一种氯丁橡胶粉的制备和改性的方法技术

本发明专利技术涉及一种用废旧橡胶制品为原料加工制备高性能氯丁橡胶粉的方法，将废旧的氯丁橡胶制备用水冲洗干净，然后在８０～１２０℃的情况下进行高温消毒，除净病毒、细菌，将消毒的橡胶制品放入破胶机中进行初级磨碎得粗胶粉；将经过初级研磨的粗胶粉装入隔水的塑料袋中，然后放入烘箱中进行加热烘烤后取出胶粉进行冷却；将冷却的粗胶粉，连同接枝研磨剂，加入到球磨机中进行共混研磨得到细度胶粉；将细度胶粉放入微波发生器中进行微波改性得到改性胶粉；将改性胶粉同表面处理剂搅拌共混；将共混胶粉放入超声波发生器进行超声波处理得成品胶粉，其制得的胶粉具有粒径小，表面积大，用途广，使用方便，节省能源等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用废旧橡胶制品为原料经加工制备高性能橡胶 粉的方法，具体来说是提供一种将各种成分不同、形状各异的废旧氯 丁橡胶制品制备成具有表面积大、含氧量大、并同时具有亲水和亲油 基团的两性活性氯丁橡胶粉。
技术介绍
氯丁橡胶由于抗张强度高，耐热、耐光、耐老化性能优良，耐油 性能均优于天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶。具有较强的阻燃性和优 异的抗延燃性，其化学稳定性较高，耐水性良好，所以常广泛应用在 模压制品、电缆、传动带、传送带、型材等橡胶制品当中。随着现代 工业的发展，各种废弃的氯丁胶制品越来越多，通常采用焚烧和掩埋 的方法以减少堆积量，但是又会引起更严重的二次污染。如何变废为 宝，既能防止造成环境污染，又能有效的回收利用资源，是我们需要 面对的一个极富挑战的课题。在现有的技术当中，废旧橡胶制品的回收主要集中在旧制品翻 新，制成再生胶、橡胶粉，或是通过热裂解得到低级垸烃、烯烃化合 物，重新循环利用能源。然而，在这些方法中，国内由于旧制品翻新 技术不成熟，以及旧制品型号各异，统一品种的制品来源不足，阻碍 了翻新方法的推广和应用。热裂解分解成低级烷烃技术回收成本高， 污染严重。再生胶产业已经被许多发达国家列为应该淘汰的产业，国 内反对再生胶生产的声音也不绝于耳。与生产再生胶相比，制造胶粉 的加工过程比较简单，不存在废水、废气等污染问题，可广泛应用在 各种橡胶制品、塑料制品、建筑、公路、铁路装饰材料等方面。将废 旧的橡胶制品制成胶粉已经成为许多国家再生利用报废橡胶制品的 主要方法。现在一般通用制备胶粉的方法有(l)常温粉碎法在常温下利用机械剪切力对胶片进行切割、挤压，使其成为具有一定粒度的粉状颗 粒。可选用带花辊的开炼机，带齿状旋转刀的粉碎机进行粉碎，这种 胶粉的制造方法的特点是设备简单、处理量大，获得的胶粉粒径较大、 团聚严重、分散困难，应用受到很大的限制。(2)低温粉碎法该方法 是将废旧的橡胶制品冷冻到玻璃化转变温度之下，使其变硬、变脆， 再进行粉碎以制取胶粉。这种制造方法的特点是工艺简单，无污染、 制取胶粉的粒径小，但是缺点是项目投资大，每制取1公斤胶粉消耗 的能源非常大，胶粉的活性也比常温法制取的要低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种将废旧氯 丁橡胶制品再生制备成为高活性胶粉的方法，以较小设备投入和能源 消耗生产具有表面积大、含氧量高，同时具有亲水和亲油基团的两性 活性氯丁橡胶粉，用于填充到氯丁橡胶制品中，能够不同程度的提高 制品的拉伸强度、耐磨性和曲挠性，改变了人们过去认为胶粉填充到 橡胶制品后只是为了降低成本的认识；另外利用该方法制备的胶粉也 可应用于制备高分子复合材料或者增韧聚氯乙烯，或是用来改性沥 青。为了实现上述目的，本专利技术以废旧的氯丁橡胶制品为原料经加工 制备具有高表面积和含氧量大，同时具有亲水和亲油基团的两性活性 氯丁橡胶粉，其加工制备工艺步骤为(1) 将废旧的氯丁橡胶制备用水冲洗干净，然后在80 12(TC的温 度下进行高温消毒，除净制品可能带有的病毒、细菌，将经过消毒的 橡胶制品放入破胶机中进行初级磨碎得粗胶粉；所使用破胶机的滚筒 转速为30 45转/分钟，两滚筒之间的辊距3 5mm，在磨碎的同时 通入15 25"C的冷却水进行冷却。(2) 将经过初级研磨的粗胶粉装入隔水的塑料袋中，然后放入烘箱 中进行加热，加热时间为l小时，烘箱的温度设定为80 10(TC。烘 烤完后取出胶粉，迅速放入冷却水机中进行冷却，在5分钟之内将初 级粗胶粉的温度冷却到3 5°C，避免冷却水与胶粉直接接触；冷却水机的冷却水温度设定为1 3°C。