CN112898703A - 一种利用橡塑回收颗粒的抗震复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用橡塑回收颗粒的抗震复合材料及其制备方法，橡塑材料回收利用技术领域，包括橡胶45‑50份、聚氯乙烯45‑55份、回收橡塑保温颗粒6‑10份、发泡剂10‑15份、消烟阻燃剂50‑55份、氢氧化镁20‑30份、三氧化二锑5‑10份、十溴二苯醚5‑10份、炭黑6‑10份、硬脂酸1.0‑2.0份、氧化锌2‑5份、滑石粉5‑10份、防老剂1.0‑2.2份、分散剂4‑7份、氯化石蜡油7‑10份、环氧大豆油10‑15份、促进剂2.5‑3.8份和纳米二氧化硅5‑10份。本发明利用橡塑颗粒与基体交联发泡形成半开孔结构，加之较高的密度，从而达到抗震的目的。

Description

一种利用橡塑回收颗粒的抗震复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡塑材料回收利用技术领域，特别涉及一种利用橡塑回收颗粒的抗震复合材料及其制备方法。
背景技术
目前，随着经济的迅猛发展，化石能源使用量越来越多，为了降低能源的消耗，人们开始重视废物再利用：例如针对橡塑保温产品的再利用。在橡塑保温行业，保温产品的浪费不可避免：例如边角料、不合格产品等。面对这种资源浪费，常规橡塑材料的回收利用主要集中在制造胶粉、胶粒、热能利用和裂解等方面。胶粉主要是将非刚性的有机填料添加到各类橡胶制品中，从而减少橡胶及炭黑的使用量，但用量不宜过高，否则将影响制品强度。胶粒主要用在塑胶跑道上，以减少聚氨酯的使用量，降低成本。热能的利用基本就是直接燃烧，弊端是会产生很多有毒气体，污染环境。裂解相对来说是比较精细化的利用方式，通过裂解来生产汽油、柴油、炭黑等，但这种方法的缺点是高耗能、附加值较低。
地震是一种突发性，频率高，难以预测的自然灾害，其危害性远远大于洪水，干旱及台风等灾害。建筑物如何抗震，古今中外采用的方法不少，大体上不外乎两种，一为刚法，就是大大增加建筑物结构的刚度；二为柔法，就是大大降低建筑物的刚度以减小地震对建筑物的加速度反应降低地震荷载。实践中发现建筑物基础隔震是最有效的方法，所谓基础隔震，就是在建筑物结构底部与基础之间设置隔离层。橡胶支座隔震的原理是在建筑物基础上安装橡胶支座，利用橡胶支座的水平柔性变形，吸收或消耗地震能量，阻止或减小地震能量向上部结构传递，以减轻地震对上部结构的反应。据有关资料报道，安装橡胶支座的建筑物，地震对该建筑物的破坏能量可降低1/3～1/5。橡胶钢板叠层支座是由多层橡胶片与多层钢板交替叠合经模压硫化而成。开发一种能够利用回收橡塑颗粒来制造抗震材料的方法显得尤为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用橡塑回收颗粒的抗震复合材料及其制备方法，解决现有的回收橡塑颗粒容易被浪费的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种利用橡塑回收颗粒的抗震复合材料，包括如下重量份原料：
橡胶45-50份、聚氯乙烯45-55份、回收橡塑保温颗粒6-10份、发泡剂10-15份、消烟阻燃剂50-55份、氢氧化镁20-30份、三氧化二锑5-10份、十溴二苯醚5-10份、炭黑6-10份、硬脂酸1.0-2.0份、氧化锌2-5份、滑石粉5-10份、防老剂1.0-2.2份、分散剂4-7份、氯化石蜡油7-10份、环氧大豆油10-15份、促进剂2.5-3.8份和纳米二氧化硅5-10份。
优选的，所述橡胶为丁腈橡胶，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，所述消烟阻燃剂为氢氧化铝，所述炭黑为橡胶炭黑。丁腈橡胶的结构为多足虫状，具有较高的粘弹性损耗因子，其本身就具有良好的抗震吸声效果。
