再生橡胶产品和方法技术

具有与原胶类似的均一结构特性的脱硫橡胶产品，以及具有与仅使用原胶作为橡胶输入而制得的硫化橡胶产品类似的特性的最终硫化再生橡胶产品。

Recycled rubber products and methods

A desulfurization rubber product having a homogeneous structural property similar to the original gum, and a final vulcanized rubber product having the characteristics similar to that of a vulcanized rubber product using only the original gum as a rubber input.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】再生橡胶产品和方法
本公开大体上涉及一种再生橡胶产品以及用于制造再生橡胶产品的工艺和材料。
技术介绍
通过脱硫来再生使用过的或丢弃的硫化橡胶产品(包括但不限于轮胎、鞋类、生产废料、工业零件和其它橡胶产品)已被证明是一个极具挑战性的问题。这个问题可以归因于硫化作用使橡胶或弹性体中的聚合物与硫交联这一事实。得到的交联橡胶或弹性体是热固性的，从而防止其熔融或重新形成其它产品，如热塑性聚合物或金属。使用再生材料的关键挑战包括确保化工原料持续地进料到新零件中以及将所述化工原料掺入现有橡胶制剂中，性能没有损失。越来越迫切地需要回收和脱硫用过的或丢弃的轮胎和其它橡胶产品，和以安全地、经济地且可预测地产生再生橡胶产品的方式回收它们，所述再生橡胶产品具有与仅使用原胶作为橡胶输入制得的硫化橡胶产品类似的均一微结构和结构特性。本专利技术包括一种再生橡胶产品，其具有与仅使用原胶制得的那些产品类似的期望结构特性。本专利技术包括一种具有商业可行的再生橡胶，用于以用于使用原胶制造硫化橡胶产品所用的相同或类似工艺制造高品质、高性能、耐久的、消费橡胶产品和工业零件和物品。本专利技术包括一种再生橡胶复合物，其重构硫化橡胶，所述硫化橡胶具有与可用于橡胶产品制造工艺中的原胶足够类似的结构特性。虽然其它现有方法已将再生橡胶与大量原胶混合以避免低品质的再生橡胶聚合物或弹性体的缺陷，但是此种混合减少了使用再生橡胶代替原胶的能量、环境和商业优点。Fan等人的美国专利号7,767,722中公开了用于将橡胶脱硫的方法，所述美国专利以全文引用的方式并入本文中。诸位专利技术人已经发现，取决于被选择用于再生的橡胶的类型、用于脱硫的条件、用于加工脱硫橡胶的条件和用于硫化脱硫橡胶的条件，可以获得具有各种不同特性的再生橡胶产品。具体来说，本文所描述的专利技术涉及一种再生橡胶产品和用于制造再生橡胶产品的工艺，其中脱硫橡胶产品具有与原胶类似的均一结构特性，并且硫化再生橡胶产品具有与仅使用原胶作为橡胶输入而制得的硫化橡胶产品类似的特性。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供一种具有与原胶类似的均一结构特性的脱硫橡胶产品。本专利技术的另一个方面提供一种用于安全地、经济地且可预测地制造具有与原胶类似的均一结构特性的脱硫橡胶产品的工艺。本专利技术的另一个方面提供一种再生硫化橡胶产品，其具有与使用原胶作为唯一橡胶输入材料而制得的硫化橡胶产品类似的结构特征。本专利技术的另一个方面提供一种用于以可预测的且在环境上和经济上有利的工艺制造再生硫化橡胶产品的方法，所述再生硫化橡胶产品具有与使用原胶作为唯一橡胶输入材料而制得的硫化橡胶产品类似的结构特性。根据本专利技术的一个方面，再生橡胶产品是用于制造最终硫化再生橡胶产品的前体材料。所述前体材料是通过使用松节油液体作为脱硫剂以加工含有硫交联物的硫化橡胶而制得的。松节油液体是选自由以下组成的组的任何一种或多种液体：天然松节油、合成松节油、松油、d-柠檬烯、α-蒎烯、β-蒎烯、α-松油醇、β-松油醇、γ-松油醇、3-蒈烯、茴香脑、二戊烯(对薄荷-1,8-二烯)、萜烯树脂、诺卜醇(nopol)、蒎烷、莰烯、对伞花烃、茴香醛、氢过氧化2-蒎烷、3,7-二甲基-1,6-辛二烯、乙酸异冰片酯、水合萜二醇、罗勒烯、2-蒎烷醇、二氢月桂烯醇、异冰片、α-松油醇、别罗勒烯、别罗勒烯醇、香叶醇、2-甲氧基-2,6-二甲基-7,8-环氧辛烷、樟脑、对薄荷-8-醇、乙酸α-松油酯、柠檬醛、香茅醇、7-甲氧基二氢香茅醛、10-樟脑磺酸、对薄荷烯、乙酸对薄荷-8-酯、香茅醛、7-羟基二氢香茅醛、薄荷醇、薄荷酮、其聚合物和其混合物。