一種利用光能回收橡膠的工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種廢橡膠回收的方法，特別是涉及一種利用光能回收橡膠的工藝方法，其是以廢橡膠為原材料，在機械剪切、光催化劑與光照的作用下，使橡膠中的交聯(lián)鍵發(fā)生斷裂生成再生膠的方法。本發(fā)明利用光能連續(xù)的使廢舊橡膠再生為可再次利用的高性能橡膠，而且工藝流程簡單，僅在常溫常壓下即可完成整個過程，能量損耗低，環(huán)境友好，安全指數(shù)高。本發(fā)明可以實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，引入自動化控制后可以減少人力支出。
【專利說明】一種利用光能回收橡膠的工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種廢橡膠回收的方法，特別是涉及一種利用光能回收橡膠的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]進入21世紀(jì)以后，全球的工業(yè)化發(fā)展呈現(xiàn)上升的趨勢，橡膠行業(yè)也加速了發(fā)展的腳步，全世界每年橡膠的需求量快速增加，因此也產(chǎn)生大量的廢舊橡膠。廢舊橡膠作為高分子化合物，在自然界中不容易降解，處理不當(dāng)就會造成環(huán)境污染。所以，促進橡膠資源的環(huán)保回收利用，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，是確保中國橡膠工業(yè)健康發(fā)展的必然之路。
[0003]在當(dāng)今的社會，處理廢橡膠是人們面臨的嚴(yán)重困難之一。為了滿足不斷提高的橡膠性能要求，使橡膠朝著高強、耐磨、穩(wěn)定方向發(fā)展，但同時造成了廢舊橡膠在自然中難降解的問題，大量廢舊的輪胎造成了比塑料污染(白色污染)更難處理的黑色污染:一方面使環(huán)境受到嚴(yán)重的損害，另一方面浪費了橡膠資源。回收廢舊橡膠，通過物理和化學(xué)的方法使它們再生，這樣就可以減少對環(huán)境污染，同時還節(jié)約了大量的橡膠資源。
[0004]最近50年來，石油化工的快速發(fā)展，橡膠的利用量越來越大，大量的廢棄橡膠散落在社會上，極大的污染了自然環(huán)境，侵占了土地，威脅了人類的健康。過去人們把廢舊的橡膠進行掩埋，堆積或焚燒，這樣的做法會引起環(huán)境的污染，滋養(yǎng)蚊蟲，即浪費了寶貴的資源，又使社會得不到進步。近年來 ，國外已經(jīng)開始重視廢舊橡膠的回收，提倡環(huán)保處理，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為世界各國追尋的目標(biāo)。
[0005]廢舊橡膠包括汽車輪胎，橡膠邊腳料，鞋底等，現(xiàn)在汽車工業(yè)十分的發(fā)達，因此，輪胎的更換十分頻繁，破損的輪胎需要進行處理，如果把它們放置不管，即占用土地，又浪費資源，長期堆放，還會對我們的水資源，土壤進行破壞，因此，廢舊橡膠的回收再利用已經(jīng)迫
在眉睫。
[0006]現(xiàn)在人們已經(jīng)有了幾種廢橡膠循環(huán)利用的方法，比如說，對廢橡膠進行改性再利用，或直接燃燒，回收熱能；采用高溫裂解技術(shù)，回收小分子化學(xué)品；利用化學(xué)和物理的方法，使不溶不熔的交聯(lián)橡膠重新或得可塑性，成為再加工利用的彈性體材料；制造膠粉作為高分子的替代材料，用于橡塑加工業(yè)，建筑行業(yè)，道路交通等。
[0007]專利CN200410066712.X公開了一種丁基橡膠高溫連續(xù)再生工藝，該工藝可以實現(xiàn)橡膠的連續(xù)再生，但是該工藝需要在高溫下進行，而且需要加入軟化劑和活化劑等多種處理，不利于節(jié)能環(huán)保，增加了廢橡膠回收利用的成本和生產(chǎn)的風(fēng)險。
[0008]專利CN201110053062.5公開了一種水相光催化劑制備氯化橡膠的方法，該方法以凈水為介質(zhì)，并且需要進行酸化、脫酸化等復(fù)雜的工藝步驟，顯然存在資源浪費、增加成本的問題，且生產(chǎn)的連續(xù)性差。其光催化反應(yīng)在300-380nm的光照下進行12_20h，時間長而且需要光催化劑與光催化促進劑的協(xié)同作用，配方復(fù)雜而且時間長，并不利于產(chǎn)業(yè)化大生產(chǎn)中使用。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種配方簡單、耗時短，可連續(xù)化生產(chǎn)并且所得再生膠性能好的利用光能回收橡膠的工藝方法。
