CN105418962A - 废旧橡胶二级连续绿色再生制备粒状改性再生橡胶新方法 - Google Patents

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唐帆
丁春年
周建华
傅辉
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Abstract

本发明公开了一种废旧橡胶二级连续绿色再生制备粒状改性再生橡胶新方法，先将废旧橡胶经前段破碎得到的橡胶颗粒螺旋输送至橡胶再生机内，在无需添加任何化学助剂的情况下，实现废旧橡胶二级连续机械断硫绿色再生即第一级纯橡胶颗粒机械断硫再生和第二级其与相应的高分子改性剂混合改性及机械断硫再生，然后依次经过净化造粒、密封处理、冷却、干燥后得到环保型粒状改性再生橡胶成品，最后经打包机包装入库。本发明采用二级纯机械强剪切作用断硫绿色再生新技术替代传统的一级脱硫再生技术，生产过程中无需添加任何化学助剂且节能约40%，生产过程与相应产品真正环保无污染，同时可与高分子改性剂作用得到多元化环保型粒状改性再生橡胶产品。

Description

废旧橡胶二级连续绿色再生制备粒状改性再生橡胶新方法
技术领域
本发明涉及橡胶再生技术领域，具体是一种废旧橡胶二级连续绿色再生制备粒状改性再生橡胶新方法。
背景技术
橡胶因其无法替代地方特性已成为世界各国发展的重要资源。大量废旧橡胶的产生给我们周围环境造成严重破坏，故废旧橡胶如何合理的循环利用引起了人们广泛关注，而利用废旧橡胶脱硫再生生产再生橡胶成为符合我国国情的一种重要废旧橡胶循环利用方式，再生橡胶也逐步衍变成为继天然橡胶、合成橡胶后的我国第三大橡胶资源而得到重视。
我国再生橡胶生产方法经历油法、水油法到现在的高温高压动态脱硫法，它们为我国废旧橡胶循环利用做出很大贡献，但总体存在二次污染严重，生产效率低，能耗高，无法连续生产等缺点。针对这些缺陷，近年来推出一种以“机”代“罐”新型脱硫方法即常压连续塑化法，取得一定效果，但还是存在运行不稳定且产品不高等缺点。近期行业陆续推出了由生产企业与高校合作开发的螺杆挤出法生产再生橡胶报道。
综上所述，目前所推出的所有方法主要以一级脱硫为主，为了能够最大限度复原废旧橡胶及获得多元化再生橡胶产品，本发明提出一种废旧橡胶二级连续绿色再生制备粒状改性再生橡胶新方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种废旧橡胶二级连续绿色再生制备粒状改性再生橡胶新方法，以解决现有技术一级脱硫技术中存在的脱硫再生不够充分、污染性较大、能耗较高、得到再生橡胶产品质量不够稳定等问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种废旧橡胶二级连续绿色再生制备粒状改性再生橡胶新方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、将废旧橡胶经前段破碎分离后得到2-10mm橡胶颗粒，在无需添加任何化学助剂的情况下，经橡胶定量给料器螺旋输送至螺杆橡胶再生机的一级断硫再生设备中，橡胶定量给料器的螺杆对橡胶颗粒进行纯机械强剪切挤压作用，促使橡胶颗粒中含硫分子链选择性断裂，破坏其交联网络结构，实现其初步连续断硫绿色再生，得到环保型再生橡胶粗品；
(2)、根据对产品性能的需求，选择相应的高分子改性剂，经改性剂定量给料器螺旋输送至螺杆橡胶再生机的二级断硫再生设备，在二级断硫再生设备中与步骤(1)得到的环保型再生橡胶粗品进行充分混合改性，且同时进行进一步连续断硫绿色再生，得到相应的环保型改性再生橡胶半成品；
