CN112280164A - 一种高活性单品种鞋材粉体改性技术研究的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高活性单品种鞋材粉体改性技术研究的方法，该方法利用常温连续固相力化学粉碎和力活化技术高效制备超微活性鞋材粉体，该技术可突破现有技术和装备难以超微粉碎、力活化交联型、强韧性制革制鞋固体废弃物难题是单品种鞋材下脚料的资源化、无害化、产业化处理的重要途径。技术方案如下：先分类回收，将不同类型的鞋材废料分开处理，用双辊开炼机对分类后的鞋材进行破碎收集，再用固相力化学碾磨机进行超微粉碎固相剪切碾磨，最终得到活性单品种鞋材粉体。本技术可常温操作，可大规模生产产出效率高。而且高度契合国家资源循环战略需求，不添加化学助剂，无二次污染。

Description

一种高活性单品种鞋材粉体改性技术研究的方法

技术领域

本发明属于废弃高分子材料改性循环利用领域，尤其涉及一种高活性单品种鞋材粉体改性技术研究的方法。

背景技术

鞋类制鞋是我国传统优势产业，居于我国轻工行业首位，己成为中国经济的一大支柱。制鞋产业固废（边角料和次品）种类繁多、组分复杂、制鞋固废产量大，针对这些废弃料现有的处理方法通常是堆放填埋或焚烧处理，或者简单的磨粉造粒，不仅造成环境污染严重，危害人类身体健康，而且存在资源化利用率低等问题，难以高值回收利用，已成为集聚区特色产业绿色可持续发展的瓶颈。因此，研发一种高活性单品种鞋材粉体改性技术研究的方法对于鞋材废料的循环回收利用意义重大。

本发明利用通过回收制鞋工业的废弃边角料、废品、不良品等，针对鞋材废物成分复杂、资源化利用难等问题，研发室温超微粉碎制备高活性粉体关键技术，构建制鞋产业固废有价成分提取示范工程。其和一般方法相比区别在于：1、采用自主研发的固相力化学剪切碾磨集成化装备研发室温碾磨回收鞋（材）废料技术，开发活性橡塑粉体；2、采用 SEM 等表征橡塑粉体的粒径和表面形貌，采用 XRD、FTIR、Raman等研究橡塑粉体的晶相结构、表面特性及其与高分子材料的界面相容性，研究力活化过程中鞋材橡塑粉体的形变、断裂过程，橡胶共价交联网络的控制断裂，分子链间硫共价键的断链、脱硫解交联、表面活性基团的变化等，对再生鞋材的力学性能、耐磨性能、透气性、耐候性等的影响。3、本技术方法可常温操作、工艺简单、不添加化学助剂、对环境友好、可大规模生产、契合国家资源循环战略需求、具备成本低廉、效率高效等优势。

发明内容

本发明的目的是针对目前鞋材废料难以回收利用的问题，提供一种高活性单品种鞋材粉体改性技术研究的方法，工艺简单，可操作性强，实现鞋材废料的高效回收循环利用，成本低廉，可大规模生产，符合环境要求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明针对单品种鞋材废料，采用简单易行的切粒破碎和固相力化学研磨制备高活性粉体。其具体步骤如下：

1）对回收的鞋材废料进行简单的分类，以单品种鞋材废料（如裁断的边角料、废品、不良品等）为原料，干燥处理。

2）称取一定质量的单品种鞋材废料，先用双辊开炼机对其进行预处理，得到破碎之后的鞋材废料。

3）称取步骤（2）所得的破碎的单品种的鞋材废料，利用鞋材固废室温超微粉碎制备高活性粉体关键技术，通过固相力化学碾磨机对其进行超微粉碎固相剪切碾磨，最终制备高活性单品种的鞋材粉体；

所述的鞋材固废室温超微粉碎制备高活性粉体关键技术是通过研究三维剪切作用下单品种鞋材废料的颗粒流动、形变、破碎行为，考察粘弹特性与粉碎效率、粉体粒度及分布的关系及影响；根据不同的鞋材废料的特性，优化基于三维剪切力场作用的固相剪切碾磨设备的技术参数，形成高效稳定的适用于单品种鞋材废料的超微粉碎及力活化技术，得到高活性的单品种的鞋材粉体。

本发明的显著优点在于：

1）本发明从制鞋工业的废料中回收单品种的鞋材废料，利用双辊开炼机对其进行简单的破碎处理。

2）本发明利用常温连续固相力化学粉碎和力活化技术高效制备超微活性鞋材粉体，该技术利用独特的三维剪切结构，可提供强大的挤压、剪切及环向应力，可突破现有技术和装备难以超微粉碎、力活化交联型、强韧性制革制鞋固体废弃物难题，同时可实现单品种鞋材下脚料的常温超微粉碎和力化学解交联、解集束，与高分子材料的复合再利用；

3）本技术与装备有效地克服了球磨、气流粉碎等方法难以获得单品种的鞋材下脚料活性粉体难题，是单品种的鞋材下脚料的资源化、无害化、产业化处理的重要途径，及回收利用新途径。

