本發明涉及輪胎膠粉再利用技術領域,具體涉及一種超臨界流體輔助促進廢舊輪胎膠粉脫硫再生的方法。
背景技術:
隨著汽車產業的快速發展,廢舊輪胎的產量也在逐年的遞增,這不僅給環境造成了嚴重的威脅,而且還導致的大量的資源浪費;因此,對于廢舊輪胎的回收再利用,不僅有助于緩解環境問題,而且能夠實現資源的可持續化應用和發展。
廢舊橡膠的再生是指利用物理或化學方法使橡膠交聯網狀結構還原為線型狀態,即硫-硫鍵被重新打開,而盡可能不破壞碳-碳鍵,使橡膠具有可重新加工性,并保持或恢復橡膠的原始物性。經過多年的發展橡膠的再生方法大體上可以分為三類:物理再生方法、化學再生方法、生物再生方法,以及這些方法的組合。物理再生方法是利用外加能量,如力、熱-力、冷-力、微波、超聲波、射線等的物理再生方法;化學再生方法是利用化學助劑,如有機二硫化物、硫純等的再生方法;利用噬硫細菌的作用將橡膠粒子表面的硫鍵斷裂的生物再生方法。
采用單一的微波輻射處理,能夠獲得其最佳的處理時間以及功率,但對于膠粉的活化處理,僅僅是微波輻射處理,使得制備的膠粉的品質依然不能滿足對膠粉活性的要求,使得膠粉的使用范圍受到局限性,進而導致制備的產品的抗拉伸強度和斷裂伸長率較低,共混后的性能還會下降。
技術實現要素:
本發明提供了一種超臨界流體輔助促進廢舊輪胎膠粉脫硫再生的方法,促進脫硫助劑滲透到膠粉內部,縮短再生脫硫時間。
一種超臨界流體輔助促進廢舊輪胎膠粉脫硫再生的方法,包括以下具體工藝步驟:
(1)預處理:
首先將60-100重量份清洗后的廢舊輪胎的胎面膠切割成粗膠塊,置于100-250份丙酮與氯仿的混合液中,用索氏萃取器在70-85℃溫度下萃取10-15小時,萃取后的粗膠塊真空干燥至恒重,干燥溫度為45-60℃,之后將粗膠塊切割成膠條,再粉碎過篩;
(2)微波處理:
篩選60-80目上述廢舊輪胎膠粉平鋪在微波瓷盤里,控制厚度在4-6mm,使其受到充分而均勻的微波輻射,設定微波功率和輻射時間,將瓷盤置于微波化學反應器中進行微波脫硫處理;
(3)將上述經微波處理后的廢輪胎膠粉與脫硫助劑混合均勻后置于高壓反應釜中,周圍灌滿無水乙醇,密封反應釜,通入氮氣進行空氣置換,開啟加熱器升溫至240-280℃,保持反應釜內壓力在5-10mpa,保溫0.5-2小時,反應結束后緩慢釋放超臨界乙醇,在通入氮氣吹掃8-15分鐘,最后自然冷卻至室溫;
(4)將步驟(3)產物在雙輥開煉機上,以輥間距0.5mm,剪切20-40分鐘后,均勻下片,然后通過平板硫化機硫化20-35分鐘,即得膠粉熱壓膠片。
其中,步驟(1)所述的丙酮與氯仿的混合液中兩者的體積比為1:2-3。
其中,所述步驟(2)所述的微波功率為800-1500w,輻射時間為40-60s。
其中,所述的脫硫助劑是指正丁胺、二苯基二硫醚或二苯甲酰氨基二硫化物中的一種,其用量為膠粉的1-3%。
其中,步驟(4)所述的模壓溫度為140-150℃,壓力在10-18mpa。
與現有技術相比,本發明具有以下優點:
本發明中采用微波輻射對廢舊輪胎膠粉進行處理,削弱了硫碳鍵強度,打斷了膠粉交聯結構中的部分s-s鍵和c-s鍵,使膠粉的交聯網絡密度降低,之后在超臨界乙醇的作用下,協助脫硫助劑更容易滲透到廢舊膠粉內部,提高其滲透擴散速率,對輪胎膠粉脫硫起到了明顯的促進作用,加快了膠粉內部c-s-c和c-s-s-c交聯鍵的斷裂,轉化為單硫鍵,從而使膠粉從三維網絡結構恢復為線型結構,實現廢舊輪胎橡膠的再生利用,并且交聯硫鍵仍然留在分子鏈上具有活性,在不添加硫化劑的作用下就可以實現再次硫化。
具體實施方式
一種超臨界流體輔助促進廢舊輪胎膠粉脫硫再生的方法,包括以下具體工藝步驟:
(1)預處理:
首先將80重量份清洗后的廢舊輪胎的胎面膠切割成粗膠塊,置于180份丙酮與氯仿的混合液中,用索氏萃取器在80℃溫度下萃取13小時,萃取后的粗膠塊真空干燥至恒重,干燥溫度為55℃,之后將粗膠塊切割成膠條,再粉碎過篩;
(2)微波處理:
篩選60-80目上述廢舊輪胎膠粉平鋪在微波瓷盤里,控制厚度在5mm,使其受到充分而均勻的微波輻射,設定微波功率和輻射時間,將瓷盤置于微波化學反應器中進行微波脫硫處理;
(3)將上述經微波處理后的廢輪胎膠粉與正丁胺混合均勻后置于高壓反應釜中,周圍灌滿無水乙醇,密封反應釜,通入氮氣進行空氣置換,開啟加熱器升溫至260℃,保持反應釜內壓力在8mpa,保溫0.5小時,反應結束后緩慢釋放超臨界乙醇,在通入氮氣吹掃10分鐘,最后自然冷卻至室溫;
(4)將步驟(3)產物在雙輥開煉機上,以輥間距0.5mm,剪切30分鐘后,均勻下片,然后通過平板硫化機硫化30分鐘,即得膠粉熱壓膠片。
其中,步驟(1)所述的丙酮與氯仿的混合液中兩者的體積比為1:2。
其中,所述步驟(2)所述的微波功率為1300w,輻射時間為40s。
其中,所述的脫硫助劑其用量為膠粉的2%。
其中,步驟(4)所述的模壓溫度為145℃,壓力在14mpa。