再生橡胶加工新工艺(转)

linshidewo

废轮胎的处理和再利用对环境保护至关重要。由于经济的压力和环保的原因，推动着废旧轮胎循环利用各种方法的开发。在这种情形下，本文介绍的De-Link加工工艺是众多循环利用技术中的一种。

在这项工作中使用的循环加工技术是Sekhar-Kormer-Sotnikova反应，称为De-link 加工工艺。此法通过机械剪切作用，使再生剂均匀包裹在废胶粉颗粒表面，经过浸润作用渗入胶粉颗粒中，来降低S-S交联键的键能，可有效地在短时间内解开S-S交联键，而不破坏S-C键和C-C键，从而使废胶粉恢复活性，转变为类似塑料的回收状态，并且保持原橡胶极高的物性。该方法再生还原的胶粉不用加任何硫化体系即可硫化。
0 [6 h/ ^" G0 v1 U0 p5 H9 f, w这项加工工艺没有通常处理的危害和风险，能够在制品的生产厂完成。用这种方法处理的废橡胶可以得到有商业价值的精细研磨粉末，这也是目前废橡胶利用的主要方式。这种胶粉可以通过常温下的机械研磨生产，或者低温的粉碎生产。这种粉末可以混入生胶，从而减少生产成本。

试验过程
+ {9 b& v2 T% [% T0 i
◆ 材料
# `, J/ N# j- f) B# ?, K  z
这项试验中用的混炼胶成分都是按照文献研究的要求选择的。使用的所有材料都是商业级的产品，并且没有经过净化就直接使用。De-Link R是一种具有专利权的反应物，来自英国的Guthrie Symington有限公司，标准的混炼胶配方在表1中列出，废橡胶循环利用的配方在表2中列出。在这项工作中，废橡胶循环利用分3个阶段完成，分别称为混炼胶NR-1、NR-2和NR-3。
6 ^# G7 Q: L( x! p2 a
" g$ u: N6 @% R! [3 P
# p' u& u* o1 E0 Y


2 l: H9 [6 F! x8 L# P! B◆ 胶粉

无论是作为一个整体没有被处理的、表面改性的还是脱硫的废橡胶加入一个混炼胶中，加工的第一步都是将废橡胶研磨成粉末状。这种加工可以在常温或低温的环境中进行。在任何一种条件下，生产非常精细的胶粉都是必要的。正如R.Kohler和J.O′Neill描述的，没有被处理的碎屑填充物粒径必须至少在40～60筛孔，或者更细。R.Kohler和J.O′Neill经过实验证明，胶粉粒子的大小对混炼胶拉伸强度几乎没有影响，但是使用较小粒径的胶粉能改进胶料扯断伸长率和门尼粘度。同时，他们也研究了粒径结构的影响。这项工作被完成，由于常温生产的胶粉有一个坚挺的表面，同时低温的胶粉由于具有平坦的平面和直线易碎结构，在自然状态下更容易结晶。两人总结出：脱硫胶粉的表面结构对硫化胶的最终性能没有影响，所以，绝大多数研磨方法的选择是可行的。
1 S/ z! b& E; X- k# @: {% P. ^( T
7 w# y! X: ?; x& }' O为了研究的目的，胶粉使用SPEX冷冻开炼机6800低温研磨获得，这是一个试验室用的低温开炼机，在开炼机研磨前，样品在-195℃的液氮中冷藏。这样低的温度，保护了材料的结构和成分，并且使研磨材料摆脱传统的开炼技术，是一种非常理想的加工过程。

  _5 D5 W! n" a- [电子程序控制整个冷却和研磨过程，经过预先冷却的开炼周期包括几个研磨阶段，由于需要重新冷却分为几个阶段，粉碎技术如下：

! M# p, }! a& V第一阶段：用一个带有进料斗和平行垫板切刀转子的切片机SM2000将硫化的橡胶片切成近似1×1mm的试片。
  i: L2 y, I. d
& n1 k; _! I7 C9 F第二阶段：橡胶试片在液氮环境中在冷冻开炼机上研磨。开炼机按照通用橡胶制品的要求配置。在研磨阶段，根据混炼胶NR-S、NR-1、NR-2的要求对设备的参数和设置进行调整。

