一種廢輪胎膠粉橡膠板及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種橡膠板及其制備方法，具體涉及一種利用廢輪胎膠粉制備的橡膠板及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]廢輪胎膠粉的粉末成型回收技術(shù)是一種高效回收利用廢硫化橡膠的新技術(shù)，其加工工藝是先將廢輪胎制成廢輪胎膠粉，與粘結(jié)材料混合或表面涂覆，然后進(jìn)行模壓、擠出等硫化成型處理，形成具有優(yōu)良使用性能的高分子復(fù)合材料。通過該方法得到的廢輪胎膠粉制成的彈性體可以達(dá)到原膠力學(xué)性能的40% -60% ;避免了廢輪胎膠粉再生繁雜的化學(xué)改性過程，適用于傳統(tǒng)的橡膠制品加工方法，可進(jìn)一步拓寬廢輪胎膠粉在各類橡膠制品中的應(yīng)用范圍。
[0003]專利CN200810401368公開了一種使用廢舊橡膠制備的橡膠板及制備方法，利用了粉碎后廢輪胎膠粉的表面存在的一定的不飽和鍵，再次加入硫化體系進(jìn)行硫化模壓成型制備橡膠板。該專利的技術(shù)方案的原理是采用硫化體系對廢舊橡膠殘余的不飽和鍵進(jìn)行硫化，從而制備橡膠板；然而廢舊輪胎經(jīng)過長期的使用后，橡膠生產(chǎn)過程中未殘余硫化反應(yīng)的不飽和鍵也氧化殆盡，能夠參與交聯(lián)反應(yīng)的不飽和鍵數(shù)量相對較少，僅僅依靠廢輪胎膠粉表面不飽和鍵通過硫化體系進(jìn)行再交聯(lián)，難以獲得力學(xué)性能較高的橡膠板，僅能用于低檔次的產(chǎn)品，限制了該橡膠板的應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種廢輪胎膠粉制備的新型橡膠板及該橡膠板的制備方法，實(shí)現(xiàn)廢橡膠環(huán)保、高效應(yīng)用。
[0005]本發(fā)明通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]—種廢輪胎膠粉橡膠板，由以下重量份數(shù)的原料制成:40?100目廢輪胎膠粉100份、橡膠5?20份、促進(jìn)劑0.5?4份、硫黃0.5?4份。
[0007]本發(fā)明通過在廢輪胎膠粉中加入一定橡膠，使橡膠填充于廢輪胎膠粉的顆粒之間，相對于現(xiàn)有技術(shù)中僅采用廢輪胎膠粉本身或者使用膠黏劑粘接的廢輪胎膠粉硫化制備橡膠板，在硫化過程中，廢輪胎膠粉硫化的同時(shí)，本發(fā)明中加入的橡膠會在硫化過程中與廢輪胎膠粉表面的不飽和鍵發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，同時(shí)自身也發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，從分子的層面與廢輪胎膠粉共同硫化形成互穿交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，廢輪胎膠粉顆粒之間除了自身的交聯(lián)鍵之外，還通過橡膠與橡膠、橡膠與廢輪胎膠粉顆粒間的交聯(lián)鍵固定起來，大幅度提高了產(chǎn)品的力學(xué)性能。
[0008]優(yōu)選的，所述橡膠為天然橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠、液體異戊二烯橡膠的一種或者多種組合。
[0009]輪胎的橡膠材料通常由天然橡膠、順丁橡膠和丁苯橡膠組成，上述四種橡膠具有與廢輪胎膠粉主要成分較為相似的分子構(gòu)型，與廢舊輪胎膠粉具有鏈段級的相容性，可以提高其在廢輪胎膠粉中的分散和滲透程度，相似的分子構(gòu)型也使得廢輪胎膠粉和橡膠之間形成更多更穩(wěn)定的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；此外，由于分子構(gòu)型的高度相似性，上述聚合物的硫化速率和廢輪胎膠粉的硫化速率匹配度高，且可以采用同種硫化體系進(jìn)行硫化，各相交聯(lián)機(jī)理一致，在硫化膠中容易形成比較完善的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而使共混橡膠獲得較好的力學(xué)性能。此外，本技術(shù)方案中選用的幾種橡膠均具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，其加入也會為橡膠板的性能帶來相應(yīng)的提高，順丁橡膠的加入可以改善硫化膠的耐磨性耐寒性和彈性、丁苯橡膠可以提高橡膠板的耐熱和耐老化性能、天然橡膠和液體聚異戊二烯橡膠具有較好的粘性和力學(xué)性能。
