PL231939B1 - Sposób regeneracji kauczuku butylowego usieciowanego żywicą fenolowo-formaldehydową - Google Patents

Sposób regeneracji kauczuku butylowego usieciowanego żywicą fenolowo-formaldehydową

Info

Publication number
PL231939B1
PL231939B1 PL414528A PL41452815A PL231939B1 PL 231939 B1 PL231939 B1 PL 231939B1 PL 414528 A PL414528 A PL 414528A PL 41452815 A PL41452815 A PL 41452815A PL 231939 B1 PL231939 B1 PL 231939B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
rubber
phenol
linked
butyl rubber
regeneration
Prior art date
Application number
PL414528A
Other languages
English (en)
Other versions
PL414528A1 (pl
Inventor
Aleksandra Smejda-Krzewicka
Władysław M. Rzymski
Natalia Olszowiec
Original Assignee
Politechnika Lodzka
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Lodzka filed Critical Politechnika Lodzka
Priority to PL414528A priority Critical patent/PL231939B1/pl
Publication of PL414528A1 publication Critical patent/PL414528A1/pl
Publication of PL231939B1 publication Critical patent/PL231939B1/pl

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling

Landscapes

  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Phenolic Resins Or Amino Resins (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób regeneracji kauczuku butylowego usieciowanego żywicą fenolowo-formaldehydową.
Kauczuk butylowy (IIR), dzięki małej przepuszczalności powietrza oraz odporności na działanie ozonu i czynników atmosferycznych, jest wykorzystywany między innymi do produkcji dętek opon, grzejek i membran do wulkanizacji opon, a pośrednio także do wytwarzania elementów opon samochodowych, obuwia gumowo-tekstylnego, amortyzatorów gumowych, taśm przenośnikowych, tkanin gumowanych, a także w wielu wyrobach stykających się ze środkami spożywczymi. IIR jest ponadto stosowany do wytwarzania artykułów technicznych i płyt gumowych, produkcji klejów i uszczelnień, węży lub zbiorników wykorzystanych do przesyłania płynów agresywnych chemicznie.
Z publikacji „Poradnik technologa gumy”, Instytut Przemysłu Gumowego STOMIL, Piastów 2003, s. 65 wynika, iż kauczuk butylowy może być sieciowany za pomocą siarki, w obecności wybranego przyspieszacza, ale wówczas może dojść do przedwczesnej wulkanizacji oraz powstawania wykwitów przyspieszacza. Alternatywną metodą sieciowania jest wykorzystanie żywicy fenolowo-formaldehydowej, co prowadzi do produktów o podwyższonej wytrzymałości mechanicznej, odporności termicznej i odporności na starzenie.
Zużyte wyroby gumowe wytwarzane z kauczuku butylowego można poddawać recyklingowi materiałowemu z wytworzeniem produktów użytkowych, zazwyczaj o innym przeznaczeniu niż materiał pierwotny. Etapem poprzedzającym taki recykling jest regeneracja usieciowanego kauczuku.
Z czasopisma Kauczuk i Rezina 1996(4), 22-25 jest znana metoda regeneracji wyrobów z kauczuku butylowego, polegająca na destrukcji miału gumowego z nienapełnionego kauczuku butylowego w środowisku oleju wazelinowego jako zmiękczacza, prowadzona w reaktorze wyposażonym w mieszadło śmigłowe. Metodę tę zastosowaną do regeneracji kauczuku butylowego usieciowanego żywicą fenolowo-formaldehydową cechuje mała wydajność, bowiem niska jest szybkość destrukcji miału kauczuku butylowego usieciowanego żywicą fenolowo-formaldehydową.
Regeneracja kauczuku butylowego usieciowanego żywicą fenolowo-formaldehydową może polegać również na destrukcji miału gumowego w drodze ogrzewania, w obecności rozpuszczalników z grupy alkoholi lub ketonów, co zostało ujawnione w opisach patentowych US 5891926, US 6548560. Jako produkt takiej metody regeneracji uzyskuje się łatwą do rozdzielenia zawiesinę regeneratu w rozpuszczalniku. Jej wadą jest jednak dość długi czas procesu.
