本發(fā)明涉及一種橡膠粒子及其制備方法，具體說，是涉及一種利用廢輪胎膠粉制備可射鑄橡膠粒子的方法及其獲得的可射鑄橡膠粒子，屬于高分子橡膠技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
全球廢舊輪胎的年產(chǎn)量已經(jīng)突波30億條，而且還在逐年增加。我國(guó)2013年產(chǎn)生廢舊輪胎近3.5億條。如何清潔再生并高值化利用廢舊輪胎，已經(jīng)列入我國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，屬于“重要資源循環(huán)利用重點(diǎn)工程”，并已列入《循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》。
目前，對(duì)廢舊輪胎的循環(huán)利用主要有以下四種方法：
一、輪胎翻新：是指將舊輪胎局部修補(bǔ)、加工、重新貼覆新的胎面膠后再進(jìn)行硫化，恢復(fù)其使用價(jià)值；目前我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家在輪胎翻新這方面還存在較大的差距，發(fā)達(dá)國(guó)家載重汽車輪胎翻新率達(dá)到90％以上，世界輪胎翻新率平均為50％，而我國(guó)只有5％(2013年為1800萬條)；
二、高溫裂解：是指將廢輪胎膠塊在高溫條件下使其橡膠大分子鏈發(fā)生分解反應(yīng)，生成一系列分子量較小的烴類以及混合油、裂解氣和炭黑等；我國(guó)在這方面非常重視，并投入很多資金，但是由于該方法的設(shè)計(jì)與施工難度大、工序復(fù)雜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該方法投入大、能耗高、產(chǎn)品性能指標(biāo)重現(xiàn)性差、企業(yè)效益差、發(fā)展受限；
三、生產(chǎn)橡膠粉：是指通過機(jī)械粉碎或研磨將廢輪胎制成不大小粒徑(目數(shù))的橡膠顆粒。將其改性以后可以應(yīng)用于改性瀝青、塑膠跑道、復(fù)合材料底襯、橡塑及涂料產(chǎn)品的添加料等；但是這種方法生產(chǎn)出的產(chǎn)品價(jià)值低，企業(yè)生產(chǎn)效益差；
四、生產(chǎn)再生橡膠：通過各種方法使廢輪胎橡膠脫硫，得到再生橡膠，此種方法是我國(guó)廢橡膠的主要利用方式。我國(guó)再生橡膠的生產(chǎn)量占世界生產(chǎn)量的90％，同時(shí)占我國(guó)廢舊輪胎再生利用的85％。但是，生產(chǎn)再生橡膠、耗能大、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效益低，所生產(chǎn)的再生橡膠產(chǎn)品存在質(zhì)量缺陷，以致于只能應(yīng)用于低端領(lǐng)域，導(dǎo)致回收利用的經(jīng)濟(jì)價(jià)值不高。
雖然近幾年我國(guó)在再生膠領(lǐng)域有了許多發(fā)明，如中國(guó)專利CN103265744A“一種環(huán)保再生橡膠及制備方法”、CN103304841A“再生還原橡膠生產(chǎn)方法”、CN103770244A“一種橡膠再生工藝”、CN101747528A“力化學(xué)法制備高性能再生橡膠”等等，主要解決的是再 生橡膠的脫硫方法，提高再生橡膠的物理性能及生產(chǎn)過程中如何改進(jìn)環(huán)保問題。另外，由于目前生產(chǎn)的再生橡膠都成塊狀，需要經(jīng)過密煉、開煉等多道工序的處理，才能實(shí)現(xiàn)下游產(chǎn)品的成型加工，存在利用困難，生產(chǎn)成本高，且產(chǎn)品質(zhì)量差，環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，以致影響了廢舊輪胎的回收利用，不僅導(dǎo)致資源的浪費(fèi)，而且產(chǎn)生了黑色污染的防治難題，國(guó)家已經(jīng)立法限制與取締。因此，如何清潔再生并高值化利用廢輪胎已經(jīng)迫在眉睫。