根据本专利技术的一个优选方面，松节油液体是选自由α-蒎烯、β-蒎烯、α-松油醇、对伞花烃、其聚合物和其混合物组成的组的任何一种或多种液体。根据本专利技术的一个方面，硫化橡胶可以用便于与松节油液体接触的任何尺寸提供。橡胶可以厚块、一片或多片、或块体的形式提供，例如汽车轮胎或卡车轮胎的大片段或碎片、汽车零件、鞋底、工业产品、橡胶生产废物等。橡胶可以包括完整装置或物品，例如完整轮胎或薄板。根据本专利技术的一个优选方面，硫化橡胶以硫化橡胶粒的形式提供。根据本专利技术的一个优选方面，橡胶粒具有约0.074毫米到约50毫米的平均粒度。根据本专利技术的一个方面，橡胶和松节油液体在约80℃到约180℃的温度下接触。优选地，橡胶在约140℃到约170℃的温度下与松节油液体接触。更优选地，橡胶在约160℃的温度下与松节油液体接触。根据本专利技术，橡胶不溶解于松节油液体中。此外，根据本专利技术，硫化橡胶的硫交联的断裂通过松节油液体与硫化橡胶的硫的化学相互作用实现，并且基本上不通过机械方式或通过高热或高压的作用实现。根据本专利技术的一个方面，在脱硫橡胶硫化之前，使用醇、具有羟基官能团的有机化合物和/或一种或多种常用溶剂例如有机或无机溶剂，通过将经过松节油处理的橡胶材料与醇、或醇与具有一个或多个羟基官能团的有机化合物的混合物、和/或有机或无机溶剂接触来萃取脱硫橡胶内捕获的松节油液体，从而形成回收混合物以及残余材料。所属领域技术人员根据以下详细说明将容易地理解本专利技术的其它方面和优点，其中简单地通过说明实施本专利技术的预期最佳模式而展示和描述了本专利技术的优选实施方案。将认识到，本专利技术能够使用其它和不同实施方案，并且其若干细节能够在各个明显方面修改而不会脱离本专利技术。因此，说明书被视为说明性的而非限制性的。具体实施方式在一个方面，本专利技术包括一种用于制造最终硫化再生橡胶产品的前体材料。在某些实施方案中，前体材料包括脱硫再生橡胶。具有尤其有利的特性的合适前体材料被称为APXTM并且由奥斯汀橡胶有限责任公司(AustinRubberCompany,LLC)(Austin,Texas)制造。在一些实施方案中，脱硫再生橡胶是在脱硫后残留小于约20％(例如约15％、约10％、约5％、或接近0)交联的橡胶。典型地，橡胶行业的技术人员使用PHR(每100份橡胶中的份数)，意思是每100份橡胶中的任何非橡胶材料的份数。在一些实施方案中，前体材料包括至少约150PHR脱硫再生橡胶。在某些实施方案中，前体材料具有约1-10MPa，例如约1.5-8、约2-6、约3-5或约4MPa的抗拉强度。在某些实施方案中，前体材料具有约60-300％、约70-200％或约80-140％的断裂伸长率。在某些实施方案中，前体材料具有约0.5到5MPa、约1到4MPa或约1.3到3MPa的50％模量。在某些实施方案中，前体材料具有约1-7MPa、约2-5MPa或约2.0-4.5MPa的100％模量。在某些实施方案中，前体材料具有约40-80或约50-65的肖氏A型硬度(ShoreAhardness)。抗拉强度在本文中以单位MPa或kg/cm2讨论。所属领域技术人员将理解，人们可以在这些单位之间轻易转换，并且1MPa转换为约10.197kg/cm2。在某些实施方案中，根据本专利技术的最终硫化再生橡胶产品可以包含掺混聚合物、根据所要求保护的专利技术的脱硫再生橡胶、填充剂、增塑剂、偶合剂、树脂、活化剂、加工助剂和聚亚烷基化合物(例如PEG)。可使用活化剂、加速剂和固化剂(例如硫)中的一种或多种进一步加工掺混物以制造最终硫化再生橡胶产品。如本文所用，术语“橡胶”、“聚合物”和“弹性体”描述混合入橡胶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造最终硫化再生橡胶产品的前体材料，所述前体材料包含脱硫再生橡胶并且具有选自由约1‑10MPa的抗拉强度、约60‑300％的断裂伸长率、约0.5到5MPa的50％模量、约1‑7MPa的100％模量和约40‑80的肖氏A型硬度(Shore A hardness)组成的组的多个参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.02 US 62/020,0231.一种用于制造最终硫化再生橡胶产品的前体材料，所述前体材料包含脱硫再生橡胶并且具有选自由约1-10MPa的抗拉强度、约60-300％的断裂伸长率、约0.5到5MPa的50％模量、约1-7MPa的100％模量和约40-80的肖氏A型硬度(ShoreAhardness)组成的组的多个参数。2.根据权利要求1所述的前体材料，其中所述脱硫再生橡胶是硫基橡胶。3.根据权利要求1所述的前体材料，其中所述脱硫再生橡胶具有在约325目到约1目的范围的粒度。4.