一种热解废旧橡胶基橡胶填料的制备方法技术

一种热解废旧橡胶基橡胶填料的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：a、取热解废旧橡胶后的橡胶渣，烘干，除去橡胶渣中的杂物，加水配制成一定浓度的橡胶渣浆，使用球磨机研磨，烘干，得到球磨橡胶渣颗粒；其中橡胶渣与水的质量比为1:2；b、将球磨橡胶渣置于N2气氛下，温度500~1000℃下炭化处理，得到炭化橡胶渣颗粒；c、取步骤a所得球磨橡胶渣颗粒或步骤b所得炭化橡胶渣颗粒，加入溶剂和改性剂，湿法球磨改性，烘干后得到改性橡胶渣颗粒；其中，球磨橡胶渣颗粒或炭化橡胶渣颗粒与溶剂的质量比为1:2，球磨橡胶渣颗粒或炭化橡胶渣颗粒与改性剂的质量比为100:2~10。利用本发明专利技术的方法制备得到的热解废旧橡胶基填料可显著改善橡胶复合材料的物理机械性能。

Preparation of a Pyrolytic Waste Rubber-based Rubber Filler

A preparation method of pyrolysis waste rubber-based rubber filler is characterized by the following steps: A. taking the rubber residue after pyrolysis waste rubber, drying, removing the impurities in the rubber residue, adding water to prepare a certain concentration of rubber residue slurry, grinding and drying with a ball mill to obtain ball-milled rubber residue particles; the mass ratio of rubber residue to water is 1:2; B. Ball-milled rubber slag was carbonized in N2 atmosphere at temperatures of 500-1000 C to obtain carbonized rubber slag particles. C. Carbonized rubber slag particles obtained from step a or step B were modified by wet ball milling with solvent and modifier, and then were dried to obtain modified rubber slag particles. Among them, the mass ratio of ball-milled rubber slag particles or carbonized rubber slag particles to solvent was 1:2. The mass ratio of ball milling rubber slag particles or carbonized rubber slag particles to modifier is 100:2~10. The pyrolysis waste rubber matrix filler prepared by the method of the invention can significantly improve the physical and mechanical properties of the rubber composite material.