优选的，所述回收橡塑保温颗粒为50-70目。
优选的，所述促进剂为二甲基二硫代氨基甲酸锌、二硫化四甲基秋兰姆和N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的混合物，其中，所述二甲基二硫代氨基甲酸锌占1.0-1.5份，所述二硫化四甲基秋兰姆占0.5-0.8份，所述N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺占1.0-1.5份。
一种所述的利用橡塑回收颗粒的抗震复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将按所需重量份称取的橡胶和炭黑放入密炼机进行密炼，密炼2-5分钟后加入按所需重量份称取的聚氯乙烯、回收橡塑保温颗粒、消烟阻燃剂、氢氧化镁、三氧化二锑、十溴二苯醚、硬脂酸、氧化锌、滑石粉、防老剂、分散剂、氯化石蜡油、环氧大豆油和纳米二氧化硅，密炼机冷水全通，炼胶6分钟以上，密炼至110℃-125℃低温出料，得到一号胶；
(2)将所述一号胶倒入开炼机，完全薄通两次，降温后投自动摆料架翻胶200-300秒后切片，冷却，得到一号胶片，待用；
(3)将所述一号胶片投入开炼机，压热包辊后加入按所需重量份称取的促进剂和发泡剂，搅拌均匀后投胶料到自动翻料擘，自动翻料200-400秒开始下料，胶条不切断直至料下完，得到二号胶条；
(4)将所述二号胶条放入抽真空处理的多螺杆挤出机，依次调整多螺杆挤出机上的温度：机头段30℃-35℃、挤出段30℃-35℃、塑化段30℃-35℃、螺杆段25℃-30℃，启动多螺杆挤出机，调整转速为25-35转/分，经过多螺杆挤出机的多层磨具挤出成型，得到成型料；
(5)将所述成型料送入有多节烘道的烘箱，发泡出橡胶产品，其中，多节烘道各节温度为：120℃-125℃，125℃-135℃，135℃-145℃，145℃-155℃，155℃-165℃，165℃-175℃，得到橡塑成品；
(6)将所述橡塑成品引入水槽冷却5-10分钟后，送至切台剪切包装即可。
采用上述技术方案，本发明利用橡塑颗粒与基体交联发泡形成半开孔结构，加之较高的密度，从而达到抗震的目的；本发明的复合材料在原料中添加回收橡塑保温颗粒，由于丁腈橡胶与聚氯乙烯溶解度参数和极性相近，两者相容性好，在其中添加适当比例的回收橡塑保温颗粒不影响成型产品的性能，可广泛应用于建筑行业；添加的纳米二氧化硅能够有效起到降低密度，使得发泡剂分解产生的气体能够有有效膨胀的作用，从而能够改善材料导热系数的作用，同时，纳米级的二氧化硅能限制气泡的进一步膨胀，控制气泡尺寸，保证材料达到抗震效果有效的密度；采用部分橡塑保温颗粒作为非刚性填充剂，使得废物再利用，降低了生产成本，同时也解决了废弃橡塑保温制品污染环境的问题；本发明的制备方法，通过对多螺杆挤出机的抽真空处理，充分保障了挤出料的紧密性，保证挤出料较高的致密度。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
工作人员逐一核对检查原辅料的品名并准确称量：丁腈橡胶N41 48kg、聚氯乙烯(PVC)50kg、回收橡塑保温颗粒8kg、偶氮二甲酰胺13kg、氢氧化铝53kg、氢氧化镁25kg、三氧化二锑8kg、十溴二苯醚8kg、橡胶炭黑N550 8kg、硬脂酸1.5kg、氧化锌3kg、滑石粉8kg、防老剂6PPD 0.8kg、防老剂4020 0.8kg、分散剂FL 5kg、52氯化石蜡油8kg、环氧大豆油13kg、二甲基二硫代氨基甲酸锌1.3kg、二硫化四甲基秋兰姆0.6kg、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.3kg、纳米二氧化硅8kg；
