一種輪胎廢膠粉活化再利用的新方法
2023-05-12 12:48:36 1
專利名稱：一種輪胎廢膠粉活化再利用的新方法
技術領域：
本發明涉及廢舊橡膠材料回收再利用技術，具體涉及一種輪胎廢膠粉活化再利用
的新方法。主要適用於廢舊輪胎胎面膠膠粉的活化再利用。
背景技術：
廢舊橡膠材料的數量在廢舊高分子材料中僅次於廢塑料，其中汽車輪胎全世界年 報廢量在10億條以上，我國在5000 6000萬條。廢舊橡膠的回收利用以廢舊輪胎為主，廢 橡膠的利用有利於保護環境，實現資源的再利用，有利於社會經濟的可持續發展。目前在發 達國家廢舊橡膠的回收利用方面廢膠粉已逐步取代了再生膠的生產。 將膠粉直接與其他橡膠共混，所得產品的性能都將隨膠粉的加入而急劇下降，這 主要是膠粉與其他成型加工的高聚物之間的界面結合能力較差所致。因此，界面改性是膠 粉應用的關鍵技術之一。活化膠粉是為了提高膠粉配合物的性能而對其表面進行化學處理 的膠粉。目前膠粉的活化改性方法很多，大致分為接枝方法；互穿聚合物網絡(IPN)法；機 械力化學法；活氣體改性法；聚合物塗層改性；核_殼改性；再生膠脫硫改性及輻射法等。
輻射法有微波法和Y射線法，其中微波法是一種非化學的、非機械的一步脫硫改 性法，利用微波切斷膠粉的硫交聯鍵而不切斷碳碳鍵，使膠粉表面脫硫而改性活化。揚州大 學康愛紅等人將80目膠粉放入恆溫乾燥箱中烘乾脫水，然後置於微波裝置中輻射一定時 間後製得活化膠粉，可用於改性瀝青的生產；青島科技大學史新研等人採用常溫法，用自主 研發的WTPS小型實驗室膠粉加工系統，經最初破碎與鋼絲骨架分離、破碎至10-30目，再經 磨盤碾磨常溫粉碎製得80目細度膠粉，該膠粉經超聲波和臭氧表面處理，膠粉粒子的表面 得到了一定活化；J. I. Kim等人用紫外線對膠粉進行表面改性，同時接枝丙烯醯胺，改性後 的膠粉在與HDPE共混時輔以馬來酸酐接枝聚丙烯為相容劑，取得較好的增容效果；賈德民 等人採用接枝互穿聚合物網絡(IPN)法研究了聚丁二烯型聚氨酯預聚物、苯乙烯、二乙烯 苯等組成的混合物處理廢膠粉，處理後的膠粉和天然橡膠共混，其拉伸強度達到19MPa、斷 裂伸長率達到640% ，性能僅下降5% 。 揚州大學康愛紅等人將活化前後的膠粉粒子表面噴金後，採用Kevex Super Rry 能譜儀測試其能譜圖對膠粉所含元素含量進行分析，發現膠粉經微波輻射活化後氧含量明 顯增加、膠粉接觸角增大，從而改善了膠粉的吸附性能；另外活化過程中，微波破壞了膠粉 分子中的S = S鍵、C = S鍵，膠粉從原來的網狀交聯結構部分轉變成線形結構，活性得到 顯著加強；但對輻射前後膠粉進行的蒸餾水接觸角測試試驗發現，經微波輻射活化後，膠粉 的接觸角增大，但隨著輻射功率增大、時間延長，膠粉的接觸角反而又變小，證明微波能量
積聚較多時會使已形成的c-o鍵再一次打斷、表面極性下降，說明膠粉的微波輻射活化處
理存在最佳時間和功率。 西北師範大學(CN1597782)將60-80目廢舊橡膠粉用增塑劑溶脹後，用360-900W 微波輻照2-5min，使廢舊橡膠粉的結構部分由顆粒狀變成較光滑的層狀，增強了其物理機 械性能，用於基質瀝青改性取得良好效果；韓國現代自動車株式會社發明(CN1733443) 了一種可連續對廢舊橡膠粉進行微波處理的裝置，利用功率不小於0. 5Kw但不大於2Kw的微 波，在150°C -25(TC溫度下，對粒徑為80 y m-1000 y m的廢舊橡膠粉輻照處理10-120S，取得 較好活化效果；青島科技大學(CN101157769)在一種氯丁橡膠的製備和改性中將混合處理 並研磨好的細度膠粉，在微波發生器中用800-1200W微波輻照5-15min，然後用於製備氯丁 橡膠粉，取得一定效果。
