專利名稱：充炭黑膏狀再生橡膠及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膏狀再生橡膠及制作方法。特別是一種充炭黑膏 狀再生橡膠及制備方法。
技術(shù)背景-
開展廢舊橡膠資源的回收利用，是實施可持續(xù)發(fā)展、保障經(jīng)濟增 長的重大措施之一；是變廢為寶，化害為利，防治廢舊橡膠污染，保
護環(huán)境的重要途徑。
我國是消耗橡膠的大國，再生橡膠和廢膠粉作為橡膠的補充資源， 是我國橡膠工業(yè)不可缺少的主要原材料之一。
為了對廢舊橡膠進行綜合利用，膏狀再生橡膠的應(yīng)用被引進到橡 膠工業(yè)中。膏狀再生橡膠以廢硫化膠粉和其他硫化膠粉為主要原料， 以石蠟油和固體古馬隆為溶劑，在催化劑和助催化劑存在下，熱解聚 硫化膠粉并溶于溶劑中制得的膏狀再生橡膠。它不僅可以減去制備再 生橡膠工藝中的后期捏煉和精煉工藝，生產(chǎn)工藝簡單，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定， 物理機械性能高，并且，膏狀再生橡膠在橡膠膠料中易分散均勻。
炭黑作為橡膠制品的補強劑，是橡膠工業(yè)不可缺少的原材料之一， 炭黑不僅能提高橡膠制品的強度，并賦予制品以耐磨耗，耐撕裂，耐 熱，耐寒，耐油及某些特殊性能，延長制品的使用壽命。
由于炭黑在橡膠中作用的基本物理化學(xué)性質(zhì)是以炭黑的比表面積
(即炭黑粒子的粒徑)和炭黑的PH值來表示的；炭黑的比表面積愈大， 即炭黑粒子的粒徑愈小，所制得橡膠制品的抗撕裂、耐磨耗性能就愈 高。而炭黑比表面積的增大，會使混煉時能量的消耗量增大，同時， 軋制膠料時放出的熱量增大，導(dǎo)致硫化膠的彈性性能下降。因此，橡
膠工業(yè)中使用的炭黑粒徑一般在11-500nm之間，其粒徑小，重量輕，
致使軋制膠料時污染嚴(yán)重，即使有的企業(yè)使用密煉機進行混煉，或安 裝吸塵裝置，污染問題目前尚得不到完全解決。目前，在膏狀再生橡膠的使用中，在膏狀再生橡膠與生膠混煉時 加入補強劑炭黑，由于炭黑粒子的粒徑小，重量輕，混煉時存在炭黑 的飛揚污染問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種充炭黑膏狀再生橡膠及制備方法。它是一種 將補強劑炭黑與膏狀再生橡膠結(jié)合后制得的充炭黑膏狀再生橡膠及制 備方法，該方法不僅可以減去再生橡膠生產(chǎn)工藝中的捏煉和精煉等后 期加工工藝，生產(chǎn)工藝簡單，節(jié)約能源，并且，將充炭黑膏狀再生橡 膠用于橡膠加工時，與生膠混煉時不再加入碳黑，減少環(huán)境污染，提 高了所得橡膠制品的物理機械性能。
本發(fā)明的技術(shù)方案
一，配方
以20-50目的廢硫化膠粉為基礎(chǔ)量，各組份的重量比為
20-50目的廢硫化膠粉 100份
燃料油 50-90份
固體古馬隆 8-20份
鄰苯二甲酸酐 2-5份
間苯二酚 0.1-1份
炭黑 60-100份 其中，
燃料油為松焦油或氧化妥爾油或煤焦油。 固體古馬隆為固體苯并呋喃茚樹脂。
炭黑為高耐磨炭黑或通用爐黑炭黑；高耐磨炭黑的粒徑在26-30nm 之間，通用爐黑炭黑的粒徑在49-60nm之間。 二，制作工藝
