利用回收輪胎脫硫橡膠粉末和木粉制備的復(fù)合材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料及其改性領(lǐng)域，更具體涉及一種利用回收輪胎脫硫橡膠粉 末和木粉制備的復(fù)合材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展以及私人汽車的普及，每年會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄輪胎。廢棄輪 胎回收橡膠的利用目前主要有高溫裂解，作為燃料回收，也有將廢棄輪胎回收橡膠破碎成 膠粉摻入瀝青、水泥用來(lái)鋪設(shè)道路，這些回收方法附加價(jià)值很低。還有人用高溫動(dòng)態(tài)脫硫技 術(shù)把輪胎回收膠料脫硫后再利用，但是高溫脫硫污染嚴(yán)重，回收得到的膠料臭味難聞，難以 推廣應(yīng)用。回收輪胎經(jīng)過(guò)無(wú)污染的真空脫硫技術(shù)處理獲得的回收橡膠無(wú)氣味，可以采用注 射成型加工。
[0003]木粉是生物質(zhì)材料加工過(guò)程產(chǎn)生的廢棄物，主要含有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素 等天然高分子組分，富含羥基與酚羥基，不容易和非極性的高分子材料復(fù)合。木粉_橡膠復(fù) 合材料是指以植物纖維(木粉，竹粉，稻殼或秸桿粉末)和回收輪胎脫硫橡膠為基本原料，添 加相應(yīng)的助劑，通過(guò)擠出，壓制或注射成型制得的一種復(fù)合材料。木粉_橡膠復(fù)合材料，成本 低、防蟲(chóng)防腐，易于加工，因其兼具木材和橡膠的優(yōu)良性能，以及對(duì)環(huán)境友好、可回收利用的 特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于地板、柵欄，車船用材，橡膠運(yùn)動(dòng)場(chǎng)跑道材料等諸多領(lǐng)域。
[0004] 本發(fā)明利用回收輪胎脫硫橡膠經(jīng)過(guò)無(wú)污染真空脫硫工藝破壞橡膠三維結(jié)構(gòu)，適當(dāng) 地降低了分子量，采用天然生物質(zhì)廢棄物粉末與回收脫硫橡膠粉末經(jīng)過(guò)注射機(jī)復(fù)合射出， 制備復(fù)合材料;通過(guò)兩種原料的復(fù)合，木粉-橡膠復(fù)合材料的某些力學(xué)性能和加工性能得到 改善，為回收輪胎橡膠、廢棄生物質(zhì)原料木粉的高附加值利用開(kāi)辟了新的途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用回收輪胎脫硫橡膠粉末和 木粉制備的復(fù)合材料。所制得的木粉-橡膠復(fù)合材料成本低、防蟲(chóng)防腐，易于加工，兼具木材 和橡膠的優(yōu)良性能，對(duì)環(huán)境友好、可回收利用等，可廣泛應(yīng)用于地板、柵欄，車船用材等諸多 領(lǐng)域。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種利用回收輪胎脫硫橡膠粉末和木粉制備的復(fù)合材料，其原料組成按重量份數(shù)計(jì)為： 回收輪胎脫硫橡膠粉末 1 〇〇份， 木粉 5-50份， 木粉表面處理劑 2-15份， 氯化橡膠 1-30份， 引發(fā)劑 0.5-3.0份， 硫化劑 0.05-0.08份。
[0007] 所述的回收輪胎脫硫橡膠粉末是將回收輪胎經(jīng)過(guò)真空脫硫技術(shù)處理獲得的。
[0008]所述的木粉是將生物質(zhì)材料經(jīng)過(guò)機(jī)械粉碎，過(guò)80-200目篩，獲得的粉末。
[0009 ]所述的生物質(zhì)材料包括木材、竹材、稻殼和秸桿。 所述的木粉表面處理劑是異氰酸酯、硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑或硬脂 酸中的一種或多種。