半固態(tài)射鑄(thixomolding)法是美國(guó)道化學(xué)公司(Dow Chemical Co.)開發(fā)的一種高新技術(shù)，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家是一項(xiàng)成熟的工藝，我國(guó)此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)開始進(jìn)入生產(chǎn)階段。半固態(tài)射鑄法的生產(chǎn)原理是將粒料吸入料管中，加熱的同時(shí)通過螺桿的高速運(yùn)轉(zhuǎn)使產(chǎn)生觸變現(xiàn)象，射出時(shí)以層流的方式充填模具，從而形成結(jié)構(gòu)致密的產(chǎn)品。該法具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)所得鑄件產(chǎn)品的表面質(zhì)量高，低氣孔率，高致密性，抗腐蝕性能優(yōu)良；2)可鑄造壁厚達(dá)0.7～0.8mm的輕薄件，尺寸精度高，穩(wěn)定性好；3)強(qiáng)度高，剛性好；4)鑄件收縮量??；5)鑄件的表面良品率高，部分存在表面缺陷的次品還可在修補(bǔ)后轉(zhuǎn)入下道工序。
但是，半固態(tài)射鑄法目前只用于金屬合金的成型生產(chǎn)，大多用于鎂合金零件的成型生產(chǎn)，至今未見用于橡膠產(chǎn)品的成型生產(chǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種利用廢輪胎膠粉制備可射鑄橡膠粒子的方法及其獲得的可射鑄橡膠粒子，創(chuàng)造性地提供一種關(guān)于廢輪胎循環(huán)利用的新途徑——生產(chǎn)可射鑄橡膠粒子，以實(shí)現(xiàn)廢輪胎的清潔再生并高值化利用。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種利用廢輪胎膠粉制備可射鑄橡膠粒子的方法，包括如下步驟：
a)將100質(zhì)量份的廢輪胎膠粉與0.1～1質(zhì)量份塑解劑及1～10質(zhì)量份軟化劑混合后，于180～280℃下進(jìn)行塑煉處理；
b)將經(jīng)步驟a)塑煉處理后的粉料與10～100質(zhì)量份生膠、10～100質(zhì)量份補(bǔ)強(qiáng)填充劑、5～20質(zhì)量份增塑劑、0.5～2質(zhì)量份潤(rùn)滑劑、1～5質(zhì)量份硫化劑、1～10質(zhì)量份促進(jìn)劑及1～10質(zhì)量份加工助劑混合后依次進(jìn)行密煉和連續(xù)混煉處理，然后進(jìn)行擠壓造粒，即得可射鑄橡膠粒子。
作為優(yōu)選方案，所述方法包括如下步驟：
a)將100質(zhì)量份的廢舊輪胎粉與0.2～1質(zhì)量份塑解劑及2～10質(zhì)量份軟化劑混合后， 于180～280℃下進(jìn)行塑煉處理；
b)將經(jīng)步驟a)塑煉處理后的粉料與10～70質(zhì)量份生膠、10～70質(zhì)量份補(bǔ)強(qiáng)填充劑、5～20質(zhì)量份增塑劑、0.5～2質(zhì)量份分潤(rùn)滑劑、2～5質(zhì)量份硫化劑、1～5質(zhì)量份促進(jìn)劑及1～10質(zhì)量份加工助劑混合后依次進(jìn)行密煉和連續(xù)混煉處理，然后進(jìn)行擠壓造粒，即得可射鑄橡膠粒子。
所述的廢輪胎膠粉是由廢輪胎經(jīng)過常溫粉碎去除鋼絲、纖維后所得到的膠粉，膠粉粒徑優(yōu)選為20～120目。
所述的塑解劑可選用復(fù)合型塑解劑，例如：塑解劑SJ-103。
所述的軟化劑可選用環(huán)烷基油，例如：軟化劑Nytex、軟化劑Nyflex B。
所述的生膠可選用天然橡膠、合成橡膠(如丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠、丁基橡膠等)、塑料(如聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等)中的任意一種或多種。
所述的補(bǔ)強(qiáng)填充劑可選用炭黑、二氧化硅、碳酸鈣、滑石粉、陶土、木質(zhì)素、補(bǔ)強(qiáng)樹脂(例如：橡膠用的酚醛補(bǔ)強(qiáng)樹脂)中的任意一種或多種。
所述的增塑劑可選用石油樹脂系增塑劑(例如：C5石油樹脂、C9石油樹脂、C5/C9共聚石油樹脂)、脂肪系增塑劑(例如：鄰苯二甲酸二丁酯、癸二酸二辛脂、己二酸二辛脂、壬二酸二辛脂、癸二酸二丁酯等脂肪族二元酸脂類增塑劑)、松油系增塑劑(例如：松焦油、松香、妥爾油、木瀝青)、芳烴油、環(huán)烷基油中的任意一種或多種。