[0010]優(yōu)選的，所述促進(jìn)劑為促進(jìn)劑NS或促進(jìn)劑DCP。
[0011]本發(fā)明中采用的促進(jìn)劑均適用于廢輪胎膠粉、天然橡膠、順丁橡膠、丁苯橡膠以及其混合體，且具有硫化速度快，硫化膠模量高的優(yōu)點(diǎn)。
[0012]優(yōu)選的，所述橡膠板還包括加工助劑，所述加工助劑為腰果酚或腰果殼液，用量為5-15重量份。
[0013]本發(fā)明技術(shù)方案中采用的腰果酚和腰果殼液均為低聚物，其特殊結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其具有苯酚和烯烴的雙重特性，和各類橡膠均具有較好的相容性和分散性，其脂鏈容易進(jìn)入橡膠鏈之間，增加大分子橡膠鏈的間距，提高橡膠在廢輪胎膠粉中的滲透性，同時(shí)改善橡膠和廢輪胎膠粉間的相容性，提高橡膠長鏈結(jié)構(gòu)對廢輪胎膠粉表面的包裹以及對廢輪胎膠粉內(nèi)部的滲透程度，同時(shí)也有利于硫化體系向廢輪胎膠粉內(nèi)部的滲透，使廢輪胎膠粉的硫化不再局限于暴漏在外的部分，內(nèi)部的鏈結(jié)構(gòu)也參與交聯(lián)反應(yīng)，形成廢輪胎膠粉自身交聯(lián)鍵和橡膠交聯(lián)鍵的互穿交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，大幅增強(qiáng)整個(gè)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的密度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提高制品的力學(xué)性能，同時(shí)提高耐氧化和耐溶劑性能；此外腰果酚和腰果殼液均含有大量的不飽和鍵，膠粉表面和透入膠粉內(nèi)部加工助劑的不飽和鍵也會參與橡膠和廢輪胎膠粉的硫化反應(yīng)，同時(shí)接枝于橡膠、膠粉及其交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，提高交聯(lián)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性、同時(shí)增強(qiáng)互穿交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間的結(jié)合力。
[0014]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述新型橡膠板的制備方法。
[0015]—種制備前述廢輪胎膠粉橡膠板方法，包括如下的步驟:
[0016]I)預(yù)混合，將重量份數(shù)為100份的經(jīng)干燥脫水處理的40?100目廢輪胎膠粉，重量份數(shù)為0.25?2.5份的促進(jìn)劑，重量份數(shù)為0.25-2份的硫黃加入高速攪拌機(jī)進(jìn)行預(yù)混合；
[0017]2)共混，將混合好的廢輪胎膠粉采用開煉機(jī)或密煉機(jī)與重量份數(shù)為5-20份的橡膠共混均勻制成共混物，隨后加入重量份數(shù)為0.25-1.5份的促進(jìn)劑、重量份數(shù)為0.25-2份的硫黃；
[0018]3)硫化成型，將共混物加入平板硫化劑進(jìn)行成型硫化，硫化溫度150-180°C，壓力10-15MPa，硫化時(shí)間 15-25min。
