反应脱硫温度，且与沥青结合效果差，改性效果受影响。直接掺加法在橡胶沥青的生产过程中，由于活化剂和胶粉都是分散独立存在于沥青体系中，因此在整个反应过程中其反应的针对性差，不但活化效率不高而且无法控制胶粉的脱硫程度，另外还特别容易发生意想不到的副反应。

发明内容

本方法通过特殊的制备工艺来控制废旧胶粉脱硫深度，实现了废旧橡胶粉的表面活化工艺，在不破坏胶粉内部结构的前提下提高了胶粉的表面活性，既保持了胶粉本身温度敏感性和弹性的优异性，也使得胶粉与沥青相容性变得更好，沥青改性性能在各个方面都得到了有效提升。

本产品解决了普通硫化橡胶粉在橡胶沥青的生产过程中相容性不佳、反应脱硫温度较高的问题。而相比于普通的脱硫胶粉又解决了脱硫胶粉易结团、高温改性性能下降以及橡胶沥青弹性损失的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的:

一种经过表面活化处理的橡胶粉的制备方法，包括下述步骤:

1)前处理：将废旧橡胶除去金属、纤维和杂物，将其撕裂、碾压形成橡胶颗粒；

2)研磨：将步骤1)得到的橡胶颗粒和隔离剂、促进剂混合均匀，经过研磨形成了疏松的絮状橡胶粉，同时在研磨的过程中将溶于机油中的活化剂采用雾化喷淋的方式均匀地喷洒到胶粉中；

3)过筛、搅拌：步骤2)经反复研磨后的胶粉经筛网过筛得到颗粒度合适的胶粉，再通过加热搅拌得成品。

所述的隔离剂为石粉、滑石粉、玻纤粉、炭黑等在内的填充隔离材料，主要作用是起到助筛和避免胶粉结团、分散性不佳等问题，其用量优选0.1-10％(w/w，按橡胶用量计，下同)。

所述的促进剂为氯化铁、氯化铝和氯化亚铁等金属氯化物，用量优选0.5-5％；

所述的活化剂为脂肪族硫醇、芳香族硫醇和苯酚类硫化物，优选异丙基硫醇、二甲苯基硫酚、2,4-二特丁基苯酚二硫化物；4,6-二叔丁基-3-甲基苯酚二硫化物，其作用主要是对胶粉实现表面活化，用量依据其有效成分含量而定，优选0.5-10％。

所述的机油，其作用是为保证活化剂与胶粉的充分接触提供媒介，用量优选1-20％，优选碳原子数范围为C14至C22的机油。

本发明步骤1)所述的废旧橡胶为废轮胎胶、废鞋底胶以及其它橡胶制品废旧品和边角料次品在内的橡胶材料，也可以是多种橡胶材料的混合，当混合时，可以是任意比例，所述的橡胶颗粒，优选20-200目。

步骤2)所述的研磨，优选将橡胶颗粒和隔离剂、促进剂混合均匀，进入磨粉机，形成了疏松的絮状橡胶粉，同时在研磨的过程中采用雾化喷淋的方式将溶于起润滑作用的油中的活化剂采用雾化喷淋的方式均匀地喷洒到胶粉中；研磨过程中的磨盘温度不宜太高，优选控制在70-80℃。

步骤3)所述的过筛，优选20-200目；所述的加热搅拌，加热温度为80-100℃，加热时间为0.5-2h，优选80℃加热搅拌1h。

本发明还涉及采用上述制备方法得到的经过表面活化处理的橡胶粉，及该橡胶粉做为沥青改性剂，用于防水卷材以及道改沥青等行业。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、提高橡胶粉与沥青相容性，使得胶粉表面活性更高与沥青结合更紧密而不易发生离析，各项改性性能变更好；

2、脱硫深度的有效控制使得该制备工艺保持了橡胶材料本身优异的温度敏感性和弹性性能；

3、胶粉与沥青相容性的提升使得达到相同改性效果所需的反应温度和反应时间要求更低，降低了产品的应用成本；

4、胶粉与沥青相容性的提升，降低了橡胶沥青的黏度，提高了胶粉在橡胶沥青中的用量，促进了废轮胎等资源的再生利用。

5、本发明方法在胶粉的处理工艺上和现有技术明显不同，本发明采用机油作为媒介，再采用雾化喷淋的技术实现活化剂与胶粉的表面充分接触，来达到表面活化的目的，另外促进剂和反应温度及时间的控制也是控制胶粉脱硫程度的重要因素。现有技术得到的活化胶粉在卷材应用上有一定效果，本专利涉及的胶粉不仅在卷材应用上，而且在道改沥青领域也有很好的应用价值。

具体实施方式

下面以实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。

实施例1：

一种经过表面活化处理的橡胶粉的制备方法，包括下述步骤:

1)前处理：将废轮胎胶除去金属、纤维和杂物，将其撕裂、碾压形成20目橡胶颗粒；

2)研磨：将步骤1)得到的橡胶颗粒和0.1％石粉、5％氯化铁混合均匀，进入磨粉机，经过研磨、揉搓形成了疏松的絮状橡胶粉，同时在研磨的过程中采用雾化喷淋的方式将溶于5％机油中的0.5％2,4-二特丁基苯酚二硫化物均匀地喷洒到胶粉中；

3)过筛、搅拌：步骤2)经反复研磨后的胶粉过60目筛得到胶粉，再通过加热搅拌得成品，加热温度为100℃，加热时间为0.5h。

实施例2：

一种经过表面活化处理的橡胶粉的制备方法，包括下述步骤:

1)前处理：将废鞋底胶除去金属、纤维和杂物，将其撕裂、碾压形成60目橡胶颗粒；

2)研磨：将步骤1)得到的橡胶颗粒和10％滑石粉、2％氯化铝混合均匀，进入磨粉机，经过研磨、揉搓形成了疏松的絮状橡胶粉，同时在研磨的过程中采用雾化喷淋的方式将溶于1％机油中的5％4,6-二叔丁基-3-甲基苯酚二硫化物均匀地喷洒到胶粉中；

3)过筛、搅拌：步骤2)经反复研磨后的胶粉过80目筛得到胶粉，再通过加热搅拌得成品，加热温度为90℃，加热时间为2h。

实施例3：

一种经过表面活化处理的橡胶粉的制备方法，包括下述步骤:

1)前处理：将废轮胎胶除去金属、纤维和杂物，将其撕裂、碾压形成80目橡胶颗粒；

2)研磨：将步骤1)得到的橡胶颗粒和5％玻纤粉、0.5％氯化亚铁混合均匀，进入磨粉机，经过研磨、揉搓形成了疏松的絮状橡胶粉，同时在研磨的过程中采用雾化喷淋的方式将溶于20％机油中的10％二甲苯基硫酚均匀地喷洒到胶粉中；

3)过筛、搅拌：步骤2)经反复研磨后的胶粉过20目筛得到胶粉，再通过加热搅拌得成品，加热温度为80℃，加热时间为1h。

实验例1：

胶粉种类：90以上全钢子午轮胎胶粉

胶粉目数：60目

本发明工艺：隔离剂占比：1％；活化剂占比：1.5％；促进剂占比：0.6％；起润滑作用的油占比：5％；加热温度和时间：80℃/1h。

将按本发明工艺处理后的轮胎粉和现有技术得到的轮胎粉分别代入道改用橡胶沥青配方中在同样的反应条件下进行实验，得到的检测结果如下：

实验结果说明胶粉经活化后，与沥青的相容性更好，在同样的改性条件下，达到相同质量等级的橡胶沥青可以添加的胶粉量更高，且橡胶沥青的储存稳定性更好，有利于环保和降低成本。

实验例2：

胶粉种类：鞋底胶粉

胶粉目数：60目

本发明工艺：隔离剂占比：5％；活化剂占比：0.8％；促进剂占比：0.4％；起润滑作用的油占比：3％；加热温度和时间：80℃/1h。

将按本发明工艺处理后的胶粉和现有技术得到的胶粉分别代入同样的自粘防水卷材生产配方中在不同的反应温度条件下进行实验，得到的检测结果如下：

实验结果说明胶粉经活化后，与沥青的改性温度要求更低，相比传统卷材生产工艺至少需要180℃甚至更高温度相比，经活化后的胶粉只需要160℃即可，且得到的产品在各项性能上无差别，有利于节能和减少卷材厂家的废气排放。

实验例3：

胶粉种类：90以上全钢子午轮胎胶粉

胶粉目数：60目

活化工艺：隔离剂占比：1％；活化剂占比：1.5％；促进剂占比：0.6％；起润滑作用的油占比：5％；加热温度和时间：80℃/1h。

将按上述活化工艺处理后的轮胎粉和用现有技术得到的再生轮胎胶粉，代入相同的沥青改性效果检验配方中在同样的反应条件下进行实验，从橡胶沥青和防水卷材两方面进行指标检测结果如下：

实验结果说明该表面活化工艺相比传统胶粉活化工艺在同样反应条件下，无论是在橡胶沥青中还是在防水卷材中应用都有更好的性能表现。

Claims (8)

1.一种经过表面活化处理的橡胶粉的制备方法，其特征在于，包括下述步骤:

1)前处理：将废旧橡胶除去金属、纤维和杂物，将其撕裂、碾压形成橡胶颗粒；

2)研磨：将步骤1)得到的橡胶颗粒和隔离剂、促进剂混合均匀，经过研磨形成了疏松的絮状橡胶粉，同时在研磨的过程中将溶于机油中的活化剂采用雾化喷淋的方式均匀地喷洒到胶粉中；

3)过筛、搅拌：步骤2)经反复研磨后的胶粉经筛网过筛得到颗粒度合适的胶粉，再通过加热搅拌得成品；

步骤2)所述的隔离剂为石粉、滑石粉、玻纤粉、炭黑；

所述的促进剂为氯化铁、氯化铝和氯化亚铁；

所述的活化剂为脂肪族硫醇、芳香族硫醇和苯酚类硫化物。

2.根据权利要求1所述的一种经过表面活化处理的橡胶粉的制备方法，其特征在于：步骤1)所述的废旧橡胶为废轮胎胶、废鞋底胶以及其它橡胶制品废旧品和边角料次品在内的橡胶材料，当多种橡胶材料的混合，为任意比例。

3.根据权利要求1所述的一种经过表面活化处理的橡胶粉的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的研磨，是指将橡胶颗粒和隔离剂、促进剂混合均匀，进入磨粉机，形成了疏松的絮状橡胶粉。

4.根据权利要求1所述的一种经过表面活化处理的橡胶粉的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的活化剂为异丙基硫醇、二甲苯基硫酚、2,4-二特丁基苯酚二硫化物；4,6-二叔丁基-3-甲基苯酚二硫化物。

5.根据权利要求1所述的一种经过表面活化处理的橡胶粉的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的隔离剂用量为0.1-10％(w/w，按橡胶用量计，下同)，促进剂用量为0.5-5％，活化剂用量为0.5-10％，机油用量为1-20％。

6.根据权利要求1所述的一种经过表面活化处理的橡胶粉的制备方法，其特征在于：步骤3)所述的加热搅拌，加热温度为80-100℃，加热时间为0.5-2h。

7.权利要求1-6任一所述制备方法得到的经过表面活化处理的橡胶粉。

8.权利要求7所述的表面活化处理的橡胶粉做为沥青改性剂的应用。