[0010]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明的工藝方法是以廢橡膠為原材料，在機械剪切、光催化劑與光照的作用下，使橡膠中的交聯(lián)鍵發(fā)生斷裂生成再生膠的方法。
[0011]進一步的，本發(fā)明的工藝方法所述的廢橡膠為廢橡膠粉；所述的光催化劑為氧化鋅、二氧化鈦或硫化鎘；所述的光催化劑的加入量為廢橡膠粉重量的10%~15% ;所述的光照為波長300-400nm的紫外光；所述的光照的時間為10-60分鐘；所述的機械剪切由雙螺桿擠出機、開煉機或精煉機提供。
[0012]進一步的，本發(fā)明的工藝方法所述的光催化劑為納米氧化鋅。
[0013]進一步的，本發(fā)明的工藝方法所述的光照為波長365nm的紫外光.進一步的，本發(fā)明的工藝方法包括下述步驟:
步驟一:按一定量的廢橡膠粉與光催化劑混合攪拌均勻，其中所述光催化劑的加入量為廢橡膠粉重量的109Tl5%，80(Tl200rpm持續(xù)攪拌至溫度不低于90°C時停止攪拌，放料至冷卻攪拌機中，調(diào)整轉(zhuǎn)速至2(T50rpm，當(dāng)溫度不高于35°C時出料；
步驟二:將步驟一中攪拌好的物料放入攪拌器中，300-400nm波長的紫外線照射10-30分鐘；
步驟三:將步驟二所得的料粉置于開煉機碾壓成型后得到再生膠；
或步驟三:將步驟 二所得的料粉置于雙螺桿擠出機中進行碾壓后再置于精煉機中碾壓成型后得到再生膠。
[0014]進一步的，本發(fā)明的工藝方法步驟二中300_400nm波長的紫外線由高壓汞燈提供。
[0015]進一步的，本發(fā)明的工藝方法步驟一中80(Tl200rpm的轉(zhuǎn)速由高速塑化反應(yīng)機提供,步驟一中2(T50rpm的轉(zhuǎn)速由冷卻機組提供。
[0016]進一步的，本發(fā)明的工藝方法所述的雙螺桿擠出機的轉(zhuǎn)速為220rpm，各加熱或冷卻區(qū)域的溫度不超過KKTC。
[0017]本發(fā)明所采用技術(shù)方案的積極效果為:
本發(fā)明利用光能連續(xù)的使廢舊橡膠再生為可再次利用的高性能橡膠，而且工藝流程簡單，僅在常溫常壓下即可完成整個過程，能量損耗低，環(huán)境友好，安全指數(shù)高。本發(fā)明可以實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，引入自動化控制后可以減少人力支出。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明所述的廢橡膠粉為廢橡膠經(jīng)破碎后得到的粒狀或粉狀物，對于膠粉的粒徑大小沒有特殊的要求，并不能作為限制本發(fā)明的條件。粒徑越小對于后續(xù)的光催化反應(yīng)越充分越高效但是會增加預(yù)處理的成本，優(yōu)選的本發(fā)明各實施例所采用的膠粉為50-60目的膠粉。
[0019]本發(fā)明所述的光催化劑是指在光子的激發(fā)下能夠起到催化作用的化學(xué)物質(zhì)，可以為現(xiàn)已知的任意一種光催化劑，如二氧化鈦(TiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化錫(SnO2)、二氧化鋯(ZrO2)或硫化鎘(CdS)等。由于光催化反應(yīng)主要是橡膠吸收紫外線的光能而使其內(nèi)部的化學(xué)鍵斷裂，所以理論上，只要可以加速這一過程的光催化劑都可以應(yīng)用于本發(fā)明的工藝方法。優(yōu)選的，本發(fā)明的光催化劑為納米氧化鋅、納米二氧化鈦或硫化鎘。進一步優(yōu)選的，本發(fā)明的光催化劑為納米氧化鋅，由于納米氧化鋅在橡膠工業(yè)中是一種有效的無機活性劑和硫化促進劑，在橡膠中應(yīng)用具有硫化速度快，轉(zhuǎn)化為硫化鋅的轉(zhuǎn)化率高等特點，可大大提高橡膠制品的光潔度、機械強度、耐溫性能，特別是耐磨性能。因此當(dāng)選用的光催化劑為納米氧化鋅時，在對所得的再生膠進行后續(xù)硫化處理時，可以直接進行硫化反應(yīng)。同樣的，不能由于硫化鋅在現(xiàn)有技術(shù)中作為無機活性劑或硫化促進劑使用而否定本發(fā)明的新穎性或創(chuàng)造性。
[0020]實施例1橡膠粉末的制備
在常溫下，通過機械剪切力將廢舊的輪胎膠片進行切割和碾壓最后粉碎成粉末，本發(fā)明的膠粉通過以下步驟制備:
(I)用破膠機把廢舊的輪胎膠片破碎成約5cm見方的小塊。
