CN107602910A - 无味再生胶生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了无味再生胶生产方法，是在低压、低温状态下，在密闭搅拌反应设备加入胶粉和促进剂，进行物理再生，生产再生橡胶。本发明的无味再生胶生产方法具有再生条件低温低压，没有废气产生，绿色环保。

Description

无味再生胶生产方法

技术领域

本发明涉及无味再生胶生产方法，属于废橡胶资源回收再生利用领域。

背景技术

中国是橡胶制品生产大国，大量的橡胶在使用后造成了十分严重的环境污染，造成资源的严重浪费。仅2016年度我国的轮胎产量已经达到9.4亿条，产生废轮胎超过1.3亿条。

加强对废橡胶资源的有效回收利用，能够在环保、资源、收益等方面均取得巨大回报，促进废橡胶的合理、高质量回收是十分重要的。

橡胶再生方法大体上可以分为三类：物理再生、化学再生和微生物再生；根据再生温度条件又分为高温再生和低温再生，低于100℃的再生为低温再生；根据再生压力分为低压再生（压力小于0.1MPa），中压再生（压力大于0.1MPa，小于1.6MPa），高压再生（压力大于1.6MPa）。

1、物理再生技术

物理再生是利用外加能置，如力、热力、冷力、微波、超声波、射线能等，使交联橡胶的三维网络破碎，形成具有流动性的再生胶。

(1)微波再生。微波脱硫法是一种非化学、非机械的一步再生法，它是利用微波能置切断硫硫键（S-S)、硫碳键（S-C)而不破坏碳碳键（C-C）,从而达到再生的目的。因为微波能量是可控的，各种化学键的键能不同，断裂时需要的能里也不同，所以微波能断键是有选择性的，用这种方法生产的再生胶性能接近原胶。

(2)超声波再生。利用超声波也能够选择性地破坏交联键而保留分子主链，使硫化橡胶达到再生的目的。在硫化橡胶的超声波脱硫过程中除了破坏三维网状结构外，也导致了部分大分子链C-C键的断裂，因此还有必要进一步研究，以提高超声波脱硫的选择性，只有有选择地破坏化学键，才能最大限度地保持原胶性能。

(3)电子束再生。电子束辐照再生方法是利用丁基橡胶(IIR)独有的对射线敏感的特征，借助电子加速器产生的高能电子束，对其产生化学断键一解聚效应，使之获得再生。

(4)剪切流动场反应技术。剪切流动场反应控制技术不使用化学药剂，通过对废橡胶施加热能、压力和剪切力，使硫化胶的硫键发生断裂，从而生成性能稳定且有塑性的再生胶。

2、化学再生技术

化学再生就是在一定的温度和溶剂氛围条件下，化学助剂与废胶中的硫-硫键（s-s)作用，使硫键断裂，生成具有流动性的再生胶。常用的方法为油法、水油法和动态脱硫法，脱硫效果明显。但在高温条件下，硫-硫键（S-S)也易断裂，往往会生成许多小分子碎片，使再生胶的性能下降。加上高温裂解和废胶中小分子的挥发，会对大气和水源造成极大的污染。纵观废橡胶的再生历史，有效的再生剂有以下几种：

(1)二硫化物、硫醇二硫化物和硫醇再生剂，主要有二硫化二苯、二硫化二苄和丁硫醇等。这些物质均含有活性硫，在热和机械能的作用下，可催化断裂S-S键、S-C键，但也有断裂C-C键的可能，所以用此类再生剂再生废橡胶效果显著，但性能保持率不高，且二硫化物和硫醇等有难闻的气味，对环境也存在一定的污染，近年来应用逐渐减少。

(2)无机化合物

金属钠可以使硫化胶得到再生。将胶粉悬浮于甲苯、环己烷等溶剂中，在300℃高温，金属钠存在的条件下隔气处理，可使单硫键、双硫键和多硫键断裂。但是金属钠是活泼金属，在环境条件下易发生激烈的化学反应，且反应过程不易控制。隔氧处理的反应条件也比较苛刻，另外，生成的硫化钠以及剩余的溶剂会对环境造成污染。

(3)RV还原再生剂，RV橡胶再生剂是一种再生胶新技术，其基本原理是采用一种化学剂使其与S-S键反应，而不破坏C-C键，使硫化网络断裂。

(4) 再生资源(RRM)再生剂，印度的研究人员开发了以一种植物产品作为再生剂的技术，即利用可再生资源(RRM)作为再生剂。在国内，刘安华等入从大蒜、橘子皮等植物产品中提取了一种植物再生剂用子废橡胶的再生，也获得了较好的效果。天然植物再生剂利用了可再生资源，具备了可持续发展的条件，对黑色污染的治理以及橡胶资源的回收利用具有长远意义。