所述的潤(rùn)滑劑可選用PE蠟、石蠟、金屬皂中的任意一種或多種。
所述的硫化劑可選用金屬氧化物(如：氧化鋅、氧化鎂)或含硫化合物(如：二硫化四乙基秋蘭母、4,4'-二硫化二嗎啉(簡(jiǎn)稱為硫化劑DTDM)、脂肪族醚的多硫化物)中的任意一種或多種。
所述的促進(jìn)劑可選用苯并噻唑類促進(jìn)劑(例如：2、2'-二硫代二苯并噻唑，簡(jiǎn)稱為促進(jìn)劑DM)、秋蘭姆類促進(jìn)劑(例如：二硫化四甲基秋蘭姆，簡(jiǎn)稱為促進(jìn)劑TT；四硫化雙戊撐秋蘭姆，簡(jiǎn)稱為促進(jìn)劑TRA)、苯并噻唑次磺酰胺類促進(jìn)劑(例如：N-氧二乙撐基-2-苯并噻唑次磺酰胺，簡(jiǎn)稱為促進(jìn)劑NOBS；N,N-二環(huán)已基-2-苯并噻唑次磺酰胺,簡(jiǎn)稱為促進(jìn)劑DZ；N-環(huán)已基-2-苯并噻唑次磺酰胺，簡(jiǎn)稱促進(jìn)劑CZ)、胍鹽類促進(jìn)劑(例如：鄰苯二酚硼酸二鄰甲苯基胍鹽，簡(jiǎn)稱為促進(jìn)劑PR)、硫脲類促進(jìn)劑(例如：N,N'-二正丁基硫脲，簡(jiǎn)稱為促進(jìn)劑DBTU；N,N-二乙基硫脲，簡(jiǎn)稱為促進(jìn)劑DETU)中的任意一種或多種。
所述的加工助劑可包括穩(wěn)定劑、增溶劑、分散劑、脫模劑中的任意一種或多種。
作為優(yōu)選方案，步驟a)進(jìn)行塑煉處理的時(shí)間為0.5-1.0小時(shí)。
作為優(yōu)選方案，步驟b)進(jìn)行密煉和連續(xù)混煉處理過程，溫度均控制在90～180℃。
根據(jù)具體應(yīng)用要求，在步驟b)還可添加0～10質(zhì)量份再生橡膠活化劑及0～10質(zhì)量份功能性助劑。
所述的再生橡膠活化劑可選用脂肪酸類再生膠活化劑(例如：再生膠活化劑910、920、880、WP-1等)、植物類再生膠活化劑(例如：再生劑RRM、大蒜汁、檸檬皮汁等)、環(huán)保復(fù)合型再生膠活化劑(例如：再生劑DL-Link)中的任意一種或多種。
所述的功能性助劑可包括防老劑、防油劑、阻燃劑、發(fā)泡劑、著色劑中的任意一種或多種。
經(jīng)性能測(cè)試表明：由上述方法制備的橡膠粒子具有半固態(tài)特性(門尼粘度ML100℃(1+4)值為50～65)，可實(shí)現(xiàn)射鑄法成型。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
因本發(fā)明通過特定的工藝和配方，不僅實(shí)現(xiàn)了廢輪胎的清潔再生，而且得到了可實(shí)現(xiàn)射鑄法成型的橡膠粒子，可望應(yīng)用于制備高質(zhì)量要求的下游產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)再生橡膠的高值化利用；因此，本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，不僅解決了大量廢輪胎的污染問題，而且還實(shí)現(xiàn)了廢輪胎的資源化回收利用，并且還具有工藝簡(jiǎn)單、清潔環(huán)保、易于規(guī)模化實(shí)施等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)實(shí)現(xiàn)廢輪胎的無害化、資源化、清潔化再生和高值化利用均具有重要貢獻(xiàn)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)、完整地說明。
實(shí)施例1
a)將100質(zhì)量份的20～30目廢輪胎膠粉與1.0質(zhì)量份塑解劑SJ-103及2.0質(zhì)量份軟化劑Nytex混合后，于240～280℃下進(jìn)行塑煉處理；
b)將經(jīng)步驟a)塑煉處理后的粉料與20質(zhì)量份天然橡膠、20質(zhì)量份碳酸鈣、5.0質(zhì)量份芳烴油、2.0質(zhì)量份PE蠟、5.0質(zhì)量份氧化鋅、1.5質(zhì)量份促進(jìn)劑DM、0.5質(zhì)量份促進(jìn)劑NOBS及1.5質(zhì)量份穩(wěn)定劑(硬脂酸)混合后，依次進(jìn)行密煉和連續(xù)混煉處理，然后進(jìn)行擠壓造粒，即得可射鑄橡膠粒子。
