一種采用異向雙螺桿擠出機再生廢橡膠的方法，屬廢舊橡膠循環(huán)再利用領(lǐng)域。所述制備方法是利用異向雙螺桿擠出機，將通過預(yù)處理后被再生劑充分滲透溶脹的廢膠粉，于擠出機內(nèi)的溫度作用下，打斷廢膠粉的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而取代傳統(tǒng)的高溫高壓動態(tài)反應(yīng)罐，實現(xiàn)廢橡膠的快速脫硫再生。所用設(shè)備為異向雙螺桿擠出機，其輸送能力強、剪切小，具有操作安全簡單連續(xù)、節(jié)能、環(huán)保、產(chǎn)品性能穩(wěn)定的優(yōu)點。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種廢舊橡膠脫硫再生的新方法，尤其涉及一種利用異向雙螺桿擠出機再生廢橡膠的方法，屬于廢舊橡膠循環(huán)再利用領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
我國以輪胎為主的橡膠消費持續(xù)高增長，使中國成為世界最大的廢橡膠產(chǎn)生國，廢舊橡膠的綜合利用是橡膠工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟的核心，對于降低我國橡膠資源對外依存度，節(jié)約石化資源，保護環(huán)境具有重要意義。利用物理，化學(xué)或者生物等方法，打開廢橡膠三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，制備再生膠是目前我國廢橡膠循環(huán)再利用的最主要方式，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國2010年再生膠產(chǎn)量達到300萬噸左右。再生膠行業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新，形成了以“高溫高壓動態(tài)脫硫”為主的脫硫再生工藝，與此同時，“常壓高溫連續(xù)脫硫”再生工藝也逐漸應(yīng)用于市場。其中高溫高壓動態(tài)脫硫法是將廢膠粉，再生劑和水一起加入脫硫罐中，工作壓力2. 2MPa左右，工作溫度220°C左右，脫硫時間3小時左右后，泄壓取料得脫硫膠粉，然后經(jīng)精煉機壓片得到再生膠，得到的再生膠呈現(xiàn)出較優(yōu)異的力學(xué)性能，應(yīng)用廣泛。但是利用此方法再生劑向廢橡膠的滲透是在高溫高壓較長時間內(nèi)完成，不僅能耗高而且存在嚴重的安全隱患；此外，整個生產(chǎn)過程的不連續(xù)以及泄壓取料和精煉過程時嚴重的煙氣污染都限制了高溫高壓動態(tài)脫硫的發(fā)展。而高溫常壓連續(xù)脫硫(CN 201670818U: 一種再生膠高溫常壓連續(xù)脫硫機)是對混有再生劑的廢橡膠通過脫硫機內(nèi)的螺旋輸送裝置，實現(xiàn)廢橡膠的脫硫再生過程，脫硫溫度最高達300°C，反應(yīng)時間在15 20min之間。從再生膠的物理性能來看，脫硫機要相對差。這一方面是由于螺桿機的螺旋結(jié)構(gòu)無法壓實物料，過多氧氣的存在導(dǎo)致橡膠主鏈降解嚴重；另一方面是過高的反應(yīng)溫度促使在脫硫過程中橡膠主鏈的歧化反應(yīng)加劇，進一步降低了再生膠的質(zhì)量。為了實現(xiàn)生產(chǎn)過程的安全簡單連續(xù)、節(jié)能和環(huán)保，雙螺桿擠出機逐漸被國內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用于廢橡膠脫硫再生領(lǐng)域。日本的(US6，77，453 BI. Aug. 17, 2004 =Method ofreclaiming crosslinked rubber and Molded article of reclaimed rubber.)米用雙螺桿擠出機，通過施加高溫高壓高剪切的作用，打斷廢橡膠的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)廢橡膠的脫硫再生。