3、微生物再生技术

微生物脱硫就是减少硫磺的氧化或者硫磺交联，使废橡胶粉末表面降解或者改性。用微生物脱硫具有成本低和不污染环境等优点。但是，微生物脱硫的商业化路稈还很长。

另外，将聚合物涂料用于胶粉的表面处理或活化，能够提高胶粉和橡胶或热塑性基体的黏合稃度。表面处理工艺可以使胶粉应用在高附加值的场合。采用含有交联剂的可交联聚合物包覆胶粉的表面处理工艺已在美国和荷兰商品化，分别称为Tirecvle和Surcrum。用反应性气体处理胶粉，抟制胶粉的表而氧化产生极性基团，可以使胶粉与胶粘剂如聚氨酯具有更好的相容性，美国的Vistamer已商品化。

中国专利CN105860130A将硫化橡胶及解交联助剂混合后，通过溶剂溶胀并保持解交联温度，通过解交联助剂的相互作用及配合对硫化橡胶进行解交联，可以对废橡胶中的硫-硫键有很好的选择性断裂作用，在相对较低的温度下能够实现交联网络的大幅破裂，得到再生胶。

中国专利CN106366342A涉及一种再生橡胶的生产方法，包括胶粉的制备，然后将胶粉铺在运输带上，厚度2cm以下，在温度80〜150℃的热空气环境中，保持时间在30〜120分钟制备再生橡胶。

中国专利CN104151660B公开了一种无味再生橡胶的制备方法是化学脱硫工序，加入胎面胶粉、环保活化剂、植物油软化剂和水；其中环保活化剂由过硫酸盐和脂肪酸，植物油软化剂是各种植物油，再生橡胶达到国家一级再生橡胶标准。

中国专利CN106313362A涉及一种一次低温制备再生橡胶的方法，将硫化橡胶粉、助剂及増塑剂加入到高剪切密炼机中，密炼后排出再生橡胶片，密炼温度保持在60-90℃。本低温制备再生橡胶的方法既能够保留低温制备时不影响外界环境的优点，还能够大大提高低温密炼的效率和再生橡胶的质量。

中国专利CN1085224C公开的一种废橡胶脱硫方法，是将由单环芳径、有机酸、金属氧化物与无机酸所组成的脱硫剂，按一定配比与废橡胶棍合均匀，在10~150℃下反应0.1-200小时，即可使废椽胶有效脱硫。

中国专利CN100486789C是通过微波装置连续地处理废橡胶粉表面，从而使其能连续且更有效地处理废橡胶粉的表面，再生胶具有良好的表面粗糙度和可加工性能，制品的物理和化学性能都得到了改善；缺点是脱硫效果差，产生产生大量废气。

中国专利CN101418082B公开一种废橡胶绿色脱硫工艺方法，将废橡胶颗粒经加料区加入双螺杆橡胶脱硫反应装置中，经压缩剪切区的高温、高压和剪切能共同作用，使橡胶的交联健发生断裂，然后排气净化，再经过双螺杆橡胶脱硫反应装置混炼区的混炼，生成性能稳定的新型再生胶。优点在于整个工艺过程是连续、密闭、胶粉流动状态下的剪切脱硫工艺，在双螺杆橡胶脱硫反应装置的加料段|采用强制连续输送方式，进一步对胶|粉颗粒进行粉碎细化，提高脱硫效率。缺点高温反应、处理不均匀，产生废气。

中国专利201110031880.5公开了一种废旧橡胶自动微波裂解反应装置，由自动控制系统、变频电机、螺旋推进式微波裂解反应仓、气动密闭自动进料阀门组合和气动密闭出渣阀门组合组成，微波磁控管均匀设在螺旋推进式微波裂解反应仓内螺旋推进器两侧的外壁上，气动密闭自动进料阀门组合设在螺旋推进式微波裂解反应仓的进料端，气动密闭出渣阀门组合设在螺旋推进式微波裂解反应仓的出料端，物料分配器设在气动密闭自动进料阀门组合的进料口上。