◆ 粒径分布
" A! A. o& s: k$ S  B  A$ {
与常温研磨相比，低温研磨对粒径分布的要求更宽，因此确定橡胶的尺寸和粒径分布是重要的，以便每次生产的材料相似。这可以使用过滤筛振动器选择。
% o3 z& F. E% O8 i
混炼胶NR-1、NR-2和NR-3都有相似的粒径尺寸，使用尺寸30的筛子或者更细的筛子。
; v4 j! n+ K+ p( T! i) ?& L
$ _# V3 z9 p* M7 P3 ^◆ 胶粉脱硫
4 w- _/ X7 i# R! W' A6 [0 A3 z; ~
$ o$ m$ \, ]; J& ~冷冻粉碎的胶粉在两辊的开炼机上加入化学反应物进行脱硫，通常情况下，De-Link R的加入量依据聚合物材料的种类、容量以及原有废橡胶材料中的硫磺数量而定。脱硫过程是一个机械化学过程，依据Sekhar-Koymer-Sotnikova（SKS）反应，这种胶粉脱硫工艺称为De-Vulc。为确保胶粉脱硫的效果，加入加工助剂和低门尼粘度的生胶作为添加剂。见表4。
9 p6 c" s- Z( x7 G% u  [9 I
& T0 t" G& k% G7 C  r
◆ 混炼
: ~2 N! ~; [& F- M4 G$ M* I
* l& `, w; N  ?  n) V7 o所有的混炼胶在双驱动、双速比，尺寸为6×12的实验室开炼机上使用1：1.25的速比制备。
& n: E/ t2 l8 s
De-Vulc胶按如下方法制备，见表4。

胶粉按照每份50克的重量分成3部分，每一份胶粉均在相同的开炼机上，加入相同数量的De-Link R反应物，并使用相同的辊距进行混炼，辊筒用冷水冷却。混炼时间为7分钟。

3份已经被脱硫的胶粉放在一起，并且加入塑解剂Stroktul-NS60和天然胶继续混炼13分钟。

De-Vulc胶材料出片、冷却，并且准备和未被加工的生胶混合。
& R/ z, W0 L2 r: K
( f/ r( q! ]9 `: ~( d  F$ l混炼胶NR-S、NR-1和NR-2都使用如下技术制备，即未被加工的材料和De-Vulc硫化胶混炼2分钟，割刀并且过辊几次。然后，胶片出片，厚度为2.5毫米，取下冷却。
# {) }( Q' n* N% r! D
" t8 R" A; ~: d6 `" Y" U) r◆ 硫化
+ v4 ?0 G+ A  q8 C. X5 h
3 x3 S( `) `3 P  w3 T6 {混炼胶的硫化特性通过摆动圆盘硫化仪100测定，试验温度是140℃和150℃，转子的速度为60分钟。硫化性能见表5。
0 {4 A, i8 x' J( ?' i
$ ~: W% x$ e- [( j* H9 O, S从表5的数据分析，经过第一个循环阶段后，焦烧时间从5分钟降低到2分钟，在以后的几个阶段焦烧时间没有变化。


+ J1 o! P) E8 A试验程序
7 a2 H7 {' _) n: ?% c: \$ |! A
◆ 机械性能

为评定硫化胶机械性能，要进行强度、撕裂性能、硬度、压缩永久变形和回弹性等试验。试验试片经过模压硫化法制备，试验依据相关的实验标准进行。

' N8 l$ V4 i' S. `◆ 溶胶-凝胶分析
5 D1 w/ O1 c1 _% X4 z: g
方法包括确定小部分未交联的橡胶（溶胶）和交联橡胶（凝胶）的交联密度。假设溶胀是各向同性的。从溶胀试验中，线性溶胀比率、溶胶部分和溶胀的程度都能确定。

聚合物的体积依据如下公式:∮Pv=Vp/Vc
8 x5 E- }1 i& v1 N" |, U1 F
0 n+ z. Q6 V- y/ e  n/ {其中Vp表示聚合物的体积，Vc表示配方中所有成分的总体积。

% i# V: g4 N/ i不可抽出部分体积按如下公式计算，∮unex= Vc/Vp/Vc

有效的交联密度按Flory-Rehner公式，N=1/2Vs×ln(1-Vr)+Vr+xVr2/(Vr1/3-Vr/2)

delven

国内的厂家用的都是比较土的办法做出来的。

广寒居士

实际国内有工厂应用的吗？大概没有吧。

hghth

是个不错的文章，挺啊