CN105585751B - 一种用抛光砖废渣制备的橡胶密封圈及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用抛光砖废渣制备的橡胶密封圈及其制备方法，采用抛光砖回收的废渣与丁腈橡胶复合制成，由于抛光砖废渣经过1200度以上高温煅炼过，性能稳定、耐热性好，与丁腈橡胶复合制得的橡胶密封圈具有柔韧性高、耐热性，耐腐蚀性、耐候性好，使用寿命长。由于抛光砖废渣是回收抛光砖生产过程中产生的废渣取得，与普通填料相比不需要耗费大量的能源取得，成本更低，制得的橡胶密封圈性价比更好。

Description

一种用抛光砖废渣制备的橡胶密封圈及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，主要涉及一种用抛光砖废渣制备的橡胶密封圈及其制备方法。

背景技术

橡胶密封圈传统的用密封圈以普通的丁晴橡胶(NBR)为主要原材料，再辅以填料、功能性助剂制成的。而填料通长需要经过通过煅烧、消化、碳化、分理、干燥、粉碎、筛选等工序制得，或由原料经过破碎、粉碎、筛选等工序制得，生产过程需要耗费大量的能源。

而抛光砖在研磨、抛光的过程中会产生大量的抛光砖废渣，这种抛光砖废渣主要为二氧化硅、长石等硅酸盐组成，特点是粒度很细、强度高、不含有机质，缺乏粘性，不宜作为种植的土壤，风干后呈分散状态，极易随风飘落到各处，会严重威胁周围人群的身体健康，并造成周边土地的板结，导致严重的环境污染。目前对于抛光废渣的综合利用虽然进行了比较多的研究，但仍然缺乏对其进行大规模资源化利用的相关技术，故其处理多以填埋为主，对环境造成了严重影响。抛光废渣露天堆放也会对环境造成污染，不利于可持续发展。而抛光砖废渣的填埋，不但耗费人力、物力，还会污染地下水质，据统计，制造1平方米的抛光砖大约会形成2.1公斤左右的抛光砖废渣。因此，抛光砖废渣的回收利用一直是本领域技术人员进行攻关的难题。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用抛光砖废渣制备的橡胶密封圈及其制备方法，将所述抛光砖废渣回收利用，用作橡胶密封圈的填料，旨在降低橡胶密封圈的填料成本，减少填料生产时需要耗费大量能源，同时解决抛光砖废渣的难以回收利用问题。

本发明的技术方案如下：

一种用抛光砖废渣制备的橡胶密封圈，其中，所述橡胶密封圈以抛光砖废渣为填料。

所述的用抛光砖废渣制备的橡胶密封圈，其中，所述抛光砖废渣在使用前需要经过偶联剂活化处理：

将抛光砖废渣投入高速混合机中搅拌烘干，使其含水量低于0.3％；加入按抛光砖废渣总质量的0.5～5％偶联剂；

所述偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。

所述的用抛光砖废渣制备的橡胶密封圈，其中，所述偶联剂是铝酸酯偶联剂。

所述的用抛光砖废渣制备的橡胶密封圈，其中，所述橡胶密封圈的原料组成，按照质量份数计，包括以下组分：

所述的用抛光砖废渣制备的橡胶密封圈，其中，所述用抛光砖废渣制备的橡胶密封圈，其原料组成，按质量份数计，还包括以下组分：

纳米材料 1～20份；

所述纳米材料是纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米滑石粉、纳米碳酸钙、纳米蒙脱土中的一种或多种。