[0021](2)使用粗碎機將5cm見方的小塊破碎成2cm粒徑大小的粗膠粒,最后用磁選機分離這些粗膠粒中的鋼絲等雜質(zhì)，使用風(fēng)選機去除那些無用的纖維。
[0022](3)將上述濾掉鋼絲和纖維的粗膠粒送入橡膠細碎機中，進一步研磨篩選分離后得到50-60目的膠粉。
[0023]實施例2
用高速塑化反應(yīng)機組把100份膠粉與15份納米氧化鋅進行攪拌混合均勻，先把反應(yīng)機組的轉(zhuǎn)速調(diào)到1000轉(zhuǎn)/分，當(dāng)溫度達到90°C的時候(攪拌中物料間摩擦生熱而無需加溫過程)，停止攪拌，把料放入到冷卻攪拌機中，轉(zhuǎn)速為35轉(zhuǎn)/分，溫度大約在30°C左右進行出料。把攪拌好的物料放入攪拌器中，用紫外燈對該物料照射不同時長。使用的紫外燈為3KW高壓汞燈，紫外線波長為365nm。`
[0024]把開煉機的輥距調(diào)到最小，放入膠粉，大約碾壓7-8分鐘以后，膠粉不再松散，形成一個薄片，然后，調(diào)大開煉機的輥距，把壓好的薄片放進去，壓10幾遍以后出厚片成型得到再生膠。
[0025]為了檢測再生膠的物理性能，對所得的再生膠進行硫化處理后檢測。硫化的步驟為:向所得的再生膠中加入硫化劑(配方見表1)，進行混煉，使其混煉均勻，5分鐘以后下片，把物料在室溫的條件下放置24小時。其次，在溫度為145°C ±1°C，壓力為25MPa的條件下，把物料置入平板硫化機中，硫化10分鐘，熱壓成型，在室溫下放置24小時，然后測試其物理性能，測試標(biāo)準(zhǔn)采用GB/T 13460-2008，實驗結(jié)果見表2。
[0026]表1硫化劑
【權(quán)利要求】
1.一種利用光能回收橡膠的工藝方法，其特征在于其是以廢橡膠為原材料，在光催化劑與光照及機械剪切的作用下，使橡膠中的交聯(lián)鍵發(fā)生斷裂生成再生膠的方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用光能回收橡膠的工藝方法，其特征在于所述的廢橡膠為廢橡膠粉； 所述的光催化劑為氧化鋅、二氧化鈦或硫化鎘； 所述的光催化劑的加入量為廢橡膠粉重量的10%~15% ； 所述的光照為波長300-400nm的紫外光； 所述的光照的時間為10-60分鐘； 所述的機械剪切由雙螺桿擠出機、開煉機或精煉機提供。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用光能回收橡膠的工藝方法，其特征在于所述的光催化劑為納米氧化鋅。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用光能回收橡膠的工藝方法，其特征在于所述的光照為波長365nm的紫外光。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~3的任意一項所述的一種利用光能回收橡膠的工藝方法，其特征在于其包括下述步驟: 步驟一:按一定量的廢橡膠粉與光催化劑混合攪拌均勻，其中所述光催化劑的加入量為廢橡膠粉重量的109Tl5%，80(Tl200rpm持續(xù)攪拌至溫度不低于90°C時停止攪拌，放料至冷卻攪拌機中，調(diào)整轉(zhuǎn)速至2(T50rpm，當(dāng)溫度不高于35°C時出料； 步驟二:將步驟一中攪拌好的物料放入攪拌器中，300-400nm波長的紫外線照射10-30分鐘； 步驟三:將步驟二所得的料粉置于開煉機碾壓成型后得到再生膠； 或步驟三:將步驟二所得的料粉置于雙螺桿擠出機中進行碾壓后再置于精煉機中碾壓成型后得到再生膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種利用光能回收橡膠的工藝方法，其特征在于步驟二中300-400nm波長的紫外線由高壓汞燈提供。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種利用光能回收橡膠的工藝方法，其特征在于步驟一中80(Tl200rpm的轉(zhuǎn)速由高速塑化反應(yīng)機提供，步驟一中2(T50rpm的轉(zhuǎn)速由冷卻機組提供。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種利用光能回收橡膠的工藝方法，其特征在于所述的雙螺桿擠出機的轉(zhuǎn)速為220rpm，各加熱或冷卻區(qū)域的溫度不超過100°C。
【文檔編號】C08J11/16GK103739873SQ201310703240
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】馬瑞剛, 徐波, 馬亦驍, 王媛 申請人:河北瑞威科技有限公司