將20-50目的廢硫化膠粉加入解聚器中，依次加入燃料油，固體 古馬隆，鄰苯二甲酸酐，間苯二酚后，以10-50轉(zhuǎn)/分的速度進行攪 拌；在溫度160-200°C，壓力0. 5-0. 7MPa條件下，反應(yīng)2-3小時后， 降溫至100-150°C;在30-60分鐘內(nèi)分3-5次將炭黑加入后，以高速 200轉(zhuǎn)/分以上的轉(zhuǎn)速攪拌0.5-2分鐘，然后降溫放料，即得到充炭黑 膏狀再生橡膠。
本發(fā)明的運作原理及積極效果本發(fā)明的反應(yīng)機理是依照浸潤理論制取充炭黑膏狀再生膠，是一 種物理化學(xué)結(jié)合的方法，它可以使膏狀再生膠在炭黑表面分子間力的 作用下均勻分布。膏狀再生膠與各種炭黑彼此接觸邊緣的表面張力的 大小決定相互間的浸潤程度，如果沒有相互的浸潤，就不存在補強。
炭黑與膏狀再生橡膠的平衡關(guān)系可用下式表示
G 2 : 3 —(T 1 : 3 COS G =(J 1 : 2
其中，
(J 2 : 3為炭黑和空氣之間的表面張力； O 1:3為炭黑與膏狀再生膠之間的表面張力； O 1:2膏狀再生膠與空氣之間的的表面張力； e為液相與固相之間界面的的邊緣角；
當(dāng)液相與固相之間不浸潤時，cji:2xj2:3， wijo>cose>-1，
炭黑與膏狀再生橡膠互不相溶；
當(dāng)液相與固相之間不完全浸潤時，O 1:2>(J 2:3-O 1:3，則1> COS 0>0，炭黑與膏狀再生橡膠之間則相溶不完全；
當(dāng)液相與固相之間完全浸潤的情況下,O 2:3-(J 1:3 = 0 1:2，
cose= + i， e=o,炭黑與膏狀再生橡膠的結(jié)合呈互相相溶狀態(tài)，。
本發(fā)明中，采用將燃料油，固體古馬隆，鄰苯二甲酸酐，間苯二
酚等配合劑作為溶劑，催化劑和助催化劑，與20-50目的非硫化膠粉 在低速攪拌和160-200°C， 0.5-0.7Mpa的壓力下，反應(yīng)2小時制備膏 狀再生膠的工藝；采用粒徑小的高耐磨炭黑或通用爐黑炭黑為補強劑； 采用將炭黑分3-5次逐漸加入解聚器的加入方式以及在100-15(TC的 溫度下，以高速200轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌0.5-2分鐘的工藝，使得0 2:3 -O 1 : 3趨近于CJ 1 : 2,提高了炭黑與膏狀再生橡膠之間的浸潤程度，使 之互相相溶。
并且，本發(fā)明中使用的燃料油為活化物質(zhì)，屬于極性基的軟化劑， 在補強方面起著特殊的作用，其極性基被炭黑粒子的表面吸附著，炭 黑粒子與極性基的親附，可以得到與膏狀再生橡膠粘附和分散的較好 的親液絡(luò)合物，由于炭黑與膏狀再生橡膠的表面粘附力比膏狀再生橡 膠分子之間的結(jié)合力要大得多，因此，炭黑與膏狀再生橡膠的結(jié)合可 以以拌合完成，可以減去捏煉和精煉等后期加工工藝。
6所制得的充炭黑膏狀再生橡膠表面細膩，與生膠的相溶性好，在 膠料中易分散均勻。將它用于橡膠加工時，與生膠混煉時不需加入碳 黑，解決了混煉中炭黑飛揚的環(huán)境污染問題，提高了所得橡膠制品的 物理機械性能。并且在不影響混合膠料質(zhì)量的情況下，可以在充炭黑 膏狀再生橡膠中加大炭黑的用量，相應(yīng)地降低成本。
本發(fā)明所制充炭黑膏狀再生橡膠與高溫動態(tài)脫硫制造的再生橡膠 相比，具有以下積極效果
1，在橡膠中分散良好；
2，不用添加足夠的軟化劑，也可以提高膠料的操作性能。
3，可以降低生熱量，提高橡膠制品的物理機械性能。