(3)、将步骤(2)得到的环保型改性再生橡胶半成品经过橡胶过滤器过滤除去其中未处理完全的钢丝、纤维等杂质，以及未被再生的较大的橡胶颗粒后，再挤出成型得到粒状改性再生橡胶，然后将粒状改性再生橡胶依次经过颗粒密封系统、颗粒水冷却器、颗粒干燥器后得到环保型粒状改性再生橡胶成品，最后经过打包机包装入库。
所述的一种废旧橡胶二级连续绿色再生制备粒状改性再生橡胶新方法，其特征在于：步骤(1)中，螺杆橡胶再生机的一级断硫再生设备螺杆转速为20-30r/min之间，温度在150-200℃之间，断硫再生时间为5-15min之间。
所述的一种废旧橡胶二级连续绿色再生制备粒状改性再生橡胶新方法，其特征在于：步骤(2)中，螺杆橡胶再生机的二级断硫再生设备螺杆转速为40r/min左右，温度在220-240℃之间，断硫再生时间5-10min之间，高分子改性剂为聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚碳酸树脂、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯的一种或多种。
所述的一种废旧橡胶二级连续绿色再生制备粒状改性再生橡胶新方法，其特征在于：步骤(3)中，制备得到的环保型粒状改性再生橡胶成品的质量为10-30g/个，密度1.15-1.28g/cm3。
本发明优点为：
1.在废旧硫化橡胶中，C-C键、C-S键、S-S键的结合能分别为346kJ/mol、272kJ/mol、270kJ/mol，在控制好机械剪切力给废旧橡胶分子的能量尽可能不超过C-C键结合能的前提下，采用二级机械断硫绿色再生替代传统的一级脱硫再生，显现出废旧橡胶中C-S键、S-S键断硫、破坏其交联网络结构更加充分且维持主链键不被破坏的优势，确保最大限度复原废旧橡胶。
2.传统一级脱硫再生前段需要提前预热和混合拌料，二级机械断硫绿色再生则减少了前一步骤，节能约40％，同时无需添加任何化学助剂，整个生产过程及其相应的产品真正做到环保无污染。
3.第一级断硫则不添加任何物质仅仅纯橡胶颗粒经机械强剪切作用断硫，第二级机械断硫塑化则添加一定比例高分子改性剂来调节最终再生橡胶产品的性能，获得多元化再生橡胶产品，第二级机械断硫塑化包括高分子改性和废旧橡胶中含硫键断裂两个过程同时进行，则含硫键断裂的同时更加充分的与相应的高分子改性剂接触作用，促使得到环保型改性再生橡胶性能更加优越。
4.从橡胶颗粒到环保型粒状再生橡胶的整个生产过程在全密闭系统中进行且无需添加任何化学助剂，其生产过程及其相应粒状再生橡胶产品真正环保无污染。
具体实施方式
实施例1：
一种废旧橡胶二级连续绿色再生制备粒状改性再生橡胶新方法，包括如下工艺步骤：
废旧轮胎经前段破碎分离后得到2-10mm橡胶颗粒，在无需添加任何化学助剂的情况下，经其橡胶定量给料器螺旋输送至橡胶再生机的一级断硫再生设备中，在螺杆对橡胶颗粒进行纯机械强剪切挤压作用下促使其中含硫分子链选择性断裂，破坏其交联网络结构，实现其初步连续断硫绿色再生，其中螺杆转速为20-30r/min之间，温度在150-200℃之间，断硫再生时间为5-15min之间，得到环保型再生橡胶粗品；然后经螺旋输送至橡胶再生机的二级断硫再生设备进行进一步连续断硫绿色再生，其中螺杆转速为40r/min左右，温度在220-240℃之间，断硫再生时间5-10min之间，得到相应的环保型再生橡胶半成品；然后经过橡胶过滤器过滤除去其中未处理完全的钢丝、纤维等杂质及未被再生的较大的橡胶颗粒后挤出成型得到粒状再生橡胶，然后依次经过颗粒密封系统、颗粒水冷却器、颗粒干燥器后的得到环保型粒状再生橡胶成品，最后经过打包机包装入库。
