利用废橡胶生产的硫化胶粉增容处理的方法.pdf

本发明涉及一种利用废橡胶生产的硫化胶粉增容处理的方法，属废橡胶回收再利用工艺技术领域。所述方法包括以下工艺步骤：废橡胶经切块、去杂后，剪切破碎成粒径为2.5mm±0.5mm的粗胶粒；粗胶粒送入混合搅拌器，加入复合助剂，充分混合均匀后，送入粉碎机中粉碎细化，胶粒粉碎细化与硫化胶粉增容处理同时完成；经细度分级器进行细度分级后，即得到符合细度要求并已经完成增容处理的硫化胶粉成品。所述复合助剂包括粉碎助剂、活性分散剂和增容改性剂。本发明经过增容处理的硫化胶粉成品与掺用基材的分散均匀性、界面相容性和界面结合力均得到有效提高，可扩大应用范围和提高使用价值。

权利要求书
1.  一种利用废橡胶生产的硫化胶粉增容处理的方法，其特征在于所述方法包括以下工艺步骤：
步骤一、废橡胶经切块、去杂后，剪切破碎成粒径为2.5mm±0.5mm的粗胶粒，
步骤二、粗胶粒送入混合搅拌器，加入复合助剂，充分混合均匀后，送入粉碎机中粉碎细化，胶粒粉碎细化与硫化胶粉增容处理同时完成，
步骤三、经细度分级器进行细度分级后，即得到符合细度要求已经完成增容处理的硫化胶粉成品，
在粗胶粒至硫化胶粉成品的各工序过程中，物料在各设备之间通过机械或风力连续输送，分级后符合细度要求的粉体送入成品收集槽，粗料返回混合搅拌器再加工，对粉体细度无严格要求则可不经分级工序，出料可直接全部送入成品收集槽，
所述复合助剂包括粉碎助剂、活性分散剂和增容改性剂，其中：粉碎助剂是硅化合物类、聚羧酸盐类中的至少一种化合物，其用量是粗胶粒重量的0.01～10％；活性分散剂是硬脂酸甘油酯或其与金属皂类的混合物，使用其中的至少一种化合物，其用量是粗胶粒重量的0.01～10％；所述增容改性剂则根据硫化胶粉成品不同的掺用用途而定，对于掺用于橡胶制品的，其增容剂为C5脂肪烃树脂、C9芳香烃树脂或二者的共聚型树脂（重量比：1：0.8～1.2），其用量是粗胶粒重量的0.01～10％；对于掺用于塑料制品的，其增容剂是乙烯-丙烯酸及其酯类的共聚物树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物树脂、苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物树脂和苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物树脂中的至少一种化合物，其用量是粗胶粒重量的0.01～10％。

2.  根据权利要求1所述的一种硫化胶粉增容处理的方法，其特征在于所述粉碎助剂为疏水性二氧化硅或马来酸-丙烯酸共聚物钠盐；所述活性分散剂为单硬脂酸甘油酯、三硬脂酸甘油酯、硬脂酸钙、硬脂酸锌；所述增容改性剂为C5脂肪烃树脂、C9芳香烃树脂、二者的共聚型树脂（重量比：1：0.8～1.2）；乙烯-丙烯酸甲酯共聚物树脂、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物树脂、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物树脂、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物树脂、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物树脂。

说明书利用废橡胶生产的硫化胶粉增容处理的方法
（一）技术领域
本发明涉及一种利用废橡胶生产的硫化胶粉进行增容处理的方法。属废橡胶回收再利用工艺技术领域。
（二）背景技术
以废轮胎等废橡胶制品（即硫化橡胶）粉碎制成硫化胶粉，是目前废橡胶回收利用的主要途径。一般而言，硫化胶粉的粒径越小，比表面积越大，分散均匀性越好。但是直接使用未经处理的硫化胶粉（即使是高细度的），因其结构与硫化橡胶一样，仍然是网状结构、化学交联、物理凝聚的聚合物结构，表面活性很低，与掺用的基质材料的相容性差，故其应用掺量很低，应用范围较小，使用价值不高。目前对硫化胶粉进行表面活化和改性处理的方法，均在已制得一定细度要求的硫化胶粉后进行，需要另行配置专用设备和加热能源，工艺过程复杂，不能连续作业，效率低，耗能大。且因未能妥善解决与掺用基质材料的相容性的根本问题，共混体系的混合组分仍然分成独立的相，相间粘合力小，表面张力大，相容性不好，不能有效提高共混应用的效果。因此，硫化胶粉应用加工的核心和关键是共混体系的相容性。只有通过对硫化胶粉进行有效的增容处理，才能在基本保证制品物理性能或提高制品某些性能的前提下，达到加大掺用量的目
