利用回收輪胎脫硫橡膠粉末和木粉制備的復合材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于高分子材料及其改性領域，更具體涉及一種利用回收輪胎脫硫橡膠粉 末和木粉制備的復合材料。
【背景技術】
[0002] 隨著汽車工業的發展以及私人汽車的普及，每年會產生大量的廢棄輪胎。廢棄輪 胎回收橡膠的利用目前主要有高溫裂解，作為燃料回收，也有將廢棄輪胎回收橡膠破碎成 膠粉摻入瀝青、水泥用來鋪設道路，這些回收方法附加價值很低。還有人用高溫動態脫硫技 術把輪胎回收膠料脫硫后再利用，但是高溫脫硫污染嚴重，回收得到的膠料臭味難聞，難以 推廣應用。回收輪胎經過無污染的真空脫硫技術處理獲得的回收橡膠無氣味，可以采用注 射成型加工。
[0003]木粉是生物質材料加工過程產生的廢棄物，主要含有纖維素、半纖維素和木質素 等天然高分子組分，富含羥基與酚羥基，不容易和非極性的高分子材料復合。木粉_橡膠復 合材料是指以植物纖維(木粉，竹粉，稻殼或秸桿粉末)和回收輪胎脫硫橡膠為基本原料，添 加相應的助劑，通過擠出，壓制或注射成型制得的一種復合材料。木粉_橡膠復合材料，成本 低、防蟲防腐，易于加工，因其兼具木材和橡膠的優良性能，以及對環境友好、可回收利用的 特點，可廣泛應用于地板、柵欄，車船用材，橡膠運動場跑道材料等諸多領域。
[0004] 本發明利用回收輪胎脫硫橡膠經過無污染真空脫硫工藝破壞橡膠三維結構，適當 地降低了分子量，采用天然生物質廢棄物粉末與回收脫硫橡膠粉末經過注射機復合射出， 制備復合材料;通過兩種原料的復合，木粉-橡膠復合材料的某些力學性能和加工性能得到 改善，為回收輪胎橡膠、廢棄生物質原料木粉的高附加值利用開辟了新的途徑。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種利用回收輪胎脫硫橡膠粉末和 木粉制備的復合材料。所制得的木粉-橡膠復合材料成本低、防蟲防腐，易于加工，兼具木材 和橡膠的優良性能，對環境友好、可回收利用等，可廣泛應用于地板、柵欄，車船用材等諸多 領域。
[0006] 為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案： 一種利用回收輪胎脫硫橡膠粉末和木粉制備的復合材料，其原料組成按重量份數計為： 回收輪胎脫硫橡膠粉末 1 〇〇份， 木粉 5-50份， 木粉表面處理劑 2-15份， 氯化橡膠 1-30份， 引發劑 0.5-3.0份， 硫化劑 0.05-0.08份。
[0007] 所述的回收輪胎脫硫橡膠粉末是將回收輪胎經過真空脫硫技術處理獲得的。
[0008]所述的木粉是將生物質材料經過機械粉碎，過80-200目篩，獲得的粉末。
[0009 ]所述的生物質材料包括木材、竹材、稻殼和秸桿。 所述的木粉表面處理劑是異氰酸酯、硅烷偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑或硬脂 酸中的一種或多種。
[0010] 所述的氯化橡膠是利用回收輪胎脫硫橡膠粉末經過氯化制得的含氯量大于15wt% 的氯化橡膠;具體制備方法見申請號為201410821944.5的中國專利申請。
[0011] 所述的引發劑是過氧化苯甲酰、二叔丁基過氧化物或偶氮二異丁腈。
[0012] 所述的硫化劑是三烯丙基異三聚氰酸酯或間苯撐雙馬來酰亞胺。