实施例2：
一种废旧橡胶二级连续绿色再生制备粒状改性再生橡胶新方法，包括如下工艺步骤：
废旧轮胎经前段破碎分离后得到2-10mm橡胶颗粒，在无需添加任何化学助剂的情况下，经其橡胶定量给料器螺旋输送至橡胶再生机的一级断硫再生设备中，在螺杆对橡胶颗粒进行纯机械强剪切挤压作用下促使其中含硫分子链选择性断裂，破坏其交联网络结构，实现其初步连续断硫绿色再生，其中螺杆转速为20-30r/min之间，温度在150-200℃之间，断硫再生时间为5-15min之间，得到环保型再生橡胶粗品；高分子改性剂聚乙烯经改性剂定量给料器螺旋输送至橡胶再生机的二级断硫再生设备，在该设备中与上述得到的环保型再生橡胶粗品进行充分混合改性且同时进行进一步连续断硫绿色再生，其中螺杆转速为40r/min左右，温度在220-240℃之间，断硫再生时间5-10min之间，得到相应的环保型改性再生橡胶半成品；然后经过橡胶过滤器过滤除去其中未处理完全的钢丝、纤维等杂质及未被再生的较大的橡胶颗粒后挤出成型得到粒状改性再生橡胶，然后依次经过颗粒密封系统、颗粒水冷却器、颗粒干燥器后的得到环保型粒状改性再生橡胶成品，最后经过打包机包装入库。
实施例3：
一种废旧橡胶二级连续绿色再生制备粒状改性再生橡胶新方法，包括如下工艺步骤：
废旧轮胎经前段破碎分离后得到2-10mm橡胶颗粒，在无需添加任何化学助剂的情况下，经其橡胶定量给料器螺旋输送至橡胶再生机的一级断硫再生设备中，在螺杆对橡胶颗粒进行纯机械强剪切挤压作用下促使其中含硫分子链选择性断裂，破坏其交联网络结构，实现其初步连续断硫绿色再生，其中螺杆转速为20-30r/min之间，温度在150-200℃之间，断硫再生时间为5-15min之间，得到环保型再生橡胶粗品；高分子改性剂聚四氟乙烯经改性剂定量给料器螺旋输送至橡胶再生机的二级断硫再生设备，在该设备中与上述得到的环保型再生橡胶粗品进行充分混合改性且同时进行进一步连续断硫绿色再生，其中螺杆转速为40r/min左右，温度在220-240℃之间，断硫再生时间5-10min之间，得到相应的环保型改性再生橡胶半成品；然后经过橡胶过滤器过滤除去其中未处理完全的钢丝、纤维等杂质及未被再生的较大的橡胶颗粒后挤出成型得到粒状改性再生橡胶，然后依次经过颗粒密封系统、颗粒水冷却器、颗粒干燥器后的得到环保型粒状改性再生橡胶成品，最后经过打包机包装入库。
实施例4：
一种废旧橡胶二级连续绿色再生制备粒状改性再生橡胶新方法，包括如下工艺步骤：
废旧轮胎经前段破碎分离后得到2-10mm橡胶颗粒，在无需添加任何化学助剂的情况下，经其橡胶定量给料器螺旋输送至橡胶再生机的一级断硫再生设备中，在螺杆对橡胶颗粒进行纯机械强剪切挤压作用下促使其中含硫分子链选择性断裂，破坏其交联网络结构，实现其初步连续断硫绿色再生，其中螺杆转速为20-30r/min之间，温度在150-200℃之间，断硫再生时间为5-15min之间，得到环保型再生橡胶粗品；高分子改性剂聚碳酸酯经改性剂定量给料器螺旋输送至橡胶再生机的二级断硫再生设备，在该设备中与上述得到的环保型再生橡胶粗品进行充分混合改性且同时进行进一步连续断硫绿色再生，其中螺杆转速为40r/min左右，温度在220-240℃之间，断硫再生时间5-10min之间，得到相应的环保型改性再生橡胶半成品；然后经过橡胶过滤器过滤除去其中未处理完全的钢丝、纤维等杂质及未被再生的较大的橡胶颗粒后挤出成型得到粒状改性再生橡胶，然后依次经过颗粒密封系统、颗粒水冷却器、颗粒干燥器后的得到环保型粒状改性再生橡胶成品，最后经过打包机包装入库。
实施例5：
