一种含低不饱和度橡胶的废旧胶粉回收再利用的方法技术

本发明专利技术公开了一种废旧胶粉回收再利用的方法，该法采用含低不饱和度橡胶的胶粉与橡胶共混、硫化，通过调整基体材料模量，减弱或消除胶粉与基体材料间的模量梯度，制备性能优异的胶粉填充橡胶材料。此法无需对胶粉进行物理、化学或生物改性，有利于低成本制备高性能废旧胶粉填充橡胶材料。具体操作在于，首先选择由低不饱和度橡胶组成的胶粉；其次，胶粉与基体材料共混、硫化，通过调整基体材料中生胶组分、填料类型与含量、交联助剂类型和含量、增塑剂含量中的一种或几种，实现性能满足要求的胶粉填充橡胶制品的制备。填充橡胶制品的制备。填充橡胶制品的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种含低不饱和度橡胶的废旧胶粉回收再利用的方法


[0001]本专利技术属于橡胶
，尤其涉及一种含低不饱和度橡胶的废旧胶粉回收再利用的方法。

技术介绍

[0002]橡胶因其独特的粘弹性，被广泛应用于交通、航空航天、医疗、农业等领域，是重要的战略资源。目前我国是最大的橡胶消耗国，也是最大的废橡胶产生国。以废旧轮胎为例，2019年其产生量约3.3亿条，折合重量超1000万吨，且每年报废产生的废旧轮胎量还在以6％至8％的速度增长。废旧橡胶因其稳定的化学结构，在自然环境中很难降解。若任其扔弃或填埋，易引发蚊虫滋生且存在火灾隐患；同时，废旧橡胶内的添加助剂亦能扩散污染环境。
[0003]胶粉是废旧橡胶回收再利用的一个重要途径，其可通过常温、低温或湿法粉碎废旧橡胶制备而成，具有低成本的优势，常与其他材料共混并用。然而在材料中添加胶粉，通常会降低材料性能，这主要是因为胶粉内部三维网络结构，制约胶粉内分子链运动，使其难以与基体良好粘合。因此，目前常利用物理(微波、超声、剪切等)、化学(硫醇、有机二硫化物等)或生物方法，打开胶粉三维网络结构，增强其与基体的粘合(Progress in polymer science 2000,25(7),909
‑
948；Industrial&Engineering Chemistry Research 2012,51(10),3975
‑
3980；Journal of Materials Processing Technology 1995,48,619
‑
625；Polymer Degradation and Stability 2017,143,186
‑
195；Green Chemistry 2020,22(1),94
‑
102；Rubber chemistry and technology 2012,85(3),408
‑
449；U.S.Patent 4264481；U.S.Patent 10227421；CN 105646932；CN 102816343；中国材料进展2012,31(004),47
‑
54)；但上述手段会改变胶粉内部结构与组成，不利于制备性能优异的胶粉填充材料。同时，改性胶粉也会增加橡胶回收成本。除上述胶粉与基体界面粘合问题，近期专利技术人发现胶粉与基体界面间存在模量梯度，易导致应力集中，是造成材料性能降低的另一主要因素，而通过修复界面模量梯度，可以明显改善材料性能。但此研究采用有机碱消除界面模量梯度，此法导致橡胶硫化速度过快、交联密度过高及断裂伸长率偏低(ACS Applied Materials&Interfaces,2(42):47957
‑
47965,2020)。
[0004]基于以上研究背景，本专利技术采用含有低不饱和度橡胶的胶粉，利用其在与基体材料共硫化过程中的低活性，胶粉内部结构与组成改变较少的优点，规避现有技术着重于胶粉修饰的技术路线，通过调控基体材料模量，以解决胶粉与基体界面模量梯度，最终实现制备性能优异的胶粉填充材料，达到废旧胶粉高效回收再利用的目的。
[0005]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术着重于改性胶粉，此类手段会改变胶粉内部结构与组成。同时，改性胶粉会增加橡胶回收成本。
[0006]解决以上问题及缺陷的难度为：采用现行技术改性胶粉，较难制备高性能胶粉填充材料，不利于实现废旧橡胶的高附加值。
[0007]解决以上问题及缺陷的意义为：高效回收再利用废旧胶粉，节约资源，保护环境，
实现“碳中和”。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的问题，本专利技术目标在于提供一种高效废旧胶粉回收再利用的方法，该法涉及的原料包含生胶组分、废旧胶粉、填料、树脂、硫磺、促进剂、活化剂(氧化锌与硬脂酸等)、增塑剂、防老剂等，本专利技术的特征：在胶粉填充的橡胶制品中，采用含低不饱和度橡胶的胶粉与橡胶共混及硫化，利用胶粉中低不饱和度橡胶较弱的反应活性，在共硫化期间，胶粉和基体中交联助剂反应程度小，但足以满足胶粉与基体界面粘合，同时又不会给胶粉自身模量带来较大变化，在此基础上，通过调控基体材料模量，如改变基体材料中生胶组分、填料类型与含量、交联助剂类型和含量、增塑剂含量等，以实现减弱或消除胶粉与基体材料间模量梯度，进而制备性能满足要求的胶粉填充制品。
[0009]生胶组分为常用橡胶，包括：异戊橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶等中的一种或多种的混合物，其添加量为50
‑
150份，优选90
‑
110份。