并在螺桿內(nèi)引入某種除氣載體帶走分解產(chǎn)物，達到連續(xù)生產(chǎn)、凈化排氣的作用，得到的再生膠門尼適中。在國內(nèi)，張云燦等(CN101168600 B 一種廢舊輪胎膠高剪切應(yīng)力誘導(dǎo)脫硫及改性)將待脫硫混合物加入高剪切、高轉(zhuǎn)速的同向雙螺桿擠出機中進行脫硫反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷卻后得到了脫硫改性的再生膠產(chǎn)物。張立群等(CN 101508795A. Aug. 19, 2009. 一種采用雙螺桿擠出機脫硫再生硫化橡膠的方法)提出采用物理化學(xué)聯(lián)動和雙螺桿聯(lián)動相結(jié)合的方法，利用雙螺桿擠出機附以適當(dāng)?shù)拿摿蛟偕鷦┦箯U舊硫化橡膠快速再生，以取代傳統(tǒng)高溫高壓動態(tài)脫硫罐。陶國良等(CN 101418082 B廢橡膠綠色脫硫工藝方法)將廢橡膠顆粒經(jīng)加料區(qū)加入雙螺桿橡膠脫硫反應(yīng)裝置中，經(jīng)壓縮剪切區(qū)的高溫、高壓和剪切能共同作用，使橡膠的交聯(lián)鍵發(fā)生斷裂，然后排氣凈化，再經(jīng)過雙螺桿橡膠脫硫反應(yīng)裝置混煉區(qū)的混煉，生成性能穩(wěn)定的新型再生膠。以上利用雙螺桿脫硫方法的技術(shù)核心，都是通過雙螺桿擠出機同時施加高溫高壓高剪切的條件甚至是借助化學(xué)助劑的作用，來破壞廢橡膠的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。雖然這些脫硫條件的實施能夠高程度的脫硫廢橡膠，但是脫硫程度的升高往往反而會導(dǎo)致再生膠力學(xué)性能的下降。通過施加剪切力選擇性打斷交聯(lián)鍵的理論基礎(chǔ)是利用C-C鍵、C-S鍵和S-S鍵之間彈性系數(shù)的差別，相對而言，在剪切的作用下，S-S鍵更容易斷鏈，但是由于在硫化膠交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)S-S鍵的數(shù)目遠遠少于C-C鍵，很難保證能夠通過高剪切力的施加，選擇性地斷裂交聯(lián)鍵。特別是在高溫條件下，通過高剪切作用破壞交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，更容易導(dǎo)致橡膠主鏈歧化反應(yīng)的發(fā)生，導(dǎo)致主鏈降解嚴重。因此，高溫和高剪切的脫硫條件，雖然能夠高效地破壞廢橡膠三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，但是由于其會導(dǎo)致大量的主鏈降解，使再生膠的力學(xué)性能大大降低。利用雙螺桿擠出機再生廢橡膠雖然實現(xiàn)了工藝的簡單安全、連續(xù)和環(huán)保，但是高剪切力的實施均采用同向雙螺桿擠出機，其同向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的剪切力大，在高溫的條件下極易導(dǎo)致橡膠分子主鏈的斷裂，特別是再生以天然膠為主的廢輪胎膠粉時，進而導(dǎo)致再生膠 力學(xué)性能的大大下降；此外，螺桿擠出機短時間內(nèi)，僅通過高溫高壓的條件不足以使脫硫助劑在膠粉內(nèi)部充分滲透和均勻擴散，大大降低了廢膠粉的脫硫深度和再生速度。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有工業(yè)化技術(shù)污染大、不連續(xù)的缺點以及同向雙螺桿擠出機高溫下高剪切造成廢橡膠主鏈嚴重破壞的缺點，提供一種連續(xù)制備再生膠的方法，利用異向雙螺桿擠出機對廢膠粉進行高效脫硫再生。