一种如上所述的橡胶密封圈的制备方法，其中，包括以下步骤：

对抛光砖废渣进行偶联剂活化处理；

称取丁腈橡胶、活性剂、脱模剂、增塑剂、防老剂、硫化剂、抛光砖废渣，在45℃温度下进行混炼，加入硫化剂，温度达到100℃时进行排胶，制造橡胶密封圈。

所述的橡胶密封圈的制备方法，其中，对抛光砖废渣进行偶联剂活化处理的过程包括以下步骤：

将抛光砖废渣投入高速混合机中搅拌烘干，使其含水量低于0.3％；缓缓加入按抛光砖废渣总质量的0.5～5％偶联剂；

所述偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。

所述的橡胶密封圈的制备方法，其中，制造橡胶密封圈的条件为温度180℃、时间300秒、压力15兆帕。

有益效果：本发明所提供的一种用抛光砖废渣制备的橡胶密封圈是以抛光砖废渣为填料，与丁腈橡胶复合。由于抛光砖废渣经过1200度以上高温煅炼过，性能稳定、耐热性好，与丁腈橡胶复合制得的橡胶密封圈耐热性好、而且具有更好的耐候性使用寿命更长。而且，抛光砖废渣是回收生产抛光砖过程中产生的废渣取得，本身是粒度小，无需再经过打磨加工，只需经过干燥、筛选就可以用做填料使用，因此，抛光砖废渣的回收利用简单。与碳酸钙(费用是300多元/吨)相比不需要耗费大量的能源取得，成本更低，制得的橡胶密封圈性价比更好。同时，也解决了现有抛光砖废渣难以回收利用造成环境污染的问题，保护了环境。

具体实施方式

本发明提供一种用抛光砖废渣制备的橡胶密封圈及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明中提供一种用抛光砖废渣制备的橡胶密封圈及其制备方法，所述橡胶密封圈是以抛光砖废渣为填料，与丁腈橡胶复合，加入其他助剂复合制得的。所述橡胶密封圈是以抛光砖废渣作为填料，解决填料生产消耗能源大的问题，降低了生产成本的同时，解决了抛光砖废渣回收利用的问题。

所述抛光砖废渣是抛光砖在研磨、抛光的过程中产生的废渣，抛光砖废渣主要为二氧化硅、长石等硅酸盐组成。由于抛光砖的废渣本身是打磨出的废料，粒度小、强度高，而且抛光砖废渣经过1200度以上高温烧结过，耐热性好，结构非常稳定，因此，只需要经过简单的经干燥、筛选等工艺就可以回收加以利用。抛光砖废渣与不饱和聚酯树脂复合可以提高橡胶密封圈尺寸的稳定性、柔韧性、耐候性、耐热性；提高了橡胶密封圈的使用寿命；降低了生产成本。本发明中优选600目及以上抛光砖废渣，抛光砖废渣使用前必须经偶联剂进行活化处理。

具体地，本发明提供的所述用抛光砖废渣制备的橡胶密封圈，其原料组成，按质量份数计，包括以下组分：

其中，所述抛光砖废渣在投入使用前必须经偶联剂进行活化处理。由于偶联剂极性基团的存在，在抛光砖废渣和不饱和聚酯树脂分子链间的范德华力由单纯的色分散力转变为色分散力加诱导力，再加上偶联剂分子与丁腈橡胶链的缠结作用，这样抛光砖废渣在丁腈橡胶基体中起到了物理交联点的作用，并融入了丁腈橡胶的分子链缠结网络。偶联剂活化的处理过程如下：

抛光砖废渣首先在高速混合机(预热到物料温度达100～110℃)中搅拌烘干，敞口10～15分钟，目的是赶走水分，使填料含水量低于0.3％；缓缓加入按废渣总质量0.5～5％切碎的偶联剂(注意勿使偶联剂被搅拌桨打到混合机内壁)，可以分三次加入，每次隔3分钟加入，总的活化时间9分钟；排料备用。所述偶联剂可以是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。本发明优选铝酸酯偶联剂DL-411。

所述橡胶密封圈可以采用常规的配方、丁腈橡胶和功能性助剂制成，本发明中主要改进点在于将600目及以上抛光砖废渣作为产品的填料。在本发明方案中，所述活性剂可以为氧化锌，所述增塑剂可以为癸二酸二丁脂。所述防老剂可以为N-苯基-β-苯胺。所述硫化剂可以为过氧化二异丙苯。

