專利名稱：一種采用雙螺桿擠出機(jī)脫硫再生硫化橡膠的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脫硫回收硫化橡膠的方法，尤其涉及一種采用雙螺桿擠 出機(jī)脫硫再生硫化橡膠的方法，屬于橡膠循環(huán)再生領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國是世界上最大的橡膠消耗國，廢舊橡膠的產(chǎn)生量也位居世界首位， 這些廢舊橡膠大約70%具有可再生利用價(jià)值。
作為再生工藝，大體上可以分為3類化學(xué)再生、物理再生和生物再生。
化學(xué)再生是利用化學(xué)助劑，如有機(jī)二硫化物(DD)、硫醇、堿金屬等，在一 定溫度下，借助機(jī)械力定向催化裂解橡膠交聯(lián)鍵，并使斷裂點(diǎn)穩(wěn)定，達(dá)到再 生目的。在公開的文獻(xiàn)中，(Masaaki Kojima， Mastoshi Tosaka， Yuko Ikeda. Chemical recycling of sulfbr-curednatural rubber using supercritical carbon dioxide [J]. Green Chemistry, 2004(6):84-89.)報(bào)道了硫化的、較短時(shí)間處理 的天然橡膠，在超臨界C02流體中，DD作脫硫試劑，180°C、 10Mpa的高壓 反應(yīng)釜中脫硫60min后逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榭衫玫脑偕z。脫硫的橡膠比天然橡膠 有稍高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，所得再生膠結(jié)構(gòu)主要為聚l，4-異戊二烯。但 該過程所用到的高壓設(shè)備多、危險(xiǎn)性高、費(fèi)用大，操作過程復(fù)雜、速度慢且 不能連續(xù)生產(chǎn)。
物理再生是利用外加能量，如力、熱-力、冷-力、微波、超聲波、射線 能等，使交聯(lián)橡膠的三維網(wǎng)絡(luò)破碎，形成具有流動(dòng)性的再生膠。 CN200610112039.8公開了一種利用微波脫硫后再用雙螺桿擠出機(jī)對(duì)脫硫橡 膠進(jìn)行塑化、降溫的橡膠再生方法。該方法將已硫化橡膠經(jīng)過粉碎、篩選、磁選后先經(jīng)過微波爐進(jìn)行微波脫硫，脫硫后由微波爐出料口直接進(jìn)入擠出機(jī) 喂料口，通過擠出機(jī)進(jìn)行塑化、降溫、過濾，最后得到脫硫再生膠。該方法 生產(chǎn)過程中由于微波高能輻射使膠粉內(nèi)部積累能量過高，膠粉碳化、微波耗 能大、易產(chǎn)生輻射、成本高、適應(yīng)范圍窄且連續(xù)生產(chǎn)困難。
生物再生是硫化膠的硫交聯(lián)鍵在微生物的作用下發(fā)生斷裂或者脫硫，使
廢橡膠得以重新具有可加工性，在美國專利(US5677354、 US5891926)中 公開了利用生物技術(shù)反應(yīng)來進(jìn)行脫硫再生的方法。生物再生法雖然脫硫效果 不錯(cuò)，但是這種方法需要復(fù)雜的設(shè)備、大面積的場地和過長的操作時(shí)間。
因此，尋找一種方法，在有效脫硫解聚廢舊橡膠的同時(shí)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程簡 單安全、低能耗、低成本、無污染已成為當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用雙螺桿擠出機(jī)脫硫再生硫化橡膠的方法， 采用物理化學(xué)聯(lián)動(dòng)的方法再生廢舊硫化橡膠，通過雙螺桿擠出機(jī)附以適當(dāng)?shù)?脫硫再生劑使廢舊硫化橡膠快速脫硫再生。本發(fā)明的方法可以替代傳統(tǒng)高 溫、高壓脫硫罐的作用，在保障有效脫硫解聚廢舊橡膠的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)工藝的 安全、簡單、連續(xù)、節(jié)能、環(huán)保。