【技术实现步骤摘要】
一种热解废旧橡胶基橡胶填料的制备方法
本专利技术涉及功能性粉体材料领域，尤其是涉及一种以废旧橡胶热解后的橡胶渣经球磨，炭化、改性得到热解废旧橡胶基橡胶填料的制备方法。技术背景随着人们保护环境、资源循环利用意识的提高，废旧橡胶热解处理的方法以较高的资源回收率和较低的二次污染引起广泛关注（刘英俊,刘涛,刘东,孙雪洋,杜爱华.酸洗改性废轮胎热解炭黑对天然橡胶/顺丁橡胶性能的影响[J].青岛科技大学学报(自然科学版),2016,37(04):433-439.）。废旧橡胶热解是利用橡胶中有机物的不稳定性，将废旧橡胶经过清洗粉碎输送等过程送至裂解炉内，采用热烟气、电或电磁等加热方式，在缺氧或氮气保护下将废旧橡胶加热到一定温度使其分解，气态混合物冷凝分离，固态产物即为橡胶渣，主要是炭黑，无机组分及其他富碳固体材料（张冰,付琦,梁畅.废轮胎橡胶热解技术研究进展[J].橡塑技术与装备,2018,44(15):19-23；张雪.废轮胎热解残渣升级为商业炭黑的研究[D].太原理工大学,2018.）。目前，国内外对热解橡胶获得橡胶渣的应用主要集中在表面改性，其处理的思路多数是通过对橡胶渣经过强酸进行处理，脱除其中的多数无机组分，降低橡胶渣的灰分，然后在使用有机改性剂进行表面改性处理，从而获得具有一定补强性能的橡胶填料（王永军,陈春花,辛振祥.改性热解炭黑的结构表征及其在丁苯橡胶中的应用[J].橡胶工业,2018,65(01):64-69.）。该方法得到的橡胶渣虽然应用在橡胶制品中能够获得比较优异的性能，但是制备过程中难免会有强酸的排出或者消耗，不可避免的出现环境的污染或者成本的提高。橡胶渣，其成分应该是炭黑和无机组分的复合体，也就是一些无法分解的橡胶助剂表面“包裹”着残炭，该结构十分类似于“双相复合填料”，因此可以考虑整体进行改性处理并加以利用。这种源自于橡胶分解后的残炭复合颗粒，再次经过处理，可以更好的与橡胶基体相容，从而提高橡胶复合材料的性能，实现固体废弃物的综合性资源化利用。同时，也为橡胶填料的制备提供了一种新的思路和方法。
技术实现思路
本专利技术的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种热解废旧橡胶基橡胶填料的制备方法。该方法以废旧橡胶热解后的橡胶渣为原料，采用球磨细化-无氧炭化-球磨改性或者球磨细化-球磨改性这种简单的工艺制备出一种具有高分散和高相容性的橡胶功能性补强粉体材料，实现热解橡胶渣的无污染，低成本的综合性利用。改性橡胶渣填充丁苯胶后，显著改善了橡胶复合材料的物理机械性能，为橡胶填料的开发拓宽了思路，同时减少了热解橡胶渣堆存过程中对环境造成的污染及破坏。本专利技术的目的可以通过下述技术措施来实现：本专利技术的热解废旧橡胶基橡胶填料的制备方法包括如下步骤：热解废旧橡胶基橡胶填料的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：a、取热解废旧橡胶后的橡胶渣，烘干，除去橡胶渣中的杂物（旧铁丝，编织物等杂质），加水配制成一定浓度的橡胶渣浆，使用球磨机研磨，烘干，得到球磨橡胶渣颗粒；其中橡胶渣与水的质量比为1:2；b、将球磨橡胶渣置于N2气氛下，温度500~1000℃下炭化处理，得到炭化橡胶渣颗粒；c、取步骤a所得球磨橡胶渣颗粒或步骤b所得炭化橡胶渣颗粒，加入溶剂和改性剂，湿法球磨改性，烘干后得到改性橡胶渣颗粒；其中，球磨橡胶渣颗粒或炭化橡胶渣颗粒与溶剂的质量比为1:2，球磨橡胶渣颗粒或炭化橡胶渣颗粒与改性剂的质量比为100:2~10。本专利技术步骤c中所述溶剂取自水、异丙醇、乙醇或正己烷中的任意一种。本专利技术步骤c中所述改性剂取自2-巯基-1-甲基咪唑、硅烷偶联剂硅69、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、六甲基硅氮烷、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、2-十一烷基咪唑或聚乙二醇改性剂中的任意一种或两种混合混合物。本专利技术的有益效果如下：本专利技术以烘干除杂后的橡胶渣为原料，经湿法球磨处理后，颗粒减小，比表面积增加，橡胶渣中的活性官能团得到有效释放，提高了橡胶渣的反应活性。由于橡胶渣中存在一些碳分子链较小的有机质，在炭化的过程中，可以脱除这些有机质，提高填料稳定性。分别向球磨橡胶渣和炭化橡胶渣中加入溶剂和一定量的改性剂，湿法球磨改性，不仅可以进一步减小橡胶渣颗粒的粒度，提高颗粒的比表面积，增加改性橡胶渣颗粒在橡胶基体材料中的分散性，同时可以提高改性橡胶渣填料与橡胶基体材料的相容性。