實(shí)施例2
a)將100質(zhì)量份的50～80目廢輪胎膠粉與0.4質(zhì)量份塑解劑SJ-103及8.0質(zhì)量份軟化劑Nyflex B混合后，于200～240℃下進(jìn)行塑煉處理；
b)將經(jīng)步驟a)塑煉處理后的粉料與70質(zhì)量份三元乙丙橡膠、70質(zhì)量份碳黑、20質(zhì)量份環(huán)烷基油、0.5質(zhì)量份PE蠟、4.0質(zhì)量份氧化鋅、1.2質(zhì)量份促進(jìn)劑TT、0.6質(zhì)量份促進(jìn)劑DM、0.6質(zhì)量份促進(jìn)劑DETU及5.0質(zhì)量份穩(wěn)定劑(硬脂酸)混合后，依次進(jìn)行密煉和連續(xù)混煉處理，然后進(jìn)行擠壓造粒，即得可射鑄橡膠粒子。
實(shí)施例3
a)將100質(zhì)量份的30～50目廢輪胎膠粉與0.8質(zhì)量份塑解劑SJ-103及4.0質(zhì)量份軟化劑Nytex混合后，于220～260℃下進(jìn)行塑煉處理；
b)將經(jīng)步驟a)塑煉處理后的粉料與20質(zhì)量份丁苯橡膠、10質(zhì)量份順丁橡膠、30質(zhì)量份碳酸鈣、10質(zhì)量份C5石油樹脂、1.0質(zhì)量份PE蠟、5.0質(zhì)量份氧化鋅、0.5質(zhì)量份促進(jìn)劑DZ、0.5質(zhì)量份促進(jìn)劑TRA及2.0質(zhì)量份穩(wěn)定劑(硬脂酸)混合后，依次進(jìn)行密煉和連續(xù)混煉處理，然后進(jìn)行擠壓造粒，即得可射鑄橡膠粒子。
實(shí)施例4
a)將100質(zhì)量份的50～80目廢輪胎膠粉與0.6質(zhì)量份塑解劑SJ-103及6.0質(zhì)量份軟化劑Nytex混合后，于220～260℃下進(jìn)行塑煉處理；
b)將經(jīng)步驟a)塑煉處理后的粉料與10質(zhì)量份丁苯橡膠、5.0質(zhì)量份順丁橡膠、35質(zhì)量份氯丁橡膠、50質(zhì)量份陶土、15質(zhì)量份C5石油樹脂、1.5質(zhì)量份金屬皂、2.5質(zhì)量份氧化鋅、1.0質(zhì)量份氧化鎂、1.0質(zhì)量份促進(jìn)劑PR鄰苯二酚硼酸二鄰甲苯基胍鹽、1.0質(zhì)量份促進(jìn)劑DBTU、0.5質(zhì)量份促進(jìn)劑TRA及2.0質(zhì)量份穩(wěn)定劑(硬脂酸)混合后，依次進(jìn)行密煉和連續(xù)混煉處理，然后進(jìn)行擠壓造粒，即得可射鑄橡膠粒子。
實(shí)施例5
a)將100質(zhì)量份的80～120目廢輪胎膠粉與0.2質(zhì)量份塑解劑SJ-103及10質(zhì)量份軟化劑Nyflex B混合后，于180～220℃下進(jìn)行塑煉處理；
b)將經(jīng)步驟a)塑煉處理后的粉料與10質(zhì)量份低壓聚乙烯(HDPE)、10質(zhì)量份輕質(zhì)碳酸鈣、10質(zhì)量份C5/C9石油共聚樹脂、0.5質(zhì)量份PE蠟、2.0質(zhì)量份氧化鋅、1.0質(zhì)量份促進(jìn)劑DZ、1.0質(zhì)量份促進(jìn)劑CZ及5.0質(zhì)量份增溶劑(PE-B-PI)和1.0質(zhì)量份穩(wěn)定劑(硬脂酸)混合后，依次進(jìn)行密煉和連續(xù)混煉處理，然后進(jìn)行擠壓造粒，即得可射鑄橡膠粒子。
將上述實(shí)施例所制得的可射鑄橡膠粒子分別射鑄成膠片材料，以便進(jìn)行性能測(cè)試；測(cè) 試方法參照再生橡膠標(biāo)準(zhǔn)GB/T13460-2008，詳細(xì)測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。
表1性能測(cè)試數(shù)據(jù)
由表1可見：采用本發(fā)明上述實(shí)施例所制備的橡膠粒子，具有半固態(tài)特性(門尼粘度ML100℃(1+4)值為50～65)，可實(shí)現(xiàn)射鑄法成型；且直接射鑄成膠片以后，其性能指標(biāo)均明顯優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)再生橡膠的相關(guān)規(guī)定。
最后需要在此指出的是：以上僅是本發(fā)明的部分優(yōu)選實(shí)施例，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。