W czasopiśmie Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 1995, 34, 111-125 ujawniono skłonność kauczuku butylowego usieciowanego żywicą fenolowo-formaldehydową do degradacji lub utleniania albo do destrukcji aktywowanej lub katalizowanej przy użyciu wybranych antyoksydantów, czynników termooksydacyjnych sprzyjających degradacji łańcuchów kauczuku butylowego. Niewątpliwą wadą stosowania takich substancji jest konieczność prowadzenia reakcji w roztworze, w rozpuszczalniku organicznym, w związku z czym ich praktyczne zastosowanie do regeneracji kauczuku butylowego usieciowanego żywicami fenolowo-formaldehydowymi jest bardzo utrudnione.
W pracach 16th Fall Technical Meeting and Rubber Mini Expo'04, Rubber Division, American Chemical Society, Columbus, October 2004; CA 2005, 143, 268134 oraz w czasopiśmie Journal of Materials Science 2005, 40, 2883-2889; CA 2005, 143, 174478 opisano metodę ciągłej, ultradźwiękowej regeneracji gumy z kauczuku butylowego (membrany do wulkanizacji opon) z wykorzystaniem wytłaczarki ze żłobkowatym cylindrem. Produkt regeneracji charakteryzuje się wyraźnie mniejszym stopniem usieciowania niż przed regeneracją, zachowuje ponad 80% wytrzymałości pierwotnej i 70% wydłużenia przy zerwaniu, ale cechuje go o ponad 40% większa sztywność.
Z opisu patentowego PL 218 091 jest znany sposób recyklingu kauczuku butylowego usieciowanego żywicami fenolowo-formaldehydowymi, polegający na tym, że miał gumowy otrzymany ze zużytych wyrobów z tego kauczuku, o granulacji < 2 mm poddaje się obróbce mechanochemicznej w mikromieszarce zamkniętej, w obecności nadtlenku dikumylu jako czynnika degradującego dodanego jednorazowo w ilości 1-5 mmoli/100 g miału gumowego, w temperaturze 433-473 K, przy szybkości obrotowej wirników 45 obrotów/minutę, w czasie nie krótszym niż 10 minut.
W opisie patentowym PL 219 200 ujawniono sposób funkcjonalizacji odpadów kauczuku butylowego usieciowanego żywicami fenolowo-formaldehydowymi, polegający na zmieszaniu miału gumowego uzyskanego ze zużytych wyrobów z kauczuku butylowego usieciowanego żywicami fenolowo-formaldehydowymi, z monomerem funkcjonalizującym w postaci kwasu metylenobursztynowego, użytym
PL 231 939 B1 w ilości 6,5 części wagowych na 100 części wagowych miału gumowego oraz z inicjatorem funkcjonalizacji w postaci nadtlenku dikumylu użytym w ilości 2-7,5 mmola na 100 części wagowych miału gumowego i następnie poddaniu uzyskanej mieszanki obróbce mechanotermicznej w mikromieszarce w temperaturze nie niższej niż 453 K przy szybkości obrotowej wirników mieszarki równej 45 obrotów/minutę w czasie koniecznym do rozpadu co najmniej 95% nadtlenku.
Sposób regeneracji kauczuku butylowego usieciowanego żywicą fenolowo-formaldehydową, polegający na sporządzeniu ze zużytych wyrobów z tego kauczuku miału gumowego o granulacji < 2 mm i następnie poddaniu tego miału obróbce mechanochemicznej w mikromieszarce zamkniętej, w obecności nadtlenku dikumylu jako czynnika degradującego, w temperaturze 433 K, według wynalazku charakteryzuje się tym, że obróbkę mechanochemiczną miału gumowego prowadzi się wprowadzając nadtlenek dikumylu do mikromieszarki w porcjach po nie więcej niż 1 mmol/100 części wagowych miału gumowego, dodawanych w odstępach czasu nie krótszych niż 15 minut, stosując co najmniej cztery porcje tego nadtlenku, przy szybkości obrotowej wirników 60 obrotów/minutę.
W sposobie według wynalazku do miału gumowego ze zużytych wyrobów z kauczuku butylowego usieciowanego żywicą fenolowo-formaldehydową wprowadza się kilkukrotnie niewielką ilość nadtlenku dikumylu (DCP). Wykorzystuje się bowiem fakt, że degradacja makrocząstek tego kauczuku jest reakcją jednocząsteczkową, w przeciwieństwie do dwucząsteczkowej reakcji sieciowania pod wpływem wolnych rodników R* generowanych w wyniku rozpadu nadtlenku.