该制备方法的原材料属于固体废弃物，价格低廉，生产工艺简单，制备过程中无废水废气的排放，因此不会造成环境污染，具有良好的工业生产应用前景。附图表说明图1热解废旧橡胶基橡胶填料的工艺流程图。图2为改性橡胶渣填充丁苯胶力学性能结果。图3为橡胶渣改性前后XRD结果。具体实施方式本专利技术以下将结合实施例作进一步详细描述：实施例11、首先，取热解废旧橡胶后的橡胶渣，烘干，除去橡胶渣中的杂物（旧铁丝，编织物等杂质），按质量比M橡胶渣:M水=1:2加水配制成一定浓度的橡胶渣浆，使用球磨机研磨，烘干，得到球磨橡胶渣颗粒；2、然后取一定量的球磨橡胶渣颗粒，按质量比M球磨橡胶渣颗粒:M水=1:2加水，按质量比M球磨橡胶渣颗粒:M2-巯基-1-甲基咪唑=100:4加入改性剂2-巯基-1-甲基咪唑，湿法球磨改性，烘干后得到改性橡胶渣颗粒；3、采用熔融共混的方法，按照配方丁苯胶、NS、氧化锌、脂肪酸、改性橡胶渣颗粒、硫磺，各成分的比例（质量份，phr）为100:1:3:1:50:1.75，将改性橡胶渣与丁苯胶进行熔融共混，制得丁苯胶复合材料。力学性能如表1所示。实施例21、首先，取热解废旧橡胶后的橡胶渣，烘干，除去橡胶渣中的杂物（旧铁丝，编织物等杂质），按质量比M橡胶渣:M水=1:2加水配制成一定浓度的橡胶渣浆，使用球磨机研磨，烘干，得到球磨橡胶渣颗粒；2、然后取一定量的球磨橡胶渣颗粒，按质量比M球磨橡胶渣颗粒:M水=1:2加水，按质量比M球磨橡胶渣颗粒:M硅69=100:4加入改性剂硅烷偶联剂硅69，湿法球磨改性，烘干后得到改性橡胶渣颗粒；3、采用熔融共混的方法，按照配方丁苯胶、NS、氧化锌、脂肪酸、改性橡胶渣、硫磺，各成分的比例（质量份，phr）为100:1:3:1:50:1.75，将改性橡胶渣与丁苯胶进行熔融共混，制得丁苯胶复合材料。力学性能如表1所示。实施例31、首先，取热解废旧橡胶后的橡胶渣，烘干，除去橡胶渣中的杂物（旧铁丝，编织物等杂质），按质量比M橡胶渣:M水=1:2加水配制成一定浓度的橡胶渣浆，使用球磨机研磨，烘干，得到球磨橡胶渣颗粒；2、将球磨橡胶渣置于管式炉中，在N2气氛下，以800℃的温度炭化处理，然后取炭化橡胶渣颗粒；3、然后取一定量的炭化橡胶渣颗粒，按质量比M炭化橡胶渣颗粒:M水=1:2加水，按质量比M炭化橡胶渣颗粒:M六甲基硅氮烷=100:4加入改性剂六甲基硅氮烷，湿法球磨改性，烘干后得到改性橡胶渣颗粒；4、采用熔融共混的方法，按照配方丁苯胶、NS、氧化锌、脂肪酸、改性橡胶渣、硫磺，各成分的比例（质量份，phr）为100:1:3:1:50:1.75，将改性橡胶渣与丁苯胶进行熔融共混，制得丁苯胶复合材料。力学性能如表1所示。实施例41、首先，取热解废旧橡胶后的橡胶渣，烘干，除去橡胶渣中的杂物（旧铁丝，编织物等杂质），按质量比M橡胶渣:M水=1:2加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热解废旧橡胶基橡胶填料的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：a、取热解废旧橡胶后的橡胶渣，烘干，除去橡胶渣中的杂物，加水配制成一定浓度的橡胶渣浆，使用球磨机研磨，烘干，得到球磨橡胶渣颗粒；其中橡胶渣与水的质量比为1:2；b、将球磨橡胶渣置于N2气氛下，温度500~1000℃下炭化处理，得到炭化橡胶渣颗粒；c、取步骤a所得球磨橡胶渣颗粒或步骤b所得炭化橡胶渣颗粒，加入溶剂和改性剂，湿法球磨改性，烘干后得到改性橡胶渣颗粒；其中，球磨橡胶渣颗粒或炭化橡胶渣颗粒与溶剂的质量比为1:2，球磨橡胶渣颗粒或炭化橡胶渣颗粒与改性剂的质量比为100:2~10。

【技术特征摘要】
1.一种热解废旧橡胶基橡胶填料的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：a、取热解废旧橡胶后的橡胶渣，烘干，除去橡胶渣中的杂物，加水配制成一定浓度的橡胶渣浆，使用球磨机研磨，烘干，得到球磨橡胶渣颗粒；其中橡胶渣与水的质量比为1:2；b、将球磨橡胶渣置于N2气氛下，温度500~1000℃下炭化处理，得到炭化橡胶渣颗粒；c、取步骤a所得球磨橡胶渣颗粒或步骤b所得炭化橡胶渣颗粒，加入溶剂和改性剂，湿法球磨改性，烘干后得到改性橡胶渣颗粒；其中，球磨橡胶渣颗粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨世诚，孙琦，张玉龙，谌伦建，薛晓晓，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41