4，在相同性能指標(biāo)下，可以降低制品的成本。
5，可以改善工藝加工性能，保證所得橡膠制品的物理機械性能。
綜上所述，本發(fā)明是一種充炭黑膏狀再生橡膠及制備方法。它是 一種將補強劑炭黑與膏狀再生橡膠結(jié)合后制得的充炭黑膏狀再生橡膠 及制備方法，該方法不僅可以減去再生橡膠生產(chǎn)工藝中的捏煉和精煉 等后期加工工藝，生產(chǎn)工藝簡單，節(jié)約能源，并且，將充炭黑膏狀再 生橡膠用于橡膠加工時，與生膠混煉時不再加入碳黑，減少環(huán)境污染， 提高了所得橡膠制品的物理機械性能。
具體實施例方式
實施例1
將廢舊橡膠粉碎后，制得20目的廢硫化膠粉，按照以下配方備料
20目廢硫化膠粉 100kg
松焦油 90 kg
固體古馬隆 18 kg
鄰苯二甲酸酐 5 kg
間苯二酚 0.5 kg
高耐磨炭黑 80 kg
總計 293.5 kg
將20目的廢硫化膠粉100kg加入立式解聚器中，依次加入松焦油 90 kg,固體古馬隆18kg，鄰苯二甲酸酐5kg，間苯二酚0.5kg后， 封閉加料口，以30轉(zhuǎn)/分的速度進行攪拌，并逐步升溫，在溫度200 °C，壓力O. 5MPa條件下，反應(yīng)2. 5小時后，降溫至12(TC，在50分鐘內(nèi)沿加料口分三次加入高耐磨炭黑80 kg，混合均勻后，以高速200 轉(zhuǎn)/分以上的轉(zhuǎn)速攪拌1分鐘，然后降溫放料，即得到充炭黑膏狀再 生橡膠。
將所制得的充炭黑膏狀再生橡膠與天然橡膠、合成橡膠并用制作 橡膠制品，其配方重量百分比為
天然橡膠(三號膠)12kg
順丁橡膠12 kg
充高耐磨炭黑的充炭黑膏狀再生橡膠20 kg
氧化鋅3 kg
硬脂酸lkg
松焦油2 kg
促進劑Mlkg
防老劑A1.5 kg
促進劑TT0.8 kg
硫磺1.7 kg
總計55 kg
將上述配方經(jīng)過密煉，混煉，出片后，在溫度為143
硫化
時間為lOmin的硫化條件下完成硫化過程。
經(jīng)檢測，所得制品的物理機械性能良好，檢測指標(biāo)為 拉伸強度 (Mpa ) 7.8
扯斷伸長率(％) 硬度(邵氏A) 密度(g/m3 ) 實施例2
將廢舊橡膠粉碎后:
20目廢硫化膠粉
氧化妥爾油
固體古馬隆
鄰苯二甲酸酐
間苯二酚
通用爐黑炭黑
總計
500 55
1.16。
制得20目的廢硫化膠粉，按照以下配方備料:
100kg 90 kg 18 kg 5 kg 0.5 kg 80 kg 293.5 kg
8將20目的廢硫化膠粉100kg加入立式解聚器中，依次加入氧化妥 爾油90kg，固體古馬隆18kg，鄰苯二甲酸酐5kg，間苯二酚0.5kg 后，封閉加料口，以20轉(zhuǎn)/分的速度進行攪拌，并逐步升溫，在溫度 200°C，壓力O. 7MPa條件下，反應(yīng)2.0小時后，降溫至120'C,在50 分鐘內(nèi)沿加料口分三次加入通用爐黑炭黑80kg，混合均勻后，以高速 200轉(zhuǎn)/分以上的轉(zhuǎn)速攪拌0.5分鐘，然后降溫放料，即得到充炭黑膏 狀再生橡膠。
將所制得的充炭黑膏狀再生橡膠與天然橡膠、合成橡膠并用制作 橡膠制品，其配方重量比為 天然橡膠(三號膠) 順丁橡膠
充通用爐黑的充炭黑膏狀再生橡膠 輕質(zhì)碳酸鈣 氧化鋅 促進劑DM 促進劑M 促進劑D 液體古馬隆 硫磺 總計
將上述配方經(jīng)過密煉，混煉，出片后
件下完成硫化過程。
經(jīng)檢測，所得制品的物理機械性能性能良好，檢測指標(biāo)為