Produkt regeneracji sposobem według wynalazku znajduje zastosowanie jako składnik kompozycji elastomerowej zawierającej kauczuk butylowy, przeznaczonej do wytwarzania wyrobów gumowych w drodze wulkanizacji, przy czym produkt ten stosuje się w ilości wagowej równej co najwyżej ilości wagowej kauczuku butylowego.
Sposób według wynalazku ilustrują poniższe przykłady.
P r z y k ł a d I
Miał gumowy o stopniu rozdrobnienia < 2 mm, uzyskany ze zużytych wyrobów z kauczuku butylowego (IIR) usieciowanego żywicą fenolowo-formaldehydową, poddano obróbce mechanochemicznej w mikromieszarce zamkniętej w temperaturze 433 K, przy szybkości obrotowej wirników 60 obrotów/minutę w obecności nadtlenku dikumylu (DCP) wprowadzonego w ilości 1 mmol/100 części wagowych miału gumowego. Następnie wprowadzono jeszcze kolejno trzy porcje po 1 mmolu DCP/100 części wagowych miału gumowego. Czas każdego etapu regeneracji wynosił 15 minut.
Miał gumowy zmodyfikowany w taki sposób charakteryzował się podatnością do walcowania oraz objętościowym pęcznieniem równowagowym w toluenie lub n-heksanie, odpowiednio, Qv(toluen) = 4,78 ml/ml; Qv(heksan) = 5,12 ml/ml. Pęcznienie miału gumowego przed obróbką wynosiło natomiast odpowiednio, 2,48 ml/ml i 2,77 ml/ml. Zatem nastąpiło zmniejszenie stopnia usieciowania IIR żywicą fenolowo-formaldehydową, a więc degradacja sieci przestrzennej miału gumowego.
P r z y k ł a d II
Miał gumowy, o stopniu rozdrobnienia < 2 mm, uzyskany ze zużytych wyrobów z IIR usieciowanego żywicą fenolowo-formaldehydową poddano obróbce mechanochemicznej w mikromieszarce zamkniętej w temperaturze 433 K, przy szybkości obrotowej wirników 60 obrotów/minutę w obecności DCP wprowadzonego w ilości 1 mmol/100 części wagowych miału gumowego. Następnie wprowadzono jeszcze kolejno cztery porcje po 1 mmolu DCP/100 części wagowych miału gumowego. Czas każdego etapu regeneracji wynosił 15 minut.
Miał gumowy zmodyfikowany w taki sposób charakteryzował się podatnością do walcowania oraz objętościowym pęcznieniem równowagowym w toluenie Qv(toluen) = 7,55 ml/ml. Nastąpiło zatem większe zmniejszenie stopnia usieciowania IIR żywicą fenolowo-formaldehydową, a więc degradacja sieci przestrzennej miału gumowego była większa niż w przypadku miału obrabianego jak w przykładzie I.
P r z y k ł a d III
Przygotowano kompozycje elastomerowe zawierające IIR w ilości 100 części wagowych, miał gumowy zregenerowany jak w przykładzie I lub II w ilościach równowagowych w stosunku do ilości IIR, a nadto 1,5 części wagowej siarki, 5 części wagowych tlenku cynku, 1 część wagową kwasu stearynowego, 5 części wagowych oleju parafinowego, 1 część wagową merkaptobenzotiazolu, 1 część wagową disiarczku tetrametylutiuramu oraz 25 części wagowych sadzy typu N330. Przygotowane kompozycje ogrzewano pod ciśnieniem w prasie, w czasie 30 minut w temperaturze 433 K.
Otrzymane wulkanizaty charakteryzowały się, zależnie od ich składu, naprężeniem przy wydłużeniu względnym 100, 200 lub 300% równym od 0,8 do 1,8 MPa, wytrzymałością na rozciąganie przy zerwaniu (TSb) równą od 13,5 do 13,7 MPa, wydłużeniem względnym przy zerwaniu (Eb) równym od
PL 231 939 B1
1125 do 1128% oraz ograniczonym objętościowym pęcznieniem równowagowym (Qv) w toluenie lub heksanie równym od 2,6 do 2,9 ml/ml.
Natomiast wulkanizaty otrzymane z kompozycji niezawierających zregenerowanego miału gumowego charakteryzowały się naprężeniem przy wydłużeniu względnym 100, 200 lub 300% równym od 0,9 do 2,4 MPa, wytrzymałością na rozciąganie przy zerwaniu (TSb) równą 16,5 MPa, wydłużeniem względnym przy zerwaniu (Eb) równym 875% oraz ograniczonym objętościowym pęcznieniem równowagowym (Qv) w toluenie lub heksanie równym odpowiednio 2,0 lub 2,1 ml/ml.
Wprowadzenie regeneratu wytworzonego sposobem według wynalazku prowadziło zatem do powstania wulkanizatów o nieco tylko gorszych właściwościach niż wulkanizatów IIR bez dodatku regeneratu.

