CN105778193A - 一种用于废旧橡胶三阶协同绿色断硫再生工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于废旧橡胶三阶协同绿色断硫再生工艺，将废旧轮胎经自动化联动破碎线破碎分离得到的1‑10mm橡胶颗粒送入双转子连续混炼机内，橡胶颗粒受到双转子连续混炼机的高剪切、强拉伸作用，促使其混合塑化和部分橡胶初步断硫再生，然后经过超声波的声空化作用将能量集中于分子键局部位置，指向性破坏C‑S键、S‑S键而C‑C键保持完好，实现其进一步断硫再生，接着经螺杆挤出机完全断硫并挤出成型，最后经后处理得到绿色环保粒状再生橡胶包装入库。本发明结合双转子连续混炼机、超声波、螺杆挤出机三者优势逐级进行三阶协同绿色断硫再生制备绿色环保粒状再生橡胶产品，无须添加任何化学助剂，具有与原胶相似的性能。

Description

一种用于废旧橡胶三阶协同绿色断硫再生工艺
技术领域
本发明涉及废旧橡胶再生工艺领域，具体是一种用于废旧橡胶三阶协同绿色断硫再生工艺。
背景技术
伴随着汽车行业的快速发展，废旧轮胎产生量越来越大，对身边环境构成了严重的污染，然而如果废旧橡胶能被合理的再生利用对于解决“黑色污染”和缓解我国橡胶资源的短缺具有重要的意义。再生橡胶是我国废旧橡胶综合利用的主要方式，其生产方法很多，如油法、水油法、快速搅拌脱硫法、动态脱硫法、常压连续塑化法等，它们具备一个共同的特点就是都属于化学法脱硫再生，无法从根源上解决高污染、高能耗、产品质量不稳定等缺点。
双转子连续混炼机由美国Farrel公司于20世纪60年代中期开发的连续混炼设备，其中物料受到转子混炼流场的高剪切、强拉伸作用。鉴于其既保留密炼机优异的混炼特性，又可连续工作，且具有生产能力大，操作、维护方便的特点，故被广泛应用各种高分子材料混合。超声波断硫法属于物理法断硫再生，具有高效、环保、产品质量高等优点，受到广泛关注，但一直未能得以推广应用，很大原因在于其生产过程是间断性的。螺杆挤出机也属于物理法中的一种，具有对高分子化合物挤出成型造粒的功能，同时其对橡胶挤压、剪切作用能有效保证物料再生完全。
为了能够在无污染的情况下得到高性能的复原再生橡胶产品，以双转子连续混炼机、超声波及螺杆挤出机组合，充分发挥三者优势，形成一种新型绿色、连续断硫再生技术。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，结合双转子混炼流场的高剪切和强拉伸共同作用、超声波的声空化作用及螺杆挤出机的强剪切和挤压作用三者协同作用，提供一种用于废旧橡胶三阶协同绿色断硫再生工艺。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种用于废旧橡胶三阶协同绿色断硫再生工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、将废旧轮胎经自动化联动破碎线破碎分离得到的3-8mm橡胶颗粒，再将3-8mm橡胶颗粒通过给料装置螺旋输送入双转子连续混炼机内；在双转子连续混炼机内，橡胶颗粒的橡胶分子受到双转子混炼流场的高剪切、强拉伸作用，促使其混合塑化和部分橡胶初步断硫再生，得到橡胶混合物；
(2)、螺旋输送步骤(1)中得到的橡胶混合物，螺旋输送过程中，采用超声功率发生器发出超声波作用于橡胶混合物，超声波的声空化作用将能量集中于分子键局部位置，指向性破坏C-S键、S-S键而C-C键保持完好，实现其进一步充分断硫再生；
(3)、将步骤(2)中螺旋输送并断硫再生的橡胶经排料阀送入螺杆挤出机中，经过螺杆输送到螺杆挤出机机头进行完全断硫并挤出成型，最后经后处理得到绿色环保粒状再生橡胶包装入库。
所述的一种用于废旧橡胶三阶协同绿色断硫再生工艺，其特征在于：步骤(1)中，双转子连续混炼机的转子转速控制在200-400r/min之间，温度控制在60℃左右，工作时间控制在3-7min之间。
所述的一种用于废旧橡胶三阶协同绿色断硫再生工艺，其特征在于：步骤(2)中，超声波的频率控制在45-55kHz之间，超声波作用时间控制在15-25min之间，温度控制在110℃左右。
所述的一种用于废旧橡胶三阶协同绿色断硫再生工艺，其特征在于：步骤(3)中，螺杆挤出机中螺杆转速控制在45r/min左右，挤出压力控制在4-8MPa之间，采用打蜡密封，制备得到的粒状复原再生橡胶产品质量为15-25g/个，密度1-1.18g/cm3。
本发明优点为：
1、双转子连续混炼机具备高剪切和强拉伸作用，其高剪切作用可对橡胶颗粒进行充分混炼和塑化，其强拉伸作用可对其部分进行选择性初步断硫再生；同时超声波在特定的功率下可对硫化橡胶进行最大限度断硫再生即利用声空化作用可将能量集中于分子键的局部位置，这种局部能量会产生惊人的效果，破坏硫化橡胶中能量比C-C键低的C-S键和S-S键，从而选择性的破坏其三维网络结构，而保持大分子链不被破坏，可得到与接近原胶性能的再生橡胶，但其存在生产过程间断性且生产前需混炼塑化的缺点；取长补短，结合二者优势实现了橡胶的连续绿色断硫再生。
2、螺杆挤出机挤出造粒或成型一方面确保未完全断硫再生的组分充分断硫再生，另一方面使其均匀混合后挤出得到绿色环保粒状再生橡胶成品，与传统高能耗、高污染炼胶机相比避免了无组织污染物难以控制的缺陷，节能环保。
3、得到的颗粒状再生橡胶产品解决了传统块状再生橡胶堆放不易散热导致自燃、门尼粘度易回弹、产品力学性能下降等缺点。
具体实施方式
一种用于废旧橡胶三阶协同绿色断硫再生工艺，包括以下步骤：
(1)、将废旧轮胎经自动化联动破碎线破碎分离得到的3-8mm橡胶颗粒，再将3-8mm橡胶颗粒通过给料装置螺旋输送入双转子连续混炼机内；在双转子连续混炼机内，橡胶颗粒的橡胶分子受到双转子混炼流场的高剪切、强拉伸作用，促使其混合塑化和部分橡胶初步断硫再生，得到橡胶混合物；
(2)、螺旋输送步骤(1)中得到的橡胶混合物，螺旋输送过程中，采用超声功率发生器发出超声波作用于橡胶混合物，超声波的声空化作用将能量集中于分子键局部位置，指向性破坏C-S键、S-S键而C-C键保持完好，实现其进一步充分断硫再生；
(3)、将步骤(2)中螺旋输送并断硫再生的橡胶经排料阀送入螺杆挤出机中，经过螺杆输送到螺杆挤出机机头进行完全断硫并挤出成型，最后经后处理得到绿色环保粒状再生橡胶包装入库。
步骤(1)中，双转子连续混炼机的转子转速控制在200-400r/min之间，温度控制在60℃左右，工作时间控制在3-7min之间。
步骤(2)中，超声波的频率控制在45-55kHz之间，超声波作用时间控制在15-25min之间，温度控制在110℃左右。
步骤(3)中，螺杆挤出机中螺杆转速控制在45r/min左右，挤出压力控制在4-8MPa之间，采用打蜡密封，制备得到的粒状复原再生橡胶产品质量为15-25g/个，密度1-1.18g/cm3。
本发明将废旧轮胎经自动化联动破碎线破碎分离得到的3-8mm橡胶颗粒，橡胶颗粒通过给料装置螺旋输送入双转子连续混炼机内；在双转子连续混炼机内，橡胶颗粒的橡胶分子受到双转子混炼流场的高剪切、强拉伸作用，促使其混合塑化和部分橡胶初步断硫再生，其中双转子连续混炼机的转子转速在200-400r/min之间，断硫再生温度控制在60℃左右，断硫再生时间在3-7min之间；然后将上述橡胶混合物经螺旋输送过程中受到超声功率发生器发出的超声波的声空化作用将能量集中于分子键局部位置，指向性破坏C-S键、S-S键而C-C键保持完好，实现其进一步充分断硫再生，其中超声波的频率控制在45-55kHz之间，超声作用时间控制在15-25min之间，温度控制在110℃左右；接着将上述断硫再生橡胶经排料阀送入螺杆挤出机中，经过螺杆输送到螺杆挤出机机头进行完全断硫并挤出成型，其中螺杆挤出机中螺杆转速在45r/min左右，挤出压力在4-8MPa之间；最后经打蜡密封等后处理得到质量为15-25g/个，密度1-1.18g/cm3绿色环保粒状再生橡胶包装入库。
本发明制备的绿色环保粒状再生橡胶与传统再生橡胶性能对比见表1所示。
表1本发明制备的绿色环保粒状再生橡胶与传统再生橡胶性能对比