發明內容
本發明的目的在於克服已有技術工藝複雜的缺點，提供一種輪胎廢膠粉活化再利 用的新方法。該工藝過程和工藝設施簡單，膠粉活化效果突出，活化膠粉和其他高聚物的相 容性提高，與天然橡膠等高聚物共用後性能明顯提高。
本發明是以如下技術方案實現的一種輪胎廢膠粉活化再利用的新方法，其特徵 在於將加入改性劑的粗膠粉通過螺杆擠出機加熱乾燥裂解、微波輻射及空氣冷卻後，和天 然橡膠、順丁橡膠和丁苯橡膠等通用膠種進行並用，在低溫開煉機上加入硫化劑、硫化促進 劑和硫化活性劑等配合劑進行混煉，製得混煉膠，實現廢膠粉再利用；
具體包括以下步驟 (1)通過螺杆擠出機的加料裝置將加入改性劑對叔丁基苯酚甲醛樹脂2402#和高 溫化學塑解劑的10-30目廢膠粉加入螺杆擠出機，混合物料在擠出機的加料段加熱除去廢 膠粉中的水分，其加熱溫度為100士5t:，時間為3min ;擠出機的螺杆壓縮段的擠壓剪切力 使廢膠粉的硫化鍵發生大量斷裂，壓縮段的加熱溫度為160士5t:，通過加熱時間為5min ; 其中改性劑對叔丁基苯酚甲醛樹脂2402#的加入可以均衡複合體系中各相的反應能力，使 各相的質地基本趨於一致；所述的高溫化學塑解劑為五氯硫酚或2， 2' - 二苯甲醯胺基二苯 基二硫化物，化學塑解劑的添加量為膠粉質量的0. 3 0. 5% ; (2)廢膠粉經擠出機擠出後，邊攪拌邊進入微波輻射裝置，用微波輻射進行活化處 理；微波裝置的輻射微波頻率為2450Hz，功率為800W，輻照時間為2min ;
(3)對經微波輻射活化處理過的廢膠粉進行空氣冷卻，在O-l(TC下邊攪拌邊冷卻 10min j (4)在低溫開煉機上將活化廢膠粉薄通8-12次左右，輥距為0. 5 1. Omm，使部分 化學鍵和交聯鍵產生力-化學斷裂，使質地更均勻； (5)然後在低溫開煉機上將活化膠粉與其他橡膠共混，得到混合膠料，所述其他橡 膠包括天然橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠等通用膠種； (6)在低溫開煉機上，向混合膠料中依次加入硫化劑硫黃粉、硫化促進劑、硫化活
性劑ZnO和硬脂酸進行混煉，其中促進劑包括準超速、超速促進劑和超超速促進劑，這三大
類促進劑包括很多品種，例如二硫化四甲基秋蘭姆(TT)，得到混煉膠得到混煉膠。 上述工藝中各物料的用量質量份配比如下 30目廢輪胎胎面膠粉 25. 0份 對叔丁基苯酚甲醛樹脂(2402#) 3. 0份 化學塑解劑五氯硫酚 0. 22份 天然橡膠NR 25. 0份 硫黃粉Ss 1.25份
促進劑N-環己基-2-苯駢噻唑次磺醯胺0. 30份
氧化鋅ZnO 2. 50份 硬脂酸 1. 50份。 本發明的有益效果是本發明實施步驟簡單，生產投資少，尤其是微波輻射工藝準 確、可靠、高效，膠粉活化改性的效率高、效果好，廢舊橡膠膠粉製得的混煉膠，經測試主要 性能優異，本發明工藝可帶來突出的經濟效益和社會效益，具有廣闊的市場應用前景。
圖1是本發明工藝流程示意圖；
圖2是具體生產流程圖。
具體實施例方式
下面結合實施例進一步闡明本發明的方案及效果。 如圖1和圖2所示，將粒度為30目的廢舊橡膠輪胎胎面膠粉25. 0kg加入相容劑 酚醛樹脂3. 0kg、化學塑解劑2， 2- 二苯甲醯胺基苯基二硫化物0. 2kg後通過螺杆擠出機 (XJ-250)擠出。廢膠粉經擠出後，邊攪拌邊進入微波輻射裝置，用微波輻射進行活化處理， 微波裝置的輻射微波頻率為2450Hz，功率為800W，輻照時間為2min。對經微波輻射活化處 理過的廢膠粉進行空氣冷卻，在O-l(TC下邊攪拌邊冷卻10min。在低溫開煉機(XK-160)上 將活化廢膠粉薄通10次左右，輥距為0. 5 1. Omm。然後在低溫開煉機上將活化膠粉與天 然橡膠共混，得到混合膠料。再在低溫開煉機上，向混合膠料中依次加入硫化劑硫黃粉、硫 化促進劑、硫化活性劑ZnO、硬脂酸進行混煉，其中促進劑包括準超速、超速促進劑和超超速 促進劑，這三大類促進劑包括很多品種，例如二硫化四甲基秋蘭姆(TT)，得到混煉膠。