10 kg 20 kg 3 kg 2.5 kg lkg 0.8kg 0.2kg 4kg lkg 55.5kg
在0.3 MpaX8min硫化條
拉伸強度(Mpa ) 扯斷伸長率(％) 硬度(邵氏A) 屈撓(萬次/E) 磨耗量(cm3/1.61Km)
11.4 435 68 4.3 0.67c
9
權(quán)利要求
1，一種充炭黑膏狀再生橡膠，其特征在于它是以20-50目的廢硫化膠粉為基礎(chǔ)量，各組份的重量比為20-50目的廢硫化膠粉 100份燃料油50-90份固體古馬隆8-20份鄰苯二甲酸酐 2-5份間苯二酚 0.1-1份炭黑 60-100份。
2，根據(jù)權(quán)利要求1所述充炭黑膏狀再生橡膠制備方法，其特征在 于燃料油為松焦油或氧化妥爾油或煤焦油。
3，根據(jù)權(quán)利要求1所述充炭黑膏狀再生橡膠制備方法，其特征在 于炭黑為高耐磨炭黑或通用爐黑炭黑。
4， 一種充炭黑膏狀再生橡膠的制作方法，其特征在于一，配方以20-50目的廢硫化膠粉為基礎(chǔ)量，各組份的重量比為20-50目的廢硫化膠粉 100份燃料油 50-90份固體古馬隆 8-20份鄰苯二甲酸酐 2-5份間苯二酚 0.1-1份炭黑 60-100份；二，制作工藝將20-50目的廢硫化膠粉加入解聚器中，依次加入燃料油，固體 古馬隆，鄰苯二甲酸酐，間苯二酚后，以10-50轉(zhuǎn)/分的速度進行攪 拌，在溫度160-200°C，壓力0. 5-0. 7MPa條件下，反應(yīng)2-3小時后， 降溫至100-150°C，在30-60分鐘內(nèi)分3-5次將炭黑加入后，以高速 200轉(zhuǎn)/分以上的轉(zhuǎn)速攪拌0.5-2分鐘，然后降溫放料，即得到充炭黑 膏狀再生橡膠。
5，根據(jù)權(quán)利要求4所述充炭黑膏狀再生橡膠制備方法，其特征在于燃料油為松焦油或氧化妥爾油或煤焦油。
6，根據(jù)權(quán)利要求4所述充炭黑膏狀再生橡膠制備方法，其特征在 于炭黑為高耐磨炭黑或通用爐黑炭黑。
全文摘要
充炭黑膏狀再生橡膠及制備方法。涉及膏狀再生橡膠及制作方法。該方法不僅可以減去再生橡膠生產(chǎn)工藝中的捏煉和精煉等后期加工工藝，并且，用于橡膠加工時，與生膠混煉時不再加入碳黑，減少環(huán)境污染，提高了所得橡膠制品的物理機械性能。以20-50目的廢硫化膠粉為基礎(chǔ)量100份，各組份的重量比為燃料油50-90份，固體古馬隆8-20份，鄰苯二甲酸酐2-5份，間苯二酚0.1-1份，炭黑60-100份。將廢硫化膠粉加入解聚器中，依次加入燃料油，固體古馬隆，鄰苯二甲酸酐，間苯二酚后，以10-50轉(zhuǎn)/分的速度進行攪拌，在溫度160-200℃，壓力0.5-0.7MPa條件下，反應(yīng)2-3小時后，降溫至100-150℃，在30-60分鐘內(nèi)分3-5次將炭黑加入后，以高速200轉(zhuǎn)/分以上的轉(zhuǎn)速攪拌0.5-2分鐘，然后降溫放料。用于制作橡膠制品，回收利用廢舊橡膠。
文檔編號C08L21/00GK101456981SQ20071015096
公開日2009年6月17日 申請日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月12日
發(fā)明者劉新酉, 張子宏, 涵 楊, 費學(xué)寧, 巍 邵, 鄭宏祥 申請人:天津市亞騰達橡塑制品發(fā)展有限公司