Claims (4)

1.一种用于废旧橡胶三阶协同绿色断硫再生工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、将废旧轮胎经自动化联动破碎线破碎分离得到的3-8mm橡胶颗粒，再将3-8mm橡胶颗粒通过给料装置螺旋输送入双转子连续混炼机内；在双转子连续混炼机内，橡胶颗粒的橡胶分子受到双转子混炼流场的高剪切、强拉伸作用，促使其混合塑化和部分橡胶初步断硫再生，得到橡胶混合物；
（2）、螺旋输送步骤（1）中得到的橡胶混合物，螺旋输送过程中，采用超声功率发生器发出超声波作用于橡胶混合物，超声波的声空化作用将能量集中于分子键局部位置，指向性破坏C-S键、S-S键而C-C键保持完好，实现其进一步充分断硫再生；
（3）、将步骤（2）中螺旋输送并断硫再生的橡胶经排料阀送入螺杆挤出机中，经过螺杆输送到螺杆挤出机机头进行完全断硫并挤出成型，最后经后处理得到绿色环保粒状再生橡胶包装入库。
2.根据权利要求1所述的一种用于废旧橡胶三阶协同绿色断硫再生工艺，其特征在于：步骤（1）中，双转子连续混炼机的转子转速控制在200-400r/min之间，温度控制在60℃左右，工作时间控制在3-7min之间。
3.根据权利要求1所述的一种用于废旧橡胶三阶协同绿色断硫再生工艺，其特征在于：步骤（2）中，超声波的频率控制在45-55kHz之间，超声波作用时间控制在15-25min之间，温度控制在110℃左右。
4.根据权利要求1所述的一种用于废旧橡胶三阶协同绿色断硫再生工艺，其特征在于：步骤（3）中，螺杆挤出机中螺杆转速控制在45r/min左右，挤出压力控制在4-8MPa之间，采用打蜡密封，制备得到的粒状复原再生橡胶产品质量为15-25g/个，密度1-1.18g/cm3。
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