[0010] 所述的氯化橡膠是利用回收輪胎脫硫橡膠粉末經(jīng)過(guò)氯化制得的含氯量大于15wt% 的氯化橡膠;具體制備方法見(jiàn)申請(qǐng)?zhí)枮?01410821944.5的中國(guó)專利申請(qǐng)。
[0011] 所述的引發(fā)劑是過(guò)氧化苯甲酰、二叔丁基過(guò)氧化物或偶氮二異丁腈。
[0012] 所述的硫化劑是三烯丙基異三聚氰酸酯或間苯撐雙馬來(lái)酰亞胺。
[0013] -種制備如上所述的復(fù)合材料的方法，具體步驟為： 1) 將木粉在1〇〇°C烘箱真空干燥3-5小時(shí)； 2) 將步驟1)干燥好的木粉和木粉表面處理劑加入到高速混合機(jī)，再加熱升溫至80°C， 高速攪拌混合;所述的高速為攪拌速度2 1000 r/min; 3) 將回收輪胎脫硫橡膠粉末，步驟2)改性木粉，氯化橡膠，引發(fā)劑和硫化劑一起加入混 合機(jī)，高速混合l〇min;所述的高速為攪拌速度2 1000 r/min; 4) 將步驟3)的混合物料放入塑膠注射成型機(jī)(M-650BSL-SJ)，升溫至85-95°C，維持10-15min，注射機(jī)各段溫度從料筒到口模依次為160°C，163°C，165°C，射出制備顆粒狀脫硫橡 月父 -木粉復(fù)合材料； 5) 將步驟4)制得的顆粒狀脫硫橡膠-木粉復(fù)合材料壓膜，制成標(biāo)準(zhǔn)樣片，進(jìn)行材料力學(xué) 性能測(cè)試。
[0014]本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)： 1) 本發(fā)明所采用的主要原料是經(jīng)過(guò)無(wú)污染的真空脫硫技術(shù)得到的回收橡膠和生物質(zhì) 材料加工的廢棄物，為回收輪胎橡膠和生物質(zhì)廢棄物的高附加值利用開(kāi)辟了新的途徑； 2) 傳統(tǒng)的橡膠制品加工只能通過(guò)開(kāi)煉、密煉后再模壓成型，無(wú)法采用注射成型加工技 術(shù);本發(fā)明的木粉-橡膠復(fù)合材料中的橡膠組分是回收輪胎經(jīng)過(guò)無(wú)污染脫硫之后的粉末，脫 硫過(guò)程破壞了原有硫化橡膠的三維高分子的分子結(jié)構(gòu)，適當(dāng)?shù)亟档土朔肿恿?，使得這種橡 膠-木粉混合原料可以采用注射成型加工工藝，制備方法簡(jiǎn)單、高效； 3) 未經(jīng)改性的木粉-脫硫橡膠復(fù)合材料中，木粉纖維間由于氫鍵作用傾向于團(tuán)聚，難以 均勻地在脫硫橡膠基體中分散開(kāi)來(lái)，同時(shí)兩者界面的粘合性差，復(fù)合材料的力學(xué)性能和加 工性能均不理想;而本發(fā)明制備木粉-橡膠復(fù)合材料，預(yù)先對(duì)木粉進(jìn)行表面改性處理，又使 用氯化橡膠為非極性的橡膠粉末與富含羥基，酚羥基等極性基團(tuán)木粉的相容劑，促進(jìn)兩種 原料的復(fù)合;通過(guò)兩種原料的復(fù)合，木粉-橡膠復(fù)合材料的某些力學(xué)性能和加工性能得到 改善，可以依據(jù)材料使用的需要，選用適當(dāng)?shù)南鹉z木粉原料的配比，再適當(dāng)選用不同含氯量 的氯化橡膠或調(diào)整氯化橡膠的添加份額、改變加工工藝，制得的木粉-橡膠復(fù)合材料的力學(xué) 性能在一定區(qū)間內(nèi)變動(dòng)，得到性能不同的木粉-橡膠復(fù)合材料系列產(chǎn)品，拓展木粉-橡膠復(fù) 合材料的應(yīng)用領(lǐng)域； 4) 本發(fā)明所采用的原料不僅沒(méi)有污染環(huán)境，還可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益，成本低廉，可 減少石油化工或天然橡膠的用量，又充分利用生物質(zhì)廢棄物可再生資源，有利于低碳經(jīng)濟(jì)， 可持續(xù)發(fā)展； 5) 本發(fā)明的制備方法將對(duì)廢棄輪胎和生物質(zhì)廢棄物資源高附加值利用開(kāi)辟了新領(lǐng)域， 有助于解決廢棄輪胎和廢棄生物質(zhì)材料綜合利用的環(huán)保問(wèn)題，又能提高回收廢棄輪胎的經(jīng) 濟(jì)效益，可以進(jìn)一步降低高分子復(fù)合材料的成本;并且這種木粉-橡膠復(fù)合材料的加工工藝 簡(jiǎn)單、容易實(shí)施，改性效果良好。