称量好的橡胶和炭黑放入密炼机进行密炼，密炼3分钟后加入称取的聚氯乙烯、回收橡塑保温颗粒、消烟阻燃剂、氢氧化镁、三氧化二锑、十溴二苯醚、硬脂酸、氧化锌、滑石粉、防老剂、分散剂、氯化石蜡油、环氧大豆油和纳米二氧化硅，密炼机冷水全通，每炉时间炼胶6分钟以上，密炼至110℃-125℃出料(不得高于128℃)，低温出胶，得一号胶；
将上述一号胶倒入开炼机，完全薄通两次降温后投自动摆料架翻胶240秒后切片，切出的胶片厚度7-8mm，胶片宽度900-1000mm，胶片长度4000-5000mm，冷却待用，得一号胶片(卸料放置时每层铺垫塑料并在双面刷适量滑石粉预防粘连)；
将一号胶片投入开炼机，压热包辊后依次加入按重量份数称取的二甲基二硫代氨基甲酸锌、二硫化四甲基秋兰姆、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺和偶氮二甲酰胺，搅拌均匀后投胶料到自动翻料擘，开计时器，自动翻料300秒开始下料，胶条厚度7-8mm，胶条宽度150-200mm，胶条不切断直至料下完，得二号胶条；
将上述二号胶条放入抽真空处理的多螺杆挤出机，依次调整多螺杆挤出机上的温度为：机头段33℃、挤出段33℃、塑化段33℃、螺杆段28℃，启动多螺杆挤出机，调整转速为30转/分，将二号胶条均匀喂入喂料口(防止表面起皱)，进过多层磨具挤出成型，得成型料(挤出胶料后可以再牵引压延，调整尺寸)；
将上述成型料经引料棒送入有多节烘道的烘箱发泡出橡胶板(管)，多节烘道的各节烘道温度为：一节123℃，二节130℃，三节140℃，四节150℃，五节160℃，六节170℃，得橡塑板(管)；
将上述橡塑板(管)用引料棒引入水槽冷却8分钟后经传递带送至切台，调整切台的速度，使其与冷却传送带一致，调节计米器，按尺寸要求进行剪切，包装，放至存放区。
实施例2
工作人员逐一核对检查原辅料的品名并准确称量：丁腈橡胶N41 45kg、聚氯乙烯(PVC)40kg、回收橡塑保温颗粒6kg、偶氮二甲酰胺10kg、氢氧化铝50kg、氢氧化镁20kg、三氧化二锑5kg、十溴二苯醚5kg、橡胶炭黑N550 6kg、硬脂酸1.0kg、氧化锌2kg、滑石粉5kg、防老剂6PPD 0.5kg、防老剂4020 0.5kg、分散剂FL 4kg、52氯化石蜡油7kg、环氧大豆油10kg、二甲基二硫代氨基甲酸锌1.0kg、二硫化四甲基秋兰姆0.5kg、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.0kg、纳米二氧化硅5kg；
称量好的橡胶和炭黑放入密炼机进行密炼，密炼2分钟后加入称取的聚氯乙烯、回收橡塑保温颗粒、消烟阻燃剂、氢氧化镁、三氧化二锑、十溴二苯醚、硬脂酸、氧化锌、滑石粉、防老剂、分散剂、氯化石蜡油、环氧大豆油和纳米二氧化硅，密炼机冷水全通，每炉时间炼胶6分钟以上，密炼至110℃-125℃出料(不得高于128℃)，低温出胶，得一号胶；
将上述一号胶倒入开炼机，完全薄通两次降温后投自动摆料架翻胶200秒后切片，切出的胶片厚度7-8mm，胶片宽度900-1000mm，胶片长度4000-5000mm，冷却待用，得一号胶片(卸料放置时每层铺垫塑料并在双面刷适量滑石粉预防粘连)；
将一号胶片投入开炼机，压热包辊后依次加入按重量份数称取的二甲基二硫代氨基甲酸锌、二硫化四甲基秋兰姆、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺和偶氮二甲酰胺，搅拌均匀后投胶料到自动翻料擘，开计时器，自动翻料200秒开始下料，胶条厚度7-8mm，胶条宽度150-200mm，胶条不切断直至料下完，得二号胶条；