所述用抛光砖废渣制备的橡胶密封圈，其原料组成，按质量份数计，还可以包括以下组分：

纳米材料 1～20份。

所述纳米材料可以是纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米滑石粉、纳米碳酸钙、纳米蒙脱土中的一种或多种。由于纳米材料其纳米尺寸效应、大的比表面积以及强的界面相互作用，可以消除抛光砖废渣与丁腈橡胶基体间的界面张力，实现理想的界面粘接，消除废渣与丁腈橡胶基体两物质热膨胀系数不匹配的问题，因此可以充分发挥抛光砖废渣的优异力学性能，可以将抛光砖废渣的柔韧性、尺寸稳定性和热稳定性与丁腈橡胶的耐磨损、耐化学腐蚀等性能完美结合，给予橡胶密封圈更强的耐候性、耐热性，并有增韧效果。

本发明方案中，还提供了一种用抛光砖废渣制备橡胶密封圈的方法，包括以下步骤：

步骤1：抛光砖废渣的预处理：

抛光砖废渣首先在高速混合机(预热到物料温度达100～110℃)中搅拌烘干，敞口10～15分钟；目的是赶走水分，使填料含水量低于0.3％；

缓缓加入按抛光砖废渣总质量的0.5～5％切碎的偶联剂(注意勿使偶联剂被搅拌桨打到混合机内壁)，分三次加入，每次隔3分钟加入总的活化时间9分钟；排料备用。

步骤2：制备橡胶密封圈

称取丁腈橡胶、活性剂、脱模剂、增塑剂、防老剂、硫化剂、抛光砖废渣；在45℃温度下进行混炼，加入硫化剂，温度达到100℃时进行排胶；在温度为180℃、时间为300秒、压力为15兆帕的条件下制造橡胶密封圈。

以下通过实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

抛光砖废渣首先在高速混合机(预热到物料温度达100～110℃)中搅拌烘干，敞口10分钟，使填料含水量低于0.3％；缓缓加入按废渣总质量2.5％切碎的铝酸脂偶联DL-411-A(注意勿使偶联剂被搅拌桨打到混合机内壁)，分三次加入，每次隔3分钟加入总的活化时间9分钟，排料备用。

将所述抛光砖废渣用于填充橡胶密封圈的制备，其原料组成，按照质量份数计，包括以下组分：

将所述抛光砖废渣用于填充橡胶密封圈的制备方法，其步骤如下：

称取丁腈橡胶、活性剂、脱模剂、增塑剂、防老剂、硫化剂、抛光砖废渣；

在45℃温度下进行混炼，加入硫化剂，温度达到100℃时进行排胶；

在温度为180℃、时间为300秒、压力为15兆帕的条件下制造密封圈。

实验结果：经过检测，检测结果如表1所示，制得抛光砖废渣填充橡胶密封圈。橡胶密封圈具有良好的硬度、拉伸强度以及伸长率，而且磨损性能好，使用寿命增长。

表1

检测项目	标准	测试结果
			扯断强度，MPa	≥14.71	15.7
伸长率(％)	≥130	160
			邵尔硬度(度)	75	74

实施例2

抛光砖废渣首先在高速混合机(预热到物料温度达100～110℃)中搅拌烘干，敞口10分钟，使填料含水量低于0.3％；缓缓加入按废渣总质量4％切碎的铝酸脂偶联DL-411-A(注意勿使偶联剂被搅拌桨打到混合机内壁)，分三次加入，每次隔3分钟加入总的活化时间9分钟，排料备用。