本專利技術(shù)的目的是通過以下流程來實現(xiàn)的，其特征是將廢膠粉與再生劑于攪拌機內(nèi)60°C 120°C下預(yù)處理Imin 15min后在50°C 100°C靜置12h 36h，加入異向雙螺桿擠出機，通過控制擠出機的加熱段溫度在150°C 220°C，反應(yīng)段溫度在220°C 320°C，冷卻段溫度在80°C 220°C，反應(yīng)I IOmin后由擠出機擠出，然后經(jīng)冷卻裝置二次冷卻至80°C以下后精煉出片，即可得到所制備的再生膠；所述的再生劑包括軟化劑和活化劑軟化劑是煤焦油、松焦油、妥爾油、環(huán)烷油、雙戊烯、石蠟油、油酸、松香的一種或幾者的混合物，活化劑是芳烴二硫化物、多烷基苯酚硫化物、苯基硫醇、胺基化合物的一種或幾者的混合物；廢膠粉與軟化劑、活化劑的質(zhì)量比為 100: (5 20) (0. I ~ 3)。所用異向雙螺桿擠出機最好是全哨合異向雙螺桿擠出機、部分哨合異向雙螺桿擠出機或非哨合異向雙螺桿擠出機的一種。異向雙螺桿擠出機所用的螺桿最好是整體機加工而成或由螺桿元件在芯軸上組合而成中的一種。螺桿元件最好包括螺紋元件、嚙合塊和齒形混煉塊中的兩種或三種。所用廢膠粉以輪胎胎面或胎體廢膠粉、邊角余料、廢膠鞋、廢乙丙橡膠、廢丁基膠、廢丁腈橡膠中的一種為宜。本專利技術(shù)采用雙螺桿擠出機作為再生膠生產(chǎn)設(shè)備，保證了廢橡膠再生過程的安全連續(xù)化生產(chǎn)；通過雙螺桿擠出機的排氣裝置使煙氣污染大大減少，改善了工廠的工作環(huán)境；在預(yù)處理過程中實現(xiàn)了再生劑向廢橡膠基體的均勻滲透擴散，進而保證了在螺桿內(nèi)的高溫條件下短時間內(nèi)即可完成有效的脫硫反應(yīng)，大大提高了脫硫效率；而且采用異向雙螺桿擠出機，其螺紋元件異向旋轉(zhuǎn)，剪切力較小，避免了高溫下高剪切導(dǎo)致的大量主鏈破壞，進而保證了再生膠的性能；異向雙螺桿擠出機正位移輸送能力強，不僅大大提高了產(chǎn)量，而且降低了能耗，保證了經(jīng)濟效益。本專利技術(shù)將異向雙螺桿擠出機脫硫設(shè)備按功能分為三段第一段加熱段，本段不僅要起到快速均勻加熱廢膠粉的作用，而且要起到隔絕氧氣的作用，從而防止氧化對橡膠主鏈的破壞；第二段脫硫反應(yīng)段，對已經(jīng)受熱均勻的廢膠粉繼續(xù)升高反應(yīng)溫度，使廢膠粉在熱的作用下與已經(jīng)滲透到內(nèi)部的活化劑快速發(fā)生脫硫反應(yīng)，以打斷交聯(lián)鍵，但此段溫度又不可過高，過高的溫度不僅會加速橡膠主鏈的破壞，而且甚至?xí)?dǎo)致橡膠熱降解，進而降低再生膠的力學(xué)性能；第三段降溫段，降低溫度防止出口氧化甚至膠料自燃。異向雙螺桿擠出機在隔絕空氣和較低剪切的條件下，避免本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種采用異向雙螺桿擠出機再生廢橡膠的方法，其特征是將廢膠粉與再生劑于攪拌機內(nèi)60℃～120℃下預(yù)處理1min～15min后在50℃～100℃靜置12h～36h，加入異向雙螺桿擠出機，通過控制擠出機的加熱段溫度在150℃～220℃，反應(yīng)段溫度在220℃～320℃，冷卻段溫度在80℃～220℃,反應(yīng)1～10min后由擠出機擠出，然后經(jīng)冷卻裝置二次冷卻至80℃以下后精煉出片，即可得到所制備的再生膠；所述的再生劑包括軟化劑和活化劑：軟化劑是煤焦油、松焦油、妥爾油、環(huán)烷油、雙戊烯、石蠟油、油酸、松香的一種或幾者的混合物，活化劑是芳烴二硫化物、多烷基苯酚硫化物、苯基硫醇、胺基化合物的一種或幾者的混合物；廢膠粉與軟化劑、活化劑的質(zhì)量比為100:（5～20）：（0.1～3）。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張立群，史金煒，任冬云，丁林林，鄒華，王士軍，張有軍，
申請(專利權(quán))人：北京化工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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