中国专利201120034422.2公开了一种废橡胶微波脱硫再生装置，包括搅拌仓，搅拌器和驱动机构，驱动机构与搅拌器连接。叶片上设置有拐点，使叶片的弧度向轴方向进行了变相，减少了搅拌过程中受到的阻力，降低了能耗，搅拌效果好。

中国专利201320815701.1公开了新型橡胶微波脱硫装置，包括进料机构、物料旋转机构和微波谐振腔，进料机构包括进料管和螺旋叶片，物料旋转机构包括原料旋转管、再生胶旋转管和微波脱硫管，原料旋转管、再生胶旋转管采用不锈钢或碳钢，微波脱硫管采用陶瓷或玻璃。缺点是设备复杂、脱硫效果差，产生产生大量废气。

中国专利201521109962.7公开了一种橡胶微波脱硫装置，包括至少两组橡胶微波脱硫加热机构；每组橡胶微波脱硫加热机构包括微波谐振腔、送料螺旋以及顺次连接的进料管、陶瓷脱硫管、出料管，陶瓷脱硫管位于微波谐振腔内，送料螺旋横向贯穿在进料管、陶瓷脱硫管、出料管内。中国专利2016103883215.5公开了废旧橡胶微波自动裂解反应装置，包括控制单元、还原剂供应单元、催化还原单元、微粒捕集单元和温度传感器，催化还原单元与微粒捕集单元通过连通管道连接，且连通管道上设有支路连接所述还原剂供应单元。缺点是设备复杂、脱硫不充分、效果差，产生产生大量废气。

上述技术、方法的再生温度大于100℃，属于高温再生，不可避免的产生大量废气，严重污染生产环境。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了无味再生胶生产方法，再生条件具有低温、低压特点，节省能耗，降低生产成本。

本发明技术方案描述以下：

1、无味再生胶生产方法，其特征在于：在低压、低温状态下，在密闭搅拌反应设备加入胶粉和促进剂，进行物理再生，生产再生橡胶。

2、物理再生是微波脱硫法。

3、再生压力是表压为-0.03MPa至0.03MPa。

4、再生温度是60℃至99℃。

5、密闭搅拌反应设备是微波型捏合机。

6、促进剂是沥青。

由于上述技术方案，本发明具有以下有益效果:

1、低压、低温状态可以避免废橡胶再生过程的废气产生。

2、微波物理再生法的微波能量是可控的，可以根据不同废橡胶种类、型号，调节反应温度和时间进行生产加工。

3、促进剂是沥青，沥青在低于100℃无味，不会分解，产品性能大幅度提高。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明示意性的部分实施例，并非用以限制本发明的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应包括在本专利保护范围之内。

实施例1

密闭搅拌反应设备为5L螺杆下出料微波型捏合机，捏合机缸盖上有2个预留孔，分别连接DN15真空管道和DN15放空口；1个1KW微波发生器用波导连接安装在捏合机缸盖中心；缸体外部为换热夹套，夹套内有热媒，热媒由电加热加热。

第一步：向捏合机加入24目废全胎胶粉1.3千克和88克100#石油沥青。

第二步：开启电加热加热。

第三步：开启捏合机搅拌。

第四步：物料温度达到60℃以上时，在搅拌状态下，开启微波发生器，对全胎胶粉进行微波物理再生10分钟，完成本批次废胎面胶粉的再生生产。

实施例2

向捏合机加入24目废全胎胶粉1.3千克和98克100#石油沥青；其他步骤同实施例1，再生开始温度为70℃，微波物理再生9分钟。

实施例3

向捏合机加入24目废全胎胶粉1.3千克和103克100#石油沥青；其他步骤同实施例1，再生开始温度为80℃，微波物理再生10分钟。

下表为本发明的无味再生胶生产方法生产的再生胶产品分析数据：

Claims (6)

1.无味再生胶生产方法，其特征在于：在低压、低温状态下，在密闭搅拌反应设备加入胶粉和促进剂，进行物理再生，生产再生橡胶。

2.根据权利要求1所述的无味再生胶生产方法，其特征在于：物理再生是微波脱硫法。

3.根据权利要求1所述的无味再生胶生产方法，其特征在于：再生压力是表压为-0.03MPa至0.03MPa。

4.根据权利要求1所述的无味再生胶生产方法，其特征在于：再生温度是60℃至99℃。

5.根据权利要求1所述的无味再生胶生产方法，其特征在于：密闭搅拌反应设备是微波型捏合机。

6.根据权利要求1所述的无味再生胶生产方法，其特征在于：促进剂是沥青。