将上述二号胶条放入抽真空处理的多螺杆挤出机，依次调整多螺杆挤出机上的温度为：机头段30℃、挤出段30℃、塑化段30℃、螺杆段25℃，启动多螺杆挤出机，调整转速为25转/分，将二号胶条均匀喂入喂料口(防止表面起皱)，进过多层磨具挤出成型，得成型料(挤出胶料后可以再牵引压延，调整尺寸)；
将上述成型料经引料棒送入有多节烘道的烘箱发泡出橡胶板(管)，多节烘道的各节烘道温度为：一节120℃，二节125℃，三节135℃，四节145℃，五节155℃，六节165℃，得橡塑板(管)；
将上述橡塑板(管)用引料棒引入水槽冷却5分钟后经传递带送至切台，调整切台的速度，使其与冷却传送带一致，调节计米器，按尺寸要求进行剪切，包装，放至存放区。
实施例3
工作人员逐一核对检查原辅料的品名并准确称量：丁腈橡胶N41 50kg、聚氯乙烯(PVC)55kg、回收橡塑保温颗粒10kg、偶氮二甲酰胺15kg、氢氧化铝55kg、氢氧化镁30kg、三氧化二锑10kg、十溴二苯醚10kg、橡胶炭黑N550 10kg、硬脂酸2.0kg、氧化锌5kg、滑石粉10kg、防老剂6PPD 1.2kg、防老剂4020 1.0kg、分散剂FL 7kg、52氯化石蜡油10kg、环氧大豆油15kg、二甲基二硫代氨基甲酸锌1.5kg、二硫化四甲基秋兰姆0.8kg、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.5kg、纳米二氧化硅10kg；
称量好的橡胶和炭黑放入密炼机进行密炼，密炼5分钟后加入称取的聚氯乙烯、回收橡塑保温颗粒、消烟阻燃剂、氢氧化镁、三氧化二锑、十溴二苯醚、硬脂酸、氧化锌、滑石粉、防老剂、分散剂、氯化石蜡油、环氧大豆油和纳米二氧化硅，密炼机冷水全通，每炉时间炼胶6分钟以上，密炼至110℃-125℃出料(不得高于128℃)，低温出胶，得一号胶；
将上述一号胶倒入开炼机，完全薄通两次降温后投自动摆料架翻胶300秒后切片，切出的胶片厚度7-8mm，胶片宽度900-1000mm，胶片长度4000-5000mm，冷却待用，得一号胶片(卸料放置时每层铺垫塑料并在双面刷适量滑石粉预防粘连)；
将一号胶片投入开炼机，压热包辊后依次加入按重量份数称取的二甲基二硫代氨基甲酸锌、二硫化四甲基秋兰姆、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺和偶氮二甲酰胺，搅拌均匀后投胶料到自动翻料擘，开计时器，自动翻料300秒开始下料，胶条厚度7-8mm，胶条宽度150-200mm，胶条不切断直至料下完，得二号胶条；
将上述二号胶条放入抽真空处理的多螺杆挤出机，依次调整多螺杆挤出机上的温度为：机头段35℃、挤出段35℃、塑化段35℃、螺杆段30℃，启动多螺杆挤出机，调整转速为35转/分，将二号胶条均匀喂入喂料口(防止表面起皱)，进过多层磨具挤出成型，得成型料(挤出胶料后可以再牵引压延，调整尺寸)；
将上述成型料经引料棒送入有多节烘道的烘箱发泡出橡胶板(管)，多节烘道的各节烘道温度为：一节125℃，二节135℃，三节145℃，四节155℃，五节165℃，六节175℃，得橡塑板(管)；
将上述橡塑板(管)用引料棒引入水槽冷却10分钟后经传递带送至切台，调整切台的速度，使其与冷却传送带一致，调节计米器，按尺寸要求进行剪切，包装，放至存放区。
根据GB/T6343-1995测定产品密度，根据GB/T8813-2008/IS0844：2004测定产品压缩强度，根据GB/T3399-1982测定产品导热系数，将泡沫材料制备成18×15×10mm长方体试样，用动态机械分析仪测试产品的动态力学特性(阻尼因子峰值)，测试结果如下：
产品 密度kg/m<sup>3</sup> 压缩强度KPa 导热系数W/(m·K) 阻尼因子峰值