的，并扩大应用范围和提高使用价值。
（三）发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能提高与掺用的基质材料的相容性的利用废橡胶生产的硫化胶粉增容处理的方法。
本发明的目的是这样实现的：本发明利用废橡胶生产的硫化胶粉增容
处理的方法，包括以下工艺步骤：
步骤一、废橡胶经切块、去杂（即去除非橡胶成分）后，剪切破碎成粒径为2.5mm±0.5mm的粗胶粒；
步骤二、粗胶粒送入混合搅拌器，加入复合助剂充分混合均匀后，送入粉碎机中进一步粉碎细化，胶粒粉碎细化与硫化胶粉增容处理同时完成；
步骤三、经细度分级器进行细度分级后，即得到符合细度要求并已经完成增容处理的硫化胶粉成品。
在粗胶粒至硫化胶粉成品的各工序过程中，物料在各设备之间通过机械或风力连续输送，分级后符合细度要求的粉体送入成品收集槽,粗料可返回混合搅拌器再加工。对粉体细度无严格要求则可不经分级工序，出料可直接全部送入成品收集槽。
本发明所说的复合助剂包括粉碎助剂、活性分散剂和增容改性剂。其中：粉碎助剂是硅化合物类、聚羧酸盐类中的至少一种化合物，以疏水性
二氧化硅和马来酸-丙烯酸共聚物钠盐为佳；其用量各是粗胶粒重量的0.01～10％。活性分散剂是硬脂酸甘油酯或其与金属皂类的混合物，使用其中的至少一种化合物，以单硬脂酸甘油酯、三硬脂酸甘油酯、硬脂肪酸
钙、硬脂酸锌为佳；其用量各是粗胶粒重量的0.01～10％。增容改性剂则根据硫化胶粉成品不同掺用用途而定，例如：对于掺用于橡胶制品的，其增容剂以C5脂肪烃树脂、C9芳香烃树脂或两者的共聚型树脂（重量比：1：0.8～1.2）为佳，使用其中的至少一种化合物，其用量各是粗胶粒重量的0.01～10％；对于掺用于塑料制品的，其增容剂是乙烯-丙烯酸及其酯类的
共聚物树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物树脂、苯乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物树脂和苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物树脂中的至少一种化合物，以乙烯-丙烯酸甲酯共聚物树脂，或乙烯-丙烯酸乙酯共聚物树脂，或乙烯-丙烯酸丁酯共聚物树脂，或苯乙烯-丁二烯共聚物树脂、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物树脂、苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物树脂为佳；其用量各是粗胶粒重量的0.01～10％。
本发明根据结构相似相容的原理，对硫化胶粉进行主要实质是增加相容性的改性处理。主要通过复合助剂、机械能、氧化、热解聚的共同作用而形成的机械力化学效应，使得粗胶粒粉碎细化过程与细胶粉增容处理过程同时完成。在生产硫化胶粉的最后粉碎细化工序，进行机械粉碎前即加入粉碎助剂、活性分散剂、增容改性剂的复合助剂，与粗胶粒混合均匀后进行粉碎。粉碎助剂粘附在粗胶粒表面，改善其流动性，并进入粒子的微裂缝促进细化，防止粉粒团聚并提高粉碎效率。活性分散剂涂覆在粗胶粒表面，浸润并渗透进入其表面层，使粉粒表层的网状结构松弛，在机械能和热、氧的作用下发生分子链裂解，分子量降低，弹性转变为塑性；从而使得硫化胶粉内核仍然保持硫化橡胶物性的同时，其表面转变为类似生胶