(3) 将经过快速冷却的粗胶粉，连同接枝研磨剂，加入到球磨机中 进行共混研磨得到细度胶粉，同时通入循环水冷却，控制循环水的温 度在5 30°C;球磨面的净压力为10000 15000kN，转速30 120 转/分钟；研磨10 25分钟后出料；控制胶粉团聚体的平均粒径小于 0.4mm。(4) 将共混研磨后的细度胶粉，以每5 10kg为一个批次，放入微 波发生器中进行微波改性后得到改性胶粉；微波改性时间为10 15 分钟，微波的功率为800 1200W。(5) 将微波改性后的胶粉，连同表面处理剂投入到高速搅拌机中进 行搅拌共混得共混胶粉；搅拌前不预热，搅拌过程中保持胶粉的温度 为40，6(TC，搅拌时间为10 20分钟。(6) 将搅拌后的共混胶粉放入超声波发生器中进行超声波处理得 成品胶粉；超声波的振荡频率为28 40KHz，功率为800 1200W， 处理时间15 30分钟， 一次装入超声波发生器中的胶粉质量为 5~10kg。.本专利技术中加入的接枝研磨剂与橡胶的重量比为10 15: 100，接枝研磨剂的成分包括20%碳酸钙；10Q/。以下物质的一种或几种氯化钠、氯化钾、氯化镁、硫酸钠、硫酸镁或硫酸钾；20%以下物质的一种或几种偶氮二异丁睛、偶氮二异丁睛、异丙苯过氧化氢、叔丁 基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化二苯甲酰； 50%至少是以下物质的一种丙烯酸、油酸、油酸酰胺、油酸甲酯、 马来酸酐。本专利技术表面处理剂的成分是28%淀粉；20%硼酸酯、钛酸酯、 硅烷偶联剂69的一种或几种；52%聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、 氯化聚乙烯(CPE)或聚乙烯(PE)的一种或几种；表面处理剂与胶 粉的比例为5 15: 100。本方法所处理的废旧橡胶制品允许有纤维、金属、砂和泥土等杂 质，其杂质含量不超过10%。 本专利技术制备的胶粉用途为(1) 将胶粉以40%的质量比加入到氯丁橡胶混炼胶当中，经过高 温硫化后成型的产品不但成本降低，而且拥有更好的拉伸强度、撕裂 强度、耐磨性能和曲挠性能。(2) 将制备的胶粉与其他品种的橡胶粉，比如SBR橡胶粉、NR橡 胶粉等，在高温下动态硫化制成新的复合高分子材料，用作隔声材料、 减震衬料、汽车缓冲材料。(3) 将本专利技术制备的胶粉在一定溶剂中与异腈酸酯和多元醇反应，可以制取一种新型的聚氨酯一氯丁橡胶嵌段共聚物泡沫塑料，用作防 水、防油、阻燃、保温、隔热、隔音和密封材料；可用于建筑、煤矿、 铁道、石油开采等部门的堵水、阻燃、防油，加固以及防腐等，特别 是用于拼装式混凝土凝聚力预制构件接缝的防水密封。(4) 本专利技术制备的胶粉可以形成稳定的胶体分散在沥青当中改性， 能够改善沥青路面性能、降低噪音、延长使用寿命、提高沥青韧性、 减少沥青龟裂，能够提高交通安全性和稳定性。本专利技术与现有技术相比具有以下优点-(1) 采用猝冷橡胶以使橡胶大分子链的玻璃化转变温度升高，加之 橡胶内存在的填料阻碍了大分子链的运动，使得在0'C附近大分子就 呈现出玻璃态特征，用这种状态的橡胶进行研磨所得到的胶粉，其粒 径和比表面积与低温冷冻法生产的胶粉基本相同，但是胶粉粒子拥有 更高的活性，而且生产成本更低，消耗资源更少。与常温法相比胶粉 粒子的粒径小，表面积高。(2) 在胶粉研磨的同时进行接枝处理。在研磨同时借助力化学反应 和自由基引发剂在胶粉大分子链上引入自由基，将具有合适官能团的 接枝小分子接枝到胶粉上。接枝的分子的一般特征为分子链相对较 长，并且含有亲水基团。经过研磨接枝处理的胶粉同时含有亲水和疏 水基团，无论与亲水还是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氯丁橡胶粉的制备方法，其特征在于将废旧的氯丁橡胶制品用水冲洗干净，然后在８０～１２０℃的情况下进行高温消毒；将经过消毒的橡胶制品放入破胶机中进行初级磨碎得到粗胶粉；将经过初级研磨的粗胶粉装入隔水的塑料袋中，然后放入烘箱中进行加热烘烤后取出胶粉，迅速放入冷却水机中进行冷却；将经过快速冷却的粗胶粉，连同接枝研磨剂，加入到球磨机中进行共混研磨得到细度胶粉；将共混研磨后的细度胶粉放入微波发生器中进行微波改性后得到改性胶粉；将微波改性胶粉连同表面处理剂投入到高速搅拌机中进行搅拌共混得到共混胶粉；将搅拌后的共混胶粉放入超声波发生器中进行超声波处理得成品胶粉。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王大鹏，张茂杰，田惠文，赵树高，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]