将所述抛光砖废渣用于填充橡胶密封圈的制备，其原料组成，按照质量份数计，包括以下组分：

将所述抛光砖废渣用于填充橡胶密封圈的制备方法，其步骤如下：

称取丁腈橡胶、活性剂、脱模剂、增塑剂、防老剂、硫化剂、抛光砖废渣；

在45℃温度下进行混炼，加入硫化剂，温度达到100℃时进行排胶；

在温度为180℃、时间为300秒、压力为15兆帕的条件下制造密封圈。

实验结果：经过检测，检测结果如表2所示，制得抛光砖废渣填充橡胶密封圈。橡胶密封圈具有良好的硬度、拉伸强度以及伸长率，而且磨损性能好，使用寿命增长。

表2

检测项目	标准	测试结果
			扯断强度，MPa	≥14.71	15.7
伸长率(％)	≥130	160
			邵尔硬度(度)	75	74

实施例3

抛光砖废渣首先在高速混合机(预热到物料温度达100～110℃)中搅拌烘干，敞口10分钟，使填料含水量低于0.3％；缓缓加入按废渣总质量1％切碎的铝酸脂偶联DL-411-A(注意勿使偶联剂被搅拌桨打到混合机内壁)，分三次加入，每次隔3分钟加入总的活化时间9分钟，排料备用。

将所述抛光砖废渣用于填充橡胶密封圈的制备，其原料组成，按照质量份数计，包括以下组分：

将所述抛光砖废渣用于填充橡胶密封圈的制备方法，其步骤如下：

称取丁腈橡胶、活性剂、脱模剂、增塑剂、防老剂、硫化剂、抛光砖废渣；

在45℃温度下进行混炼，加入硫化剂，温度达到100℃时进行排胶；

在温度为180℃、时间为300秒、压力为15兆帕的条件下制造密封圈。

实验结果：经过检测，检测结果如表3所示，制得抛光砖废渣填充橡胶密封圈。橡胶密封圈具有良好的硬度、拉伸强度以及伸长率，而且磨损性能好，使用寿命增长。

表3

检测项目	标准	测试结果
			扯断强度，MPa	≥14.71	15.7
伸长率(％)	≥130	160
			邵尔硬度(度)	75	74

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种用抛光砖废渣制备的橡胶密封圈，其特征在于，所述橡胶密封圈以600目及以上抛光砖废渣为填料；

所述抛光砖废渣在使用前需要经过偶联剂活化处理：

抛光砖废渣首先在高速混合机中预热到物料温度达100～110℃，搅拌烘干，敞口10～15分钟，使填料含水量低于0.3％；加入按废渣总质量0.5～5％偶联剂，分三次加入，每次隔3分钟加入，总的活化时间9分钟；

所述橡胶密封圈的原料组成，按照质量份数计，包括以下组分：

所述纳米材料是纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米滑石粉、纳米碳酸钙、纳米蒙脱土中的一种或多种；所述活性剂为氧化锌；所述增塑剂为癸二酸二丁脂；所述防老剂为N-苯基-β-苯胺；所述硫化剂为过氧化二异丙苯；

所述偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的用抛光砖废渣制备的橡胶密封圈，其特征在于，所述偶联剂是铝酸酯偶联剂。

3.一种如权利要求1～2任一所述的橡胶密封圈的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

对抛光砖废渣进行偶联剂活化处理；

称取丁腈橡胶、活性剂、脱模剂、增塑剂、防老剂、硫化剂、抛光砖废渣，在45℃温度下进行混炼，加入硫化剂，温度达到100℃时进行排胶，制造橡胶密封圈；

对抛光砖废渣进行偶联剂活化处理的过程包括以下步骤：

抛光砖废渣首先在高速混合机中预热到物料温度达100～110℃，搅拌烘干，敞口10～15分钟，使填料含水量低于0.3％；加入按废渣总质量0.5～5％偶联剂，分三次加入，每次隔3分钟加入，总的活化时间9分钟；

所述偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述的橡胶密封圈的制备方法，其特征在于，制造橡胶密封圈的条件为温度180℃、时间300秒、压力15兆帕。