和塑料的状态。增容改性剂涂覆在粉粒表面并经浸润作用渗透到表面层内，形成与掺用基质材料结构类似的表面涂覆层，以提高共混体系的相容性。复合助剂与粉粒表面之间原本不具有良好的粘附力或吸附力，常温下难以发生化学作用，在粉碎机械的剪切、研磨等强烈作用力使粗胶粒粉碎细化时，同时有部分的机械能转化为热能，使分子运动加快，促进氧的渗透和助剂成分的扩散，同时使得粉粒表层交联网状结构产生解聚作用，并在氧化作用下加快解聚速度；活性分散剂分解产生的自由基，一方面能稳定已断裂的大分子自由基，一方面加快热氧化速度，从而加速交联网状结构的裂解速度。因此，复合助剂在通过粉碎助剂提高粉碎效率的同时，利用活性分散剂、增容改性剂与机械力的结合而产生的机械力化学效应，促进和提高硫化胶粉增容处理的效果，从而使得粗胶粒粉碎细化过程与细胶粉增容处理过程，同时直接完成。
本发明的有益效果是：与现行的硫化胶粉表面活化和改性处理的方法相比，本发明实用、简便、高效，工艺过程简化，生产连续化，效率高，能耗低，无污染。粉碎机械的强烈作用力和复合助剂的结合，促进并强化了复合助剂与粉粒表面的化学作用，经过增容处理的硫化胶粉成品，其粉粒的内核部分并未变化，但其表面层已经塑化成生胶和塑料的类似状态，并有与掺用基质材料结构相似的涂覆层，容易形成均一的共混物，可有效提高共混体系组份的相容性。这种增容处理的硫化胶粉，表面能高，亲和
性和润透性好，其掺用共混体系的表面张力降低，相互扩散和渗透性提高，相界面增厚，化学键连接力增强，分散均匀性、界面相容性和界面结合力
均得到有效提高，可扩大应用范围和提高使用价值。
（四）附图说明
图1为本发明的生产工艺流程图。
（五）具体实施方式
下面提供本发明的实施例，并结合附图1流程加以说明（使用复合助剂的各化合物的百分比分别表示与粗胶粒的重量比）。
实施例1：掺用于橡胶制品的硫化胶粉增容处理
将含有天然橡胶30％（重量），丁苯橡胶35%（重量），顺丁橡胶35%（重量）的废橡胶轮胎去除杂质后剪切成粒径2.5mm±0.5mm的粗胶粒，送入混合搅拌器1，同时按以下配比投入复合助剂：粉碎助剂：疏水性二氧化硅，1.0％；活性分散剂：单硬脂酸甘油酯，1.0％，硬脂肪酸钙，0.5％；增容改性剂根据掺用用途确定，掺用于非极性橡胶（如天然橡胶/NR、异戊橡胶/IR、丁苯橡胶/SBR、顺丁橡胶/BR、丁基橡胶/IIR、乙丙橡胶/EPM/EPDM）的，使用C5脂肪烃树脂或C5脂肪烃树脂与C9芳香烃树脂共
聚型树脂（重量比：1：0.8～1.2），3.0％。掺用于极性橡胶（如丁腈橡胶/NBR、氯丁橡胶/CR、丙烯酸酯橡胶/ACM）的，使用C9芳香烃树脂或C5脂肪烃树脂与C9芳香烃树脂共聚型树脂（重量比：1：0.8～1.2），3.0％。均匀搅拌后出料入粉碎机2，粉碎细度要求为粒径<200微米/80目的粉粒，出料后送入细度分级器3，经分选分级，其中80％粉料通过200微米筛网
孔而作为80目成品细料送入成品收集槽4，其余20％的粗料（＞200微米/80目）返回至混合器1再加工。本流程中物料在各设备之间的运行均通
过机械或风力连续输送。
实施例2：掺用于塑料制品的硫化胶粉的增容处理
废橡胶轮胎原料组分为含有天然橡胶20％（重量），丁苯橡胶30%（重量），顺丁橡胶50%（重量）。工艺操作步骤与实施例1相同，所不同的是复合助剂的品种及配比。粉碎助剂：马来酸-丙烯酸共聚物钠盐，1.0%；活性分散剂：三硬脂酸甘油酯，1.0％，硬脂酸锌，0.5％；增容改性剂根据掺用用途确定，掺用于非极性塑料（如聚乙烯/PE、聚丙烯/PP、聚苯乙烯/PS）的，使用乙烯-丙烯酸甲酯共聚物树脂，或乙烯-丙烯酸乙酯共聚物树脂，或乙烯-丙烯酸丁酯共聚物树脂，3.0％。掺用于极性塑料（如乙烯基类的聚氯乙烯/PVC）的，使用苯乙烯-丁二烯共聚物树脂，或苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物树脂，或苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物树脂，3.0％。粉碎细度要求为粒径<150微米/100目的粉粒，出料后送入细度分级器3，经分选分级，其中80%粉料通过150微米筛网孔而作为100目成品细胶细料送入成品收集槽4，其余20％的粗料（＞150微米/100目）返回至混合器1再加工。本流程中物料在各设备之间的运行均通过机械或风力连续输送。