Claims (1)

  1. Zastrzeżenie patentowe
    1. Sposób regeneracji kauczuku butylowego usieciowanego żywicą fenolowo-formaldehydową, polegający na sporządzeniu ze zużytych wyrobów z tego kauczuku miału gumowego o granulacji < 2 mm i następnie poddaniu tego miału obróbce mechanochemicznej w mikromieszarce zamkniętej, w obecności nadtlenku dikumylu jako czynnika degradującego, w temperaturze 433 K, znamienny tym, że obróbkę mechanochemiczną miału gumowego prowadzi się wprowadzając nadtlenek dikumylu do mikromieszarki w porcjach po nie więcej niż 1 mmol/100 części wagowych miału gumowego, dodawanych w odstępach czasu nie krótszych niż 15 minut, stosując co najmniej cztery porcje tego nadtlenku, przy szybkości obrotowej wirników 60 obrotów/minutę.
PL414528A 2015-10-26 2015-10-26 Sposób regeneracji kauczuku butylowego usieciowanego żywicą fenolowo-formaldehydową PL231939B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL414528A PL231939B1 (pl) 2015-10-26 2015-10-26 Sposób regeneracji kauczuku butylowego usieciowanego żywicą fenolowo-formaldehydową

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL414528A PL231939B1 (pl) 2015-10-26 2015-10-26 Sposób regeneracji kauczuku butylowego usieciowanego żywicą fenolowo-formaldehydową

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL414528A1 PL414528A1 (pl) 2017-05-08
PL231939B1 true PL231939B1 (pl) 2019-04-30

Family

ID=58643697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL414528A PL231939B1 (pl) 2015-10-26 2015-10-26 Sposób regeneracji kauczuku butylowego usieciowanego żywicą fenolowo-formaldehydową

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL231939B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL414528A1 (pl) 2017-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114127163B (zh) 官能化炭黑、其制备和在可硫化橡胶组合物中的用途
Joseph et al. The current status of sulphur vulcanization and devulcanization chemistry: devulcanization
JP5964517B2 (ja) 硫黄架橋したゴム加硫物を再生して再生物を生成する方法
JP2013525134A (ja) 加硫ゴムの再生方法および再生装置
CA2771127C (en) Method and chemical composition for reclaiming of cured elastomer materials
CN110603289A (zh) 用于从磨碎的轮胎橡胶颗粒再生单块的、宏观结构的、互穿弹性体网络形态的方法
EP1486513B1 (en) Diene rubber, process for production thereof, rubber compositions, process for producing the same, and crosslinked rubbers
Thaicharoen et al. Thiosalicylic acid as a devulcanizing agent for mechano-chemical devulcanization
EP1442076B1 (en) Process for regeneration of rubber from scrap
EP3130630A1 (en) Rubber compositions with low content of zinc oxide
CN107759714B (zh) 一种环保型软化剂接枝再生橡胶及其制备方法
Thitithammawong et al. The use of reclaimed rubber from waste tires for production of dynamically cured natural rubber/reclaimed rubber/polypropylene blends: Effect of reclaimed rubber loading
EP4098683A1 (en) Method for producing recycled thermoplastic rubber masterbatch with improved green strength and tack
Ghosh Design of a devulcanization process for tire material in a twin screw extruder
Liu Chemical recovery of waste sulfur-vulcanized carbon-chain rubbers by selective chain scission: Current status, challenges and perspectives
Jana et al. Recycling of scrap tyres
JP4979055B2 (ja) ゴム材料、それを用いたゴム組成物及び架橋ゴム
JPH08337603A (ja) 加硫ゴムの再生剤及び加硫ゴムの再生方法
JP2004263041A (ja) 加硫ゴムの分解方法、それにより回収される分解ゴムおよびその分解ゴムを含有する分解ゴム組成物
JPH11209512A (ja) ゴムの再生方法
IT202300023412A1 (it) Composizione devulcanizzante, relativo processo di preparazione, e metodo per la devulcanizzazione di elastomeri vulcanizzati mediante detta composizione
RU2810337C2 (ru) Взаимопроникающая &#39;эластомерная сетка, полученная из частиц измельченной шинной резины
RU2810337C9 (ru) Взаимопроникающая эластомерная сетка, полученная из частиц измельченной шинной резины
Sanni et al. Biodegradation of Natural Rubber and their Composites and Nanocomposites
PL218091B1 (pl) Sposób recyklingu kauczuku butylowego usieciowanego żywicami fenolowo-formaldehydowymi oraz sposób wytwarzania materiału elastomerowego przy użyciu produktu tego recyklingu