4）本发明可常温操作、不添加化学助剂、无二次污染。该制备工艺简单，实现了制鞋工业的废弃物高效高值化利用，成本低廉，可大量生产，符合环境要求。

附图说明

图1是本发明的流程图。

图2是实施例1所得的高活性橡胶粉体的XRD图。

图3是实施例1所得高活性橡胶粉体的SEM图，图中a为 600 um橡胶粉体放大450倍的SEM图；b为600 um橡胶粉体放大1300倍的SEM图。

图4是实施例1所得的高活性橡胶粉体的FTIR图。

图5是实施例1所得的高活性橡胶粉体的Raman图。

具体实施方式

实施例1

1）对鞋材废料进行分类回收，以橡胶鞋材废料（如裁断的边角料、废品、不良品等）为原料，干燥处理。

2）称取5 kg干燥的橡胶鞋材废料，先用双辊开炼机对其进行预处理，得到破碎之后的橡胶废料。

3）称取步骤（2）所得的破碎的橡胶鞋材废料，利用力化学碾磨活化技术，通过固相力化学碾磨机对其进行超微粉碎固相剪切碾磨，最终制备粒径大小为300 um的高活性的橡胶粉体；

经XRD实验获得图2的高活性橡胶粉体的X射线衍射图谱，由图2可知，2θ为23.0°的衍射峰对应碳的 (002) 晶面，2θ为29.5°的衍射峰对应Ca₃SiO₅的(422) 晶面，而2θ为31.9°的衍射峰对应CaSi₂的 (011) 晶面，说明所合成的高活性的橡胶粉体中含有Ca₃SiO₅和CaSi₂。

经SEM实验获得图3的高活性橡胶粉体的形貌图，从图中可以看出，所得到的橡胶粉体较为均匀，粒径大约为50 µm，表面平整光滑，没有其他颗粒物。

从图4红外谱图分析可得：在3409.17 cm^-1是Si-OH中的O-H的伸缩振动峰，在2921.51 cm^-1是C-H的伸缩不对称振动吸收峰，在1620.48 cm^-1和1453.07 cm^-1处分别是C=C和CH₂的伸缩振动峰。在1114.69 cm^-1和467.67 cm^-1处分别是Si-O-Si和C=C-C的伸缩振动峰。以上分析表明该橡胶粉体形成了以Si-O-Si键为主体的交联网络结构，有机官能团都连接在Si原子上。

从图5拉曼谱图分析可得最终碾磨后的高活性橡胶粉末为顺式-1,4聚丁二烯（又称顺丁橡胶），可作为再生原料，具有可观的回收利用效益。

因此，高活性单品种鞋材粉体改性技术研究的方法不仅可以大幅提升鞋材废料的回收循环利用率，而且对环境友好，成本低廉，具有良好的应用前景。

实施例2

1）对鞋材废料进行分类回收，以EVA鞋材废料（如裁断的边角料、废品、不良品等）为原料，干燥处理。

2）称取10 kg干燥的EVA鞋材废料，先用双辊开炼机对其进行预处理，得到破碎之后的EVA废料。

3）称取步骤（2）所得的破碎的EVA鞋材废料，利用力化学碾磨活化技术，通过固相力化学碾磨机对其进行超微粉碎固相剪切碾磨，最终制备粒径大小为400 um的高活性的EVA粉体；

实施例3

1）对鞋材废料进行分类回收，以TPU鞋材废料（如裁断的边角料、废品、不良品等）为原料，干燥处理。

2）称取8 kg干燥的TPU鞋材废料，先用双辊开炼机对其进行预处理，得到破碎之后的EVA废料。

3）称取步骤（2）所得的破碎的TPU鞋材废料，利用力化学碾磨活化技术，通过固相力化学碾磨机对其进行超微粉碎固相剪切碾磨，最终制备粒径大小为200 um的高活性的TPU粉体；

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种高活性单品种鞋材粉体改性技术研究的方法，包括如下步骤：

1）回收分类鞋材废料，以选自橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA或热塑性聚氨酯弹性体TPU的单一品种的鞋材下脚料为原料，干燥处理；

2）称取一定质量的鞋材下脚料，用双辊开炼机进行常温预处理，得到破碎之后单一品种的鞋材废料；

3）称取步骤（2）所得的破碎的单一品种的鞋材废料，在室温下，利用常温连续固相力化学粉碎和力活化技术，在固相力化学碾磨机进行超微粉碎固相剪切的固相力化学碾磨，最终得到活性单品种鞋材粉体。

2.根据权利要求1所述的高活性单品种鞋材粉体改性技术研究的方法，其特征在于：步骤3）中，所述的固相力化学碾磨是研究固相力化学三维剪切力作用下单品种鞋材废料的颗粒流动、形变、破碎行为，形成高效稳定的适用于单品种鞋材下脚料的超微粉碎及力活化技术，得到单品种鞋材粉体。

3.根据权利要求1所述的高活性单品种鞋材粉体改性技术研究的方法，其特征在于：以单品种的鞋材下脚料为原料，通过切粒、固相力化学碾磨活化技术、破碎、表面改性等方式获得不同粒径的鞋材下脚料高活性粉体。

4.根据权利要求1-3任一所述的高活性单品种鞋材粉体改性技术研究的方法，其特征在于：根据废料不同的特性，优化基于三维剪切力场作用的固相剪切碾磨设备的技术参数，形成高效稳定的适用于单品种鞋材废料的超微粉碎及力活化技术，得到高活性的单品种的鞋材粉体。

5.权利要求1-4任一所述的高活性单品种鞋材粉体改性技术研究的方法制得的粉体为高活性单品种鞋材粉体。

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