CN106543511A - 一种改性胶粉与sebs耐热型复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性胶粉与SEBS耐热型复合材料的制备方法。先将废旧胶粉进行机械力化学改性，改性过程中配合加入脱硫剂、石蜡油，在最佳的改性条件下进行改性，然后将改性胶粉与SEBS在转矩流变仪中进行充分的共混，添加的促进剂、防老剂、硫磺，最后在平板硫化机中硫化成型制得复合材料。该方法改性胶粉过程中无污染，共混物的加工性能较好，两种材料之间具有较好的相容性，制品耐热性能有了较大提升。该复合材料制品具有良好的机械、耐压缩、耐热、耐老化等性能，能够满足橡胶鞋、胶布等日常用品，以及胶管、胶带、胶黏剂等工业产品需求，是一种绿色环保产品。

Description

一种改性胶粉与SEBS耐热型复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料生产技术领域，涉及一种环保耐热型复合材料的生产工艺，具体为一种改性胶粉与SEBS耐热型复合材料的制备方法。
背景技术
橡胶材料在高分子材料废弃物中占据第二的位置，仅次于废塑料。大量的废旧橡胶不仅占用大量的土地资源，而且对环境造成了严重的污染，是当下急需要解决的社会问题。近些年来，废旧橡胶问题受到了越来越多环保人士和企业的关注，国内外对废旧橡胶的回收利用进行了大量的研究与实践，国家也大力的倡导对废旧橡胶资源进行再回收利用，出台了相应的扶持政策。
SEBS属于热塑性弹性体中的一种，在常温下具有橡胶的弹性，而高温可以像塑料一样加工成型，是一种新的介于橡胶与树脂之间的高分子材料。传统的水油法工艺生产再生橡不仅生产过程中消耗大量化学试剂，产生的废水难以治理，工艺设备复杂，而且生产的再生橡胶强度低，性能不稳定，耐热性差，因此大大限制了其应用范围。
发明内容
本发明为了提升再生橡胶的机械强度与耐热性能，提供了一种改性胶粉与SEBS耐热型复合材料的制备方法。该方法改性胶粉过程中无污染，共混物的加工性能较好，两种材料之间具有较好的相容性，制品耐热性能有了较大提升。该复合材料制品具有良好的机械、耐压缩、耐热、耐老化等性能，能够满足橡胶鞋、胶布等日常用品，以及胶管、胶带、胶黏剂等工业产品需求，是一种绿色环保产品。
本发明采用的技术方案是：
一种改性胶粉与SEBS耐热型复合材料的制备方法，采用双螺杆挤出机作为改性设备对废旧胶粉进行机械力化学改性，改性过程中配合加入脱硫剂、石蜡油，在最佳的改性条件下进行改性，然后将改性胶粉与SEBS在转矩流变仪中进行充分的共混，添加的促进剂、防老剂、硫磺，最后在平板硫化机中硫化成型制得复合材料。
进一步，所述改性胶粉的最佳条件为设置双螺杆挤出机的工作温度90℃，螺杆转速350r/min，改性时间为2min。
进一步，所述改性胶粉用量与SEBS的比例为1:1，均为50g。
进一步，所述转矩流变仪所设置的混炼温度为130℃，混炼时间5min。
进一步，所述硫化成型加工条件为硫化温度150℃，硫化时间5min。
本发明所采用的胶粉为废旧轮胎粉碎后的胶粉，采用的改性方法为利用双螺杆挤出机进行机械力化学法改性，未经改性的胶粉颗粒，大部分无法有效地被直接利用，即使能被利用，一般也是为降低材料成本，作为填料填充到基体中去，对共混物材料性能影响较大，且产品质量不稳定。机械力化学改性胶粉的方法结合了物理和化学两类方法的优点，具有效率高，改性效果好的优点。
本发明所述的石蜡油为工业级，主要是稀释脱硫剂便于在胶粉分散均匀，以及提高原料的加工性能。
本发明采用的热塑性弹性体SEBS来源于中国石油化工股份有限公司巴陵分公司，SEBS具有优异的耐老化性能，既具有可塑性，又具有高弹性，广泛用于生产高档弹性体、塑料改性、胶粘剂、润滑油增粘剂、电线电缆的填充料和护套料等。SEBS具有良好的耐候性、耐热性、耐压缩变形性和优异的力学性能。
所述脱硫剂为RV橡胶再生剂，RV橡胶再生剂通过机械剪切作用，使RV橡胶再生剂均匀包裹在废胶粉颗粒表面，经过浸润作用渗入到胶粉颗粒中，来降低S-S交联键的键能，可有效地在短时间内解开S-S交联键，而不破坏S-C键和C-C键，从而使废橡胶恢复活性。
所述石蜡油为工业级橡胶石蜡油。改善橡胶加工工艺性能，改善橡胶耐低温性能，同时芳烃含量低，可减少硫化剂的消耗，从而降低成本，具有价格上的优势。
改性胶粉前在胶粉中添加5phr的脱硫剂RV、5phr的石蜡油，将脱硫剂在胶粉中分散均匀。
所述促进剂为促进剂M，它是一种主要的酸性硫化剂，具有中等硫化速度，起到提高硫化速度的作用。
所述防老剂为防老剂RD。本专利所采用的防老剂RD产品中的有效成分为2，2，4－三甲基－1，2－二氢化喹啉的二、三、四聚体，是一种酮胺类防老剂，对热氧老化的防护非常有效，对金属的催化氧化也有极强的抑制作用，毒性小，广泛应用于氯丁胶、丁苯胶、顺丁胶、异戊胶等合成橡胶及天然橡胶的多种制品中。
所述促进剂为促进剂M 1～2phr，防老剂为RD 1～2phr，硫磺0.5～1.5phr。
进一步优选，所述促进剂为促进剂M 1.5phr，防老剂为RD 1.5phr，硫磺1phr。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：
1、胶粉的改性过程中无污染，改性效果好。
2、工艺设备简单，可机械化生产，降低了生产成本。
3、复合材料制品力学性能好，耐高温性能突出。
附图说明
图1为本发明所得复合材料表面的2维激光共聚焦显微镜图。
图2为本发明所得复合材料表面的3维激光共聚焦成像图。
图3为普通再生橡胶与本发明所得复合材料热失重DTG图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步阐述本发明的内容，但并不限制本发明。
一、生产工艺
以下实施例中：胶粉20目，热塑性弹性体SEBS，中石化巴陵石化YH-501，呈粉末状，脱硫剂RV，为复合改性剂，呈浅黄色粘稠液体，主要成分为De-link再生剂。石蜡油为工业级橡胶专用填充油，呈浅黄色液体，为橡胶制品加工提供了更好的耐候性。促进剂M、防老剂RD、硫磺均为橡胶加工中通用的工业级产品。
实施例1：
实施例2：
实施例3：
改性胶粉与SEBS耐热型复合材料的制备方法步骤：
1、将胶粉与脱硫剂、石蜡油按照实施例1所述的重量计比例的原料在高速混合机充分混合，将双螺杆挤出机设置好预定的参数，机器温度稳定后，将混合好的胶粉加入到双螺杆挤出机中制的改性胶粉。
2、将改性胶粉与SEBS以及按照重量计的各原料在转矩流变仪中充分的进行混炼，温度130℃，转速110r/min，时间5min，得到混炼物。
3、将混炼物在开炼机中压成0.5cm厚度的薄片状。
4、混炼物裁剪成方形片状放入模具腔中，在平板硫化机中压片成型，压片条件：温度150℃，时间5min。制备得到耐热型复合材料。
二、按照上述工艺生产的产品主要性能指标如下：
表1普通再生橡胶与改性所得复合材料的性能对比
由上表1可见：本发明制成的产品较通常再生橡胶产品的拉伸强度、撕裂强度、耐压缩变形性能有了明显的提升。
表2普通再生橡胶与改性所得复合材料的耐高温性能对比
耐高温条件：温度100℃，样品在老化箱中放置48h，由表2可见，复合材料的耐老化性能有明显的提升，这得益于SEBS本身具有的优异耐高温性能。
三、附图分析：
图1为发明所得复合材料表面的2维激光共聚焦显微镜图，从图中可以看出所得到的复合材料表面平整光滑，说明共混物具有良好的加工性。
图2为发明所得复合材料切面的3维激光共聚焦显微镜图，可以看出胶粉与SEBS二者完全的融为一体，两相材料的切面呈均一相，分别不出其中的胶粉物质与SEBS物质，材料之间结合致密，切面的线条沿着一个方向分布，这可以最大程度的发挥材料的力学性能，使材料免于早早发生断裂。
图3为普通再生橡胶与发明所得复合材料热失重DTG图，从DTG图中可以看出复合材料的最大分解速率相比再生橡胶要高出约100℃，从而印证发明所得复合材料耐高温性能有了较大的提升。