本發(fā)明一種采用雙螺桿擠出機(jī)脫硫再生硫化橡膠的方法，將廢舊硫化膠 粉與再生劑經(jīng)充分?jǐn)嚢琛⒒旌暇鶆蚝?，加入第一臺(tái)雙螺桿擠出機(jī)(直徑D-60， 長徑比L/D-30，壓縮比=3，轉(zhuǎn)速=100 400轉(zhuǎn)/分)中加壓，通過順、逆多 段加壓混合，使溫度達(dá)到200 230'C，壓力達(dá)到2 3Mpa后，通過機(jī)頭直 接側(cè)向?qū)拥降诙_(tái)雙螺桿擠出機(jī)(D-50， L/D=30，壓縮比=3，轉(zhuǎn)速=100 400轉(zhuǎn)/分)，進(jìn)行二次加壓、加溫，達(dá)到250 30(TC，壓力達(dá)到3 5Mpa， 即得到所制備的脫硫再生橡膠。
所述的再生劑為下列物質(zhì)的混合物古馬隆、松焦油或松香或兩者的混 合物、苯基硫醇與正丁氨的混合物或多烷基苯酚二硫化物與二烯丙基二硫的
4混合物、及水。再生劑的加入量以膠粉與古馬隆、松焦油或松香或兩者的混 合物、苯基硫醇與正丁氨的混合物或多垸基苯酚二硫化物與二烯丙基二硫的 混合物、及水的質(zhì)量比為100: 1-3: 1-12: 1-12: 5-15為宜。其中苯基硫醇 與正丁氨的混合物中苯基硫醇與正丁氨的質(zhì)量比最好為1: 2-3;多烷基苯酚 二硫化物與二烯丙基二硫的混合物中多垸基苯酚二硫化物與二烯丙基二硫 的質(zhì)量比最好為1: 0.5-5。
上述方法中廢舊硫化膠粉的粒徑最好為1 10mm，以達(dá)到較好的脫硫 效果。
上述方法中廢舊硫化膠粉與再生劑最好在80 100'C條件下進(jìn)行攪拌混
合o
本發(fā)明的方法通過雙螺桿的擠壓作用來實(shí)現(xiàn)高溫高壓的脫硫環(huán)境，從而 替代高溫高壓反應(yīng)釜，使再生劑充分滲透至廢舊硫化膠粉中，從而打斷橡膠 的交聯(lián)鍵，實(shí)現(xiàn)硫化橡膠快速、完全、勻化的脫硫再生。
本發(fā)明采用雙螺桿擠出機(jī)作為加工設(shè)備，方法簡單、成本低，使廢舊硫 化橡膠在普通的加工車間就能進(jìn)行脫硫再生。采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的再生 橡膠可以與原膠料混合使用生產(chǎn)輪胎，在不影響輪胎使用性能的前提下，普
通再生膠粉在新輪胎膠料中的摻入量一般僅為10質(zhì)量份，本發(fā)明得到的脫硫 再生膠粉的加入量可達(dá)20質(zhì)量份以上。若按輪胎每年用膠200萬噸，膠粉摻 入量20份計(jì)算，再生膠粉的年需求量可達(dá)40萬噸左右。以該種方法生產(chǎn)的再 生橡膠還可以制造柔軟耐磨的膠鞋。若按我國膠鞋年產(chǎn)量60億雙，每雙鞋摻 用脫硫再生橡膠50g計(jì)算，膠粉的年需求量就在30萬噸左右。因此，本發(fā)明 具有廣闊的應(yīng)用及工業(yè)化前景。
本發(fā)明利用兩臺(tái)高壓縮比高耐磨的雙螺桿擠出機(jī)直接對(duì)接后，通過雙螺 桿的作用來實(shí)現(xiàn)高溫高壓，從而替代高溫高壓反應(yīng)釜，使再生劑充分滲透至 廢舊膠粉中，從而打斷橡膠的交聯(lián)鍵，實(shí)現(xiàn)橡膠的脫硫再生。并且，再生橡膠的拉伸強(qiáng)度與傳統(tǒng)脫硫方法得到的再生膠相比可從10MPa提高到16MPa 以上，伸長率由390%提高到現(xiàn)在的500%以上。同傳統(tǒng)脫硫工藝相比本發(fā)明 的方法連續(xù)、安全、快捷、廢氣排放少且脫硫均勻。 以下結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l:以古馬隆2份(實(shí)施中所說的份均指質(zhì)量份)、松焦油8份、