將該混煉膠按現有常規技術硫化處理後，測試其膠片性能的結果為拉伸強度 21MPa、斷裂伸長率640%，總體性能僅比純天然橡膠下降3%，該結果表明本廢舊橡膠膠粉 微波活化再利用工藝簡單高效，其活化水平和廢舊橡膠膠粉再利用效果明顯優於現有活化 再利用工藝。
權利要求
一種輪胎廢膠粉活化再利用的新方法，其特徵在於將加入改性劑的粗膠粉通過螺杆擠出機加熱乾燥裂解、微波輻射及空氣冷卻後，和天然橡膠、順丁橡膠和丁苯橡膠等通用膠種進行並用，在低溫開煉機上加入硫化劑、硫化促進劑和硫化活性劑等配合劑進行混煉，製得混煉膠，實現廢膠粉再利用；具體包括以下步驟(1)通過螺杆擠出機的加料裝置將加入改性劑對叔丁基苯酚甲醛樹脂2402#和高溫化學塑解劑的10-30目廢膠粉加入螺杆擠出機，混合物料在擠出機的加料段漸熱除去廢膠粉中的水分，其加熱溫度為100±5℃，時間為3min；擠出機的螺杆壓縮段的擠壓剪切力使廢膠粉的硫化鍵發生大量斷裂，壓縮段的加熱溫度為160±5℃，通過加熱時間為5min；所述的高溫化學塑解劑為五氯硫酚或2，2』-二苯甲醯胺基二苯基二硫化物，添加量為膠粉質量的0.3～0.5％，廢膠粉表面的交聯鍵熱裂解效率很高；(2)廢膠粉經擠出機擠出後，邊攪拌邊進入微波輻射裝置，用微波輻射進行活化處理；微波裝置的輻射微波頻率為2450Hz，功率為800W，輻照時間為2min；(3)對經微波輻射活化處理過的廢膠粉進行空氣冷卻，在0-10℃下邊攪拌邊冷卻10min；(4)在低溫開煉機上將活化廢膠粉薄通8-12次左右，輥距為0.5～1.0mm，使部分化學鍵和交聯鍵產生力-化學斷裂，使質地更均勻；(5)然後在低溫開煉機上將活化膠粉與其他橡膠共混，得到混合膠料，所述其他橡膠包括天然橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠等通用膠種；(6)在低溫開煉機上，向混合膠料中依次加入硫化劑硫黃粉、硫化促進劑、硫化活性劑ZnO和硬脂酸進行混煉，其中促進劑包括準超速、超速促進劑和超超速促進劑，得到混煉膠；上述工藝中各物料的用量質量份配比如下30目廢輪胎胎面膠粉25.0份對叔丁基苯酚甲醛樹脂(2402#) 3.0份化學塑解劑五氯硫酚0.22份天然橡膠NR25.0份硫黃粉S8 1.25份促進劑N-環己基-2-苯駢噻唑次磺醯胺 0.30份氧化鋅ZnO 2.50份硬脂酸1.50份。
全文摘要
本發明公開了一種輪胎廢膠粉活化再利用的新方法，屬於廢舊橡膠再利用技術領域。該工藝將定量的改性劑加入廢膠粉混合，混合物料經螺杆擠出機擠出，擠出過程中廢膠粉經加熱乾燥裂解，廢膠粉中的交聯鍵大量斷裂。擠出的廢膠粉經微波輻射冷卻後，活化後的廢膠粉和天然橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠等通用膠種進行並用混煉，製得混煉膠後進行硫化，經測試含活化膠粉的試樣和製品性能優異，本工藝簡便高效，具有突出的經濟效益和社會效益。
文檔編號C08L9/00GK101696285SQ200910035658
公開日2010年4月21日 申請日期2009年9月30日 優先權日2009年9月30日
發明者王豔秋 申請人:徐州工業職業技術學院;