Claims (10)

1.一种改性胶粉与SEBS耐热型复合材料的制备方法，其特征在于：先将废旧胶粉进行机械力化学改性，改性过程中配合加入脱硫剂、石蜡油，在最佳的改性条件下进行改性，然后将改性胶粉与SEBS在转矩流变仪中进行充分的共混，添加的促进剂、防老剂、硫磺，最后在平板硫化机中硫化成型制得复合材料。
2.根据权利要求1所述生产方法，其特征在于：所述石蜡油为橡胶专用石蜡油，所述脱硫剂为脱硫剂RV，改性胶粉前在胶粉中添加5phr的脱硫剂RV、5phr的石蜡油，将脱硫剂在胶粉中分散均匀。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述改性胶粉的最佳条件为设置双螺杆挤出机的工作温度90℃，螺杆转速350r/min，改性时间为2min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述改性胶粉用量与SEBS的比例为1:1，均为50g。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述转矩流变仪所设置的混炼温度为130℃，混炼时间5min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述硫化成型加工条件为硫化温度150℃，硫化时间5min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述促进剂为促进剂M。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述防老剂为防老剂RD。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述硫化剂为硫磺。
10.根据权利要求7～9任一所述的制备方法，其特征在于：所述促进剂为促进剂M1～2phr，防老剂为RD 1～2phr，硫磺0.5～1.5phr。
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