[0010]废旧胶粉，包含低不饱和度橡胶，如乙丙橡胶、丁基橡胶等，优选丁基橡胶，其中低不饱和度指的是橡胶主链双键含量低于15％(摩尔％)，废旧胶粉是由常温、低温或湿法粉碎制备而成，优选低温粉碎，废旧胶粉尺寸在20
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200目之间，优选40
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100目。
[0011]所涉及的填料为工业界常用的炭黑、二氧化硅等，其添加量在20
‑
80份之间，优选40
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60份。
[0012]所涉及的树脂为硫化树脂，如酚醛树脂SP
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1045，SP
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1055等，其添加量在1
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30份之间，优选10
‑
20份。
[0013]所涉及的硫磺添加量在1
‑
10份之间，优选0.5
‑
5份，权利要求1所涉及的促进剂为常用促进剂，如促M，促DM，促TMTD等，其添加量在0.5
‑
8份之间，优选1
‑
4份。
[0014]所涉及的增塑剂为常用增塑剂，如石蜡、环保芳烃油、松香、古马隆等，其添加量在1
‑
20份之间，优选2
‑
10份。
[0015]所涉及的防老剂为常用胺类、酚类防老剂，其添加量在0.5
‑
5份之间，优选1
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3份。
[0016]本专利技术所涉及的废旧胶粉与基体材料共混，采用常规共混装置，如密炼机、开炼机或螺杆挤出机等，共混温度在20℃
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160℃，优选40℃
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120℃。胶粉与基材料共混物的硫化温度在130℃
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200℃间，优选150℃
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180℃。
[0017]有益效果
[0018]与现有技术相比较，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术采用含低不饱和度橡胶的胶粉与橡胶共混硫化，通过调整基体材料模量，减弱或消除胶粉与基体材料间的模量梯度，制备性能优异的胶粉填充材料。此法无需对胶粉进行物理、化学或生物改性，有利于低成本制备高性能废旧胶粉填充材料。
附图说明
[0019]图1是硫化胶1a和1b应力...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明目标在于提供一种高效废旧胶粉回收再利用的方法，该法涉及的原料包含生胶组分、废旧胶粉、填料、树脂、硫磺、促进剂、活化剂(氧化锌与硬脂酸等)、增塑剂、防老剂等，本发明的特征：在胶粉填充的橡胶制品中，采用含低不饱和度橡胶的胶粉与橡胶共混及硫化，利用胶粉中低不饱和度橡胶较弱的反应活性，在共硫化过程中，由于胶粉和基体中交联助剂反应程度小，不会给胶粉自身模量带来较大变化，但足以满足胶粉与基体界面粘合，在此基础上，通过调控基体材料模量，如改变基体材料中生胶组分、填料类型与含量、交联助剂类型和含量、增塑剂含量等，以实现减弱或消除胶粉与基体材料间模量梯度，进而制备性能满足要求的胶粉填充橡胶制品。2.权利要求1所述的生胶组分为常用橡胶，包括：异戊橡胶、天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶等中的一种或多种的混合物，其添加量为50
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150份，优选90
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110份。3.权利要求1所涉及的废旧胶粉，包含低不饱和度橡胶，如乙丙橡胶、丁基橡胶等，优选丁基橡胶，其中低不饱和度指的是橡胶主链双键含量低于15％(摩尔％)，废旧胶粉可由常温、低温或湿法粉碎制备而成，优选低温粉碎，废旧胶粉尺寸在20
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200目之间，优选40
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100目。4.权利要求1所涉及的填料为工业界常用的炭黑、二氧化硅等，其添加量在20
‑
80份之间，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宇，张学全，张春雨，刘恒，刘英俊，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：