实施例1 511 805.13 0.039 0.6103
实施例2 503 776.96 0.041 0.5891
实施例3 525 802.83 0.045 0.6015
可见本发明的材料具有较高的密度，较高的压缩强度以及良好的导热系数，此外，其阻尼系数较高，具有良好的抗震效果；且本发明的材料的使用温度范围-50℃～160℃，防腐效果、防霉效果1级，具有良好的使用寿命。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种利用橡塑回收颗粒的抗震复合材料，其特征在于：包括如下重量份原料：
橡胶45-50份、聚氯乙烯45-55份、回收橡塑保温颗粒6-10份、发泡剂10-15份、消烟阻燃剂50-55份、氢氧化镁20-30份、三氧化二锑5-10份、十溴二苯醚5-10份、炭黑6-10份、硬脂酸1.0-2.0份、氧化锌2-5份、滑石粉5-10份、防老剂1.0-2.2份、分散剂4-7份、氯化石蜡油7-10份、环氧大豆油10-15份、促进剂2.5-3.8份和纳米二氧化硅5-10份。
2.根据权利要求1所述的利用橡塑回收颗粒的抗震复合材料，其特征在于：所述橡胶为丁腈橡胶，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，所述消烟阻燃剂为氢氧化铝，所述炭黑为橡胶炭黑。
3.根据权利要求1所述的利用橡塑回收颗粒的抗震复合材料，其特征在于：所述回收橡塑保温颗粒为50-70目。
4.根据权利要求1所述的利用橡塑回收颗粒的抗震复合材料，其特征在于：所述促进剂为二甲基二硫代氨基甲酸锌、二硫化四甲基秋兰姆和N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的混合物，其中，所述二甲基二硫代氨基甲酸锌占1.0-1.5份，所述二硫化四甲基秋兰姆占0.5-0.8份，所述N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺占1.0-1.5份。
5.一种如权利要求1-4任一所述的利用橡塑回收颗粒的抗震复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将按所需重量份称取的橡胶和炭黑放入密炼机进行密炼，密炼2-5分钟后加入按所需重量份称取的聚氯乙烯、回收橡塑保温颗粒、消烟阻燃剂、氢氧化镁、三氧化二锑、十溴二苯醚、硬脂酸、氧化锌、滑石粉、防老剂、分散剂、氯化石蜡油、环氧大豆油和纳米二氧化硅，密炼机冷水全通，炼胶6分钟以上，密炼至110℃-125℃低温出料，得到一号胶；
(2)将所述一号胶倒入开炼机，完全薄通两次，降温后投自动摆料架翻胶200-300秒后切片，冷却，得到一号胶片，待用；
(3)将所述一号胶片投入开炼机，压热包辊后加入按所需重量份称取的促进剂和发泡剂，搅拌均匀后投胶料到自动翻料擘，自动翻料200-400秒开始下料，胶条不切断直至料下完，得到二号胶条；
(4)将所述二号胶条放入抽真空处理的多螺杆挤出机，依次调整多螺杆挤出机上的温度：机头段30℃-35℃、挤出段30℃-35℃、塑化段30℃-35℃、螺杆段25℃-30℃，启动多螺杆挤出机，调整转速为25-35转/分，经过多螺杆挤出机的多层磨具挤出成型，得到成型料；
(5)将所述成型料送入有多节烘道的烘箱，发泡出橡胶产品，其中，多节烘道各节温度为：120℃-125℃，125℃-135℃，135℃-145℃，145℃-155℃，155℃-165℃，165℃-175℃，得到橡塑成品；
(6)将所述橡塑成品引入水槽冷却5-10分钟后，送至切台剪切包装即可。
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