一种废旧橡胶二级连续绿色再生制备粒状改性再生橡胶新方法，包括如下工艺步骤：
废旧轮胎经前段破碎分离后得到2-10mm橡胶颗粒，在无需添加任何化学助剂的情况下，经其橡胶定量给料器螺旋输送至橡胶再生机的一级断硫再生设备中，在螺杆对橡胶颗粒进行纯机械强剪切挤压作用下促使其中含硫分子链选择性断裂，破坏其交联网络结构，实现其初步连续断硫绿色再生，其中螺杆转速为20-30r/min之间，温度在150-200℃之间，断硫再生时间为5-15min之间，得到环保型再生橡胶粗品；高分子改性剂聚对苯二甲酸乙二醇酯经改性剂定量给料器螺旋输送至橡胶再生机的二级断硫再生设备，在该设备中与上述得到的环保型再生橡胶粗品进行充分混合改性且同时进行进一步连续断硫绿色再生，其中螺杆转速为40r/min左右，温度在220-240℃之间，断硫再生时间5-10min之间，得到相应的环保型改性再生橡胶半成品；然后经过橡胶过滤器过滤除去其中未处理完全的钢丝、纤维等杂质及未被再生的较大的橡胶颗粒后挤出成型得到粒状改性再生橡胶，然后依次经过颗粒密封系统、颗粒水冷却器、颗粒干燥器后的得到环保型粒状改性再生橡胶成品，最后经过打包机包装入库。
本发明制备的改性粒状再生橡胶与传统再生橡胶性能对比见表1所示。
表1本发明制备的改性粒状再生橡胶与传统再生橡胶性能对比

Claims (4)

1.一种废旧橡胶二级连续绿色再生制备粒状改性再生橡胶新方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、将废旧橡胶经前段破碎分离后得到2-10mm橡胶颗粒，在无需添加任何化学助剂的情况下，经橡胶定量给料器螺旋输送至螺杆橡胶再生机的一级断硫再生设备中，橡胶定量给料器的螺杆对橡胶颗粒进行纯机械强剪切挤压作用，促使橡胶颗粒中含硫分子链选择性断裂，破坏其交联网络结构，实现其初步连续断硫绿色再生，得到环保型再生橡胶粗品；
（2）、根据对产品性能的需求，选择相应的高分子改性剂，经改性剂定量给料器螺旋输送至螺杆橡胶再生机的二级断硫再生设备，在二级断硫再生设备中与步骤（1）得到的环保型再生橡胶粗品进行充分混合改性，且同时进行进一步连续断硫绿色再生，得到相应的环保型改性再生橡胶半成品；
（3）、将步骤（2）得到的环保型改性再生橡胶半成品经过橡胶过滤器过滤除去其中未处理完全的钢丝、纤维等杂质，以及未被再生的较大的橡胶颗粒后，再挤出成型得到粒状改性再生橡胶，然后将粒状改性再生橡胶依次经过颗粒密封系统、颗粒水冷却器、颗粒干燥器后得到环保型粒状改性再生橡胶成品，最后经过打包机包装入库。
2.根据权利要求1所述的一种废旧橡胶制备粒状改性再生橡胶的方法，其特征在于：步骤（1）中，螺杆橡胶再生机的一级断硫再生设备螺杆转速为20-30r/min之间，温度在150-200℃之间，断硫再生时间为5-15min之间。
3.根据权利要求1所述的一种废旧橡胶制备粒状改性再生橡胶的方法，其特征在于：步骤（2）中，螺杆橡胶再生机的二级断硫再生设备螺杆转速为40r/min左右，温度在220-240℃之间，断硫再生时间5-10min之间，高分子改性剂为聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚碳酸树脂、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种废旧橡胶制备粒状改性再生橡胶的方法，其特征在于：步骤（3）中，制备得到的环保型粒状改性再生橡胶成品的质量为10-30g/个，密度1.15-1.28g/cm3。
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