根据权利要求1所述的前体材料，包含根据ASTMD1509的小于2％的水分含量。5.根据权利要求1所述的前体材料，包含根据ASTMD5603的小于约1％的金属含量。6.根据权利要求1所述的前体材料，包含根据ASTMD5603的小于约0.5％的纤维含量。7.根据权利要求1所述的前体材料，包含根据ASTME1131-03(TGA)的约2-10％的丙酮可萃取物。8.根据权利要求1所述的前体材料，包含根据ASTME1131-03(TGA)的约2-5％的丙酮可萃取物。9.根据权利要求1所述的前体材料，包含根据ASTME1131-03(TGA)的约30-65％的聚合物橡胶烃(RHC)含量。10.根据权利要求1所述的前体材料，包含根据ASTME1131-03(TGA)的约20-50％的碳黑和/或二氧化硅含量。11.根据权利要求1所述的前体材料，包含根据ASTME1131-03(TGA)的约20-45％的有机灰含量。12.根据权利要求1所述的前体材料，具有根据ASTMD1817的约1.05-1.3的比重。13.根据权利要求1所述的前体材料，具有约0.20到约0.33kg/升的容积密度。14.根据权利要求1所述的前体材料，具有约0.24到约0.32kg/升的容积密度。15.根据权利要求1所述的前体材料，具有约0.25到约0.31kg/升的容积密度。16.根据权利要求1所述的前体材料，包含选自由烃油、环烷油和润滑油组成的组的增塑剂。17.根据权利要求1所述的前体材料，具有包含天然橡胶、聚丁二烯橡胶、腈橡胶和苯乙烯-丁二烯橡胶的聚合物部分。18.根据权利要求1所述的前体材料，具有包含约20％天然橡胶和约80％苯乙烯-丁二烯橡胶的聚合物部分。19.根据权利要求1所述的前体材料，具有包含约90％天然橡胶和约10％苯乙烯-丁二烯橡胶的聚合物部分。20.根据权利要求1所述的前体材料，具有包含约80％天然橡胶和约20％聚丁二烯橡胶的聚合物部分。21.根据权利要求1所述的前体材料，具有包含约80％腈橡胶、10％天然橡胶和约10％聚丁二烯橡胶的聚合物部分。22.根据权利要求1所述的前体材料，具有包含约20％腈橡胶、10％天然橡胶和约70％聚丁二烯橡胶的聚合物部分。23.根据权利要求1所述的前体材料，其中所述前体材料具有所述参数中的至少三个。24.根据权利要求1所述的前体材料，其中所述前体材料具有所述参数中的至少四个。25.根据权利要求1所述的前体材料，其中所述前体材料具有全部所述参数。26.一种硫化再生橡胶产品，包含根据权利要求1所述的前体材料作为主要部分。27.一种硫化再生橡胶产品，具有选自由以下组成的组的多个参数：约80-150kg/cm2的抗拉强度、根据SATRATM205的1.10-1.25g/cm3的比重、根据SATRATM218的13-20kg/cm厚度的模具T撕裂强度、根据SATRATM174的120-200mm3的DIN耐磨性、根据SATRATM63的1-20％的耐油性(三甲基戊烷)、根据FIA391IRM#903的约0.5-5％的耐油性、约60-100kg/cm2的100％模量和约15-25％的300％模量；以及在所述硫化再生橡胶产品的硫化之前，约10重量％-80重量％的脱硫再生橡胶。28.根据权利要求27所述的硫化再生橡胶产品，包含选自由烃油、环烷油和润滑油组成的组的增塑剂。29.根据权利要求27所述的硫化再生橡胶产品，其中所述硫化再生橡胶产品具有所述参数中的至少三个。30.根据权利要求27所述的硫化再生橡胶产品，其中所述硫化再生橡胶产品具有所述参数中的至少四个。31.根据权利要求27所述的硫化再生橡胶产品，其中所述硫化再生橡胶产品具有全部所述参数。32.一种硫化再生橡胶产品，包含聚合物部分，所述聚合物部分包含20重量％到90重量％的原胶和10重量％到80重量％的前体材料的硫化混合物，所述前体材料在硫化前具有多个参数，所述参数选自由约1.8-6.7MPa的抗拉强度、约80-140％的断裂伸长率、约1.3到3MPa的50％模量、约2.0-4.5MPa的100％模量和约50-65的肖氏A型硬度组成的组。33.根据权利要求32所述的硫化再生橡胶产品，具有至少约56的肖氏A型硬度、约88-148kg/cm2的抗拉强度和约430-480％的伸长率。34.根据权利要求32所述的硫化再生橡胶产品，具有选自由以下组成的组的多个参数：根据SATRATM205的1.10-1.25g/cm3的比重、根据SATR...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·R·沙菲，G·C·梅瑞尔，
申请(专利权)人：绿色能源控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US