苯基硫醇4份、正丁氨5份、水IO份的混合物為再生劑，將粒徑為10mm 的廢舊硫化膠粉100份，在高速攪拌機(jī)(1500轉(zhuǎn)/分)中與再生劑在IOO'C 下混合均勻，然后通過供料裝置加入第一臺(tái)雙螺桿擠出機(jī)(D=60， L/D=30， 壓縮比=3，以下實(shí)施例中均采用此型號(hào)的擠出機(jī))轉(zhuǎn)速=100轉(zhuǎn)/分中，加壓、 通過順、逆多段加壓混合，使溫度達(dá)到20(TC，壓力達(dá)到2Mpa后，通過機(jī) 頭直接側(cè)向?qū)拥降诙_(tái)雙螺桿擠出機(jī)(D=50， L/D=30，壓縮比=3，以下 實(shí)施例中均采用此型號(hào)的擠出機(jī))轉(zhuǎn)速=200轉(zhuǎn)/分，進(jìn)行二次加壓、加溫， 達(dá)到250'C，壓力達(dá)到3Mpa，即得到所制備的脫硫再生橡膠，其性能如下 拉伸強(qiáng)度19.24MPa，撕裂強(qiáng)度36.72KN/m，斷裂伸長率572.71%,門尼粘 度59.80。
原始膠樣性能拉伸強(qiáng)度29.03MPa，撕裂強(qiáng)度42.31KN/m，斷裂伸長 率690.49%,門尼粘度77.25。
實(shí)施例2:以古馬隆1份、松焦油10份、苯基硫醇3份、正丁氨7份、 水5份的混合物為再生劑，將粒徑為6mm的廢舊硫化膠粉100份，在高速 攪拌機(jī)(1500轉(zhuǎn)/分)中與再生劑在90。C下混合均勻，然后通過供料裝置加 入第一臺(tái)雙螺桿擠出機(jī)(轉(zhuǎn)速=150轉(zhuǎn)/分)中加壓、通過順、逆多段加壓混 合，使溫度達(dá)到220。C，壓力達(dá)到2.5Mpa后，通過機(jī)頭直接側(cè)向?qū)拥降?二臺(tái)雙螺桿擠出機(jī)(轉(zhuǎn)速=300轉(zhuǎn)/分)，進(jìn)行二次加壓、加溫，達(dá)到280。C， 壓力達(dá)到4Mpa,即得到所制備的脫硫再生橡膠，其性能如下拉伸強(qiáng)度18.48MPa，撕裂強(qiáng)度35.91KN/m，斷裂伸長率567.35%，門尼粘度58.74。
原始膠樣性能拉伸強(qiáng)度29.03MPa，撕裂強(qiáng)度42.31KN/m，斷裂伸長 率690.49°/。，門尼粘度77.25。
實(shí)施例3:以古馬隆3份、松焦油5份、苯基硫醇1份、正丁氨2份、 水15份的混合物為再生劑，將粒徑為lmm的廢舊硫化膠粉100份，在高速 攪拌機(jī)(1500轉(zhuǎn)/分)中與再生劑在80'C下混合均勻，然后通過供料裝置加 入第一臺(tái)雙螺桿擠出機(jī)(轉(zhuǎn)速=170轉(zhuǎn)/分)中加壓、通過順、逆多段加壓混 合，使溫度達(dá)到230'C，壓力達(dá)到3Mpa后，通過機(jī)頭直接側(cè)向?qū)拥降诙?臺(tái)雙螺桿擠出機(jī)(螺桿轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分)，進(jìn)行二次加壓、加溫，達(dá)到30(TC， 壓力達(dá)到5Mpa，即得到所制備的脫硫再生橡膠，其性能如下拉伸強(qiáng)度 16.26MPa，撕裂強(qiáng)度30.17KN/m，斷裂伸長率535.51%，門尼粘度53.28。
原始膠樣性能拉伸強(qiáng)度29.03MPa，撕裂強(qiáng)度42.31KN/m，斷裂伸長 率690.49%，門尼粘度77.25。
實(shí)施例4:以松焦油IO、松香2份、二烯丙基二硫10份、多烷基苯酚 二硫化物2份、水10份的混合物為再生劑，將粒徑為6mm的廢舊硫化膠粉 100份，在高速攪拌機(jī)(1500轉(zhuǎn)/分)中與再生劑在9(TC下混合均勻，然后 通過供料裝置加入第一臺(tái)雙螺桿擠出機(jī)(轉(zhuǎn)速=100轉(zhuǎn)/分)中加壓、通過順、 逆多段加壓混合，使溫度達(dá)到20(TC，壓力達(dá)到2Mpa后，通過機(jī)頭直接側(cè) 向?qū)拥降诙_(tái)雙螺桿擠出機(jī)(轉(zhuǎn)速=300轉(zhuǎn)/分)，進(jìn)行二次加壓、加溫，達(dá) 到26(TC，壓力達(dá)到3.5Mpa，即得到所制備的脫硫再生橡膠，其性能如下 拉伸強(qiáng)度17.18MPa，撕裂強(qiáng)度33.08KN/m，斷裂伸長率560.44%，門尼粘 度56.23。
原始膠樣性能拉伸強(qiáng)度29.03MPa，撕裂強(qiáng)度42.31 KN/m，斷裂伸長 率690.49%，門尼粘度77.25。
實(shí)施例5:以古馬隆2份、松香1份、二烯丙基二硫5份、多烷基苯酚