[0019]本發(fā)明提供的制備方法中，促進(jìn)劑和硫黃分兩步加入，在廢輪胎膠粉混合步驟中加入部分促進(jìn)劑和硫黃，硫化體系附著于膠粉顆粒的表面并部分滲透入膠粉內(nèi)部；在共混過程中加入的另一部分促進(jìn)劑和硫黃，該部分硫化體系分布于膠粉和橡膠的接觸面和橡膠中；在硫化過程中，在膠粉表面和滲透內(nèi)部的硫化體系的作用下，膠粉和橡膠之間發(fā)生交聯(lián)，同時(shí)橡膠之間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，未被橡膠包裹的廢輪胎膠粉也會與其它廢輪胎膠粉、橡膠發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，從而形成一個(gè)穩(wěn)固的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而使硫化后的橡膠板具有較高的力學(xué)強(qiáng)度；分步加入硫化體系減少了混煉過程中的吃料時(shí)間，降低了聚合物的整體混煉時(shí)間，降低了其氧化和斷裂程度，有利于制品力學(xué)性能的提高。
[0020]本發(fā)明還提供了制備前述含加工助劑的廢輪胎膠粉橡膠板的方法，包括如下步驟:
[0021]I)預(yù)混合，將重量份數(shù)為100份的經(jīng)干燥脫水處理的40?100目廢輪胎膠粉、重量份數(shù)5-15份的加工助劑、重量份數(shù)為0.25?2.5份的促進(jìn)劑，重量份數(shù)為0.25-2份的硫黃加入高速攪拌機(jī)進(jìn)行預(yù)混合，預(yù)混合在50-90 °C條件下進(jìn)行，混合時(shí)間3-5min ；
[0022]2)共混，將混合好的廢輪胎膠粉采用開煉機(jī)或密煉機(jī)與重量份數(shù)為5-20份的橡膠共混均勻制成共混物，并加入重量份數(shù)為0.25-1.5份的促進(jìn)劑和重量份數(shù)為0.25-2份的硫黃；
[0023]3)硫化成型，將共混物加入平板硫化劑模壓成型硫化，硫化溫度150_180°C，壓力10-15MPa，硫化時(shí)間 15-25min。
[0024]通過加入加工助劑，在物料混合的過程中，加工助劑溶脹會對膠粉顆粒產(chǎn)生溶脹作用，增大橡膠大分子鏈的鏈間距，并將促進(jìn)劑和硫黃攜帶進(jìn)入膠粉顆粒的內(nèi)部；由于預(yù)混合在加熱條件下進(jìn)行，膠粉會在熱作用下產(chǎn)生自由基和活性端，加工助劑的加入可以及時(shí)的對膠粉的活性端進(jìn)行封端，防止其發(fā)生催化氧化反應(yīng)；在混煉的過程中，由于膠粉被加工助劑溶脹，橡膠會在應(yīng)力作用下逐漸浸潤到被加工助劑溶脹的膠粉內(nèi)部，同時(shí)與混煉中加入硫化體系均勻混合；在硫化過程，膠粉表面以及浸潤到膠粉內(nèi)部的橡膠會與膠粉表面以及內(nèi)部的不飽和鍵發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，同時(shí)自身發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)；與此同時(shí)，滲透入膠粉內(nèi)部的加工助劑上的不飽和鍵與橡膠和膠粉上的不飽和鍵反應(yīng)，同時(shí)接枝于橡膠和膠粉中，提高交聯(lián)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性、同時(shí)增強(qiáng)互穿交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)之間的結(jié)合力。
[0025]優(yōu)選的，所述制備共混物采用密煉機(jī)進(jìn)行共混處理；
[0026]首先加入經(jīng)過預(yù)混合處理的膠粉，隨后加入重量份數(shù)為5-20份的橡膠，在溫度50-90°C、轉(zhuǎn)速20-30r/min條件下共混3_7min，隨后加入重量份數(shù)為0.25-1.5份的促進(jìn)劑和重量份數(shù)為0.25-2份的硫黃，共混3-5min后排料。
[0027]優(yōu)選的，所述制備共混物采用開煉機(jī)進(jìn)行共混處理；
[0028]首先加入經(jīng)過預(yù)混合處理的膠粉，隨后加入重量份數(shù)為5-20份的橡膠，在常溫、輥距0.5-1.2mm的條件下共混2-4min，隨后加入重量份數(shù)為0.25-1.5份的促進(jìn)劑和重量份數(shù)為0.25-2份的硫黃，混煉2-3min排料。
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