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 為進(jìn)一步公開(kāi)而不是限制本發(fā)明，以下結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0016] 制備方法為： 1) 將木粉在1〇〇°C烘箱真空干燥3-5小時(shí)； 2) 將步驟1)干燥好的木粉和木粉表面處理劑加入到高速混合機(jī)，再加熱升溫至80°C， 高速攪拌混合； 3) 將回收輪胎脫硫橡膠粉末，步驟2)改性木粉，氯化橡膠，引發(fā)劑和硫化劑一起加入混 合機(jī)，高速混合l〇min; 4) 將步驟3)的混合物料放入塑膠注射成型機(jī)(M-650BSL-SJ)，升溫至85-95°C，維持10-15min，注射機(jī)各段溫度從料筒到口模依次為160°C，163°C，165°C，射出制備顆粒狀脫硫橡 月父 -木粉復(fù)合材料； 5) 將步驟4)制得的顆粒狀脫硫橡膠-木粉復(fù)合材料壓膜，制成標(biāo)準(zhǔn)樣片，進(jìn)行材料力學(xué) 性能測(cè)試。
[0017]原料與儀器設(shè)備： 原料:制備氯化橡膠的原料一一無(wú)污染脫硫技術(shù)得到回收輪胎橡膠膠粉由上海德伴高 分子材料有限公司提供;氯化橡膠(含氯30%)，蕪湖融匯化工有限公司提供;木粉，福建閩侯華 峰材料有限公司；甲苯_2,4_二異氰酸酯(TDI)，AR上海試劑一廠;過(guò)氧化苯甲酰，山東鄒平恒 泰化工有限公司，二叔丁基過(guò)氧化物DTBP，東營(yíng)市海京化工有限公司；三烯丙基異三聚氰 酸酯或間苯撐雙馬來(lái)酰亞胺，江蘇華星新材料科技有限公司；其他添加劑:為工業(yè)品，市售。 [0018] 儀器設(shè)備：電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱:DHG-9036A，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；高速混 合機(jī):SHR-10A，張家港市輕工機(jī)械廠有限公司;M-650BSL-SJ塑膠注射成型機(jī)，日本住友重 機(jī)株式會(huì)社;CMT-4104型微機(jī)控制萬(wàn)能電子試驗(yàn)機(jī)，深圳新三思材料檢測(cè)有限公司，參照國(guó) 標(biāo)GB/T1040-2006測(cè)定拉伸強(qiáng)度，拉伸速率10mm/min ;參照國(guó)標(biāo)GB/T9341-2000測(cè)定彎曲強(qiáng) 度;硬度：紹爾A型硬度計(jì);粉末壓片機(jī)，F(xiàn)W-4A型，天津市拓普儀器有限公司；性能測(cè)試按 GB1040-2006測(cè)定拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率;所有試樣均經(jīng)過(guò)24 h時(shí)效處理后進(jìn)行測(cè)試。
[0019] 實(shí)施例1 添加脫硫橡膠重量1 〇%改性木粉的復(fù)合材料 一種利用回收輪胎脫硫橡膠粉末和木粉制備的復(fù)合材料，其原料組成按重量份數(shù)計(jì)為： 回收輪胎脫硫橡膠粉末 1 〇〇份， 木粉 10份， 木粉表面處理劑 0.5份， 氯化橡膠 10份， 引發(fā)劑 0.5份， 硫化劑 0.08份。
[0020]制備方法為： 1) 將100g木粉在100°C烘箱真空干燥4小時(shí)； 2) 將步驟1)干燥好的木粉和5g木粉表面處理劑加入到高速混合機(jī)，再加熱升溫至80 °C，1000 r/min攪拌混合； 3) 將1000