7二硫化物7份、水8份的混合物為再生劑，將粒徑為6mm的廢舊硫化膠粉 100份，在高速攪拌機(jī)(1500轉(zhuǎn)/分)中與再生劑在IO(TC下混合均勻，然后 通過供料裝置加入第一臺(tái)雙螺桿擠出機(jī)(轉(zhuǎn)速-150轉(zhuǎn)/分)中加壓、通過順、 逆多段加壓混合，使溫度達(dá)到22(TC，壓力達(dá)到2.5Mpa后，通過機(jī)頭直接 側(cè)向?qū)拥降诙_(tái)雙螺桿擠出機(jī)(轉(zhuǎn)速=300轉(zhuǎn)/分)，進(jìn)行二次加壓、加溫， 達(dá)到280'C，壓力達(dá)到4Mpa，即得到所制備的脫硫再生橡膠，其性能如下 拉伸強(qiáng)度17.71MPa，撕裂強(qiáng)度31.84KN/m，斷裂伸長率569.11%,門尼粘 度57.12。
原始膠樣性能拉伸強(qiáng)度29.03MPa，撕裂強(qiáng)度42.31KN/m，斷裂伸長 率690.49%，門尼粘度77.25。
權(quán)利要求
1. 一種采用雙螺桿擠出機(jī)脫硫再生硫化橡膠的方法，將廢舊硫化膠粉與再生劑經(jīng)充分?jǐn)嚢?、混合均勻后，加入第一臺(tái)雙螺桿擠出機(jī)中加壓，通過順、逆加壓混合，使溫度達(dá)到200～230℃，壓力達(dá)到2～3Mpa后，通過機(jī)頭直接側(cè)向?qū)拥降诙_(tái)雙螺桿擠出機(jī)，進(jìn)行二次加壓、加溫，使溫度達(dá)到250～300℃，壓力達(dá)到3～5Mpa，即得到所制備的脫硫再生橡膠。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其特征是所述的再生劑為下列物質(zhì)的混合 物古馬隆、松焦油或松香或兩者的混合物、苯基硫醇與正丁氨的混合物或 多烷基苯酚二硫化物與二烯丙基二硫的混合物、及水；再生劑的加入量以膠 粉與古馬隆、松焦油或松香或兩者的混合物、苯基硫醇與正丁氨的混合物或 多烷基苯酚二硫化物與二烯丙基二硫的混合物、及水的質(zhì)量比為100: 1-3: 1-12: 1-12: 5-15。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征是所述的廢舊硫化膠粉的粒徑為1 10mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其特征是廢舊硫化膠粉與再生劑在80 IOO'C條件下進(jìn)行攪拌混合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征是苯基硫醇與正丁氨的混合物中 苯基硫醇與正丁氨的質(zhì)量比為1: 2-3。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征是多垸基苯酚二硫化物與二烯丙基二硫的混合物中多烷基苯酚二硫化物與二烯丙基二硫的質(zhì)量比為1:0.5-5。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用雙螺桿擠出機(jī)脫硫再生硫化橡膠的方法，屬于橡膠循環(huán)再生領(lǐng)域。采用物理化學(xué)聯(lián)動(dòng)的方法再生廢舊硫化橡膠，通過雙螺桿擠出機(jī)附以新型脫硫再生劑，在擠出機(jī)螺桿的作用下實(shí)現(xiàn)高溫高壓的脫硫環(huán)境，從而替代傳統(tǒng)高溫高壓反應(yīng)釜，使再生劑充分滲透至廢舊膠粉中，實(shí)現(xiàn)高溫高壓的脫硫環(huán)境，從而打斷橡膠的交聯(lián)鍵，實(shí)現(xiàn)橡膠的脫硫再生。
文檔編號(hào)C08L21/00GK101508795SQ20091008021
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2009年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月16日
發(fā)明者伍社毛, 力 劉, 張立群, 戴國強(qiáng), 李曉林, 王士軍, 葛佑勇 申請(qǐng)人:江蘇強(qiáng)維橡塑科技有限公司;北京化工大學(xué)