[0013] -種制備如上所述的復合材料的方法，具體步驟為： 1) 將木粉在1〇〇°C烘箱真空干燥3-5小時； 2) 將步驟1)干燥好的木粉和木粉表面處理劑加入到高速混合機，再加熱升溫至80°C， 高速攪拌混合;所述的高速為攪拌速度2 1000 r/min; 3) 將回收輪胎脫硫橡膠粉末，步驟2)改性木粉，氯化橡膠，引發劑和硫化劑一起加入混 合機，高速混合l〇min;所述的高速為攪拌速度2 1000 r/min; 4) 將步驟3)的混合物料放入塑膠注射成型機(M-650BSL-SJ)，升溫至85-95°C，維持10-15min，注射機各段溫度從料筒到口模依次為160°C，163°C，165°C，射出制備顆粒狀脫硫橡 月父 -木粉復合材料； 5) 將步驟4)制得的顆粒狀脫硫橡膠-木粉復合材料壓膜，制成標準樣片，進行材料力學 性能測試。
[0014]本發明的顯著優點： 1) 本發明所采用的主要原料是經過無污染的真空脫硫技術得到的回收橡膠和生物質 材料加工的廢棄物，為回收輪胎橡膠和生物質廢棄物的高附加值利用開辟了新的途徑； 2) 傳統的橡膠制品加工只能通過開煉、密煉后再模壓成型，無法采用注射成型加工技 術;本發明的木粉-橡膠復合材料中的橡膠組分是回收輪胎經過無污染脫硫之后的粉末，脫 硫過程破壞了原有硫化橡膠的三維高分子的分子結構，適當地降低了分子量，使得這種橡 膠-木粉混合原料可以采用注射成型加工工藝，制備方法簡單、高效； 3) 未經改性的木粉-脫硫橡膠復合材料中，木粉纖維間由于氫鍵作用傾向于團聚，難以 均勻地在脫硫橡膠基體中分散開來，同時兩者界面的粘合性差，復合材料的力學性能和加 工性能均不理想;而本發明制備木粉-橡膠復合材料，預先對木粉進行表面改性處理，又使 用氯化橡膠為非極性的橡膠粉末與富含羥基，酚羥基等極性基團木粉的相容劑，促進兩種 原料的復合;通過兩種原料的復合，木粉-橡膠復合材料的某些力學性能和加工性能得到 改善，可以依據材料使用的需要，選用適當的橡膠木粉原料的配比，再適當選用不同含氯量 的氯化橡膠或調整氯化橡膠的添加份額、改變加工工藝，制得的木粉-橡膠復合材料的力學 性能在一定區間內變動，得到性能不同的木粉-橡膠復合材料系列產品，拓展木粉-橡膠復 合材料的應用領域； 4) 本發明所采用的原料不僅沒有污染環境，還可以產生良好的經濟效益，成本低廉，可 減少石油化工或天然橡膠的用量，又充分利用生物質廢棄物可再生資源，有利于低碳經濟， 可持續發展； 5) 本發明的制備方法將對廢棄輪胎和生物質廢棄物資源高附加值利用開辟了新領域， 有助于解決廢棄輪胎和廢棄生物質材料綜合利用的環保問題，又能提高回收廢棄輪胎的經 濟效益，可以進一步降低高分子復合材料的成本;并且這種木粉-橡膠復合材料的加工工藝 簡單、容易實施，改性效果良好。
【具體實施方式】
[0015] 為進一步公開而不是限制本發明，以下結合實例對本發明作進一步的詳細說明。
[0016] 制備方法為： 1) 將木粉在1〇〇°C烘箱真空干燥3-5小時； 2) 將步驟1)干燥好的木粉和木粉表面處理劑加入到高速混合機，再加熱升溫至80°C， 高速攪拌混合； 3) 將回收輪胎脫硫橡膠粉末，步驟2)改性木粉，氯化橡膠，引發劑和硫化劑一起加入混 合機，高速混合l〇min; 4) 將步驟3)的混合物料放入塑膠注射成型機(M-650BSL-SJ)，升溫至85-95°C，維持10-15min，注射機各段溫度從料筒到口模依次為160°C，163°C，165°C，射出制備顆粒狀脫硫橡 月父 -木粉復合材料； 5) 將步驟4)制得的顆粒狀脫硫橡膠-木粉復合材料壓膜，制成標準樣片，進行材料力學 性能測試。
[0017]原料與儀器設備： 原料:制備氯化橡膠的原料一一無污染脫硫技術得到回收輪胎橡膠膠粉由上海德伴高 分子材料有限公司提供;氯化橡膠(含氯30%)，蕪湖融匯化工有限公司提供;木粉，福建閩侯華 峰材料有限公司；甲苯_2,4_二異氰酸酯(TDI)，AR上海試劑一廠;過氧化苯甲酰，山東鄒平恒 泰化工有限公司，二叔丁基過氧化物DTBP，東營市海京化工有限公司；三烯丙基異三聚氰 酸酯或間苯撐雙馬來酰亞胺，江蘇華星新材料科技有限公司；其他添加劑:為工業品，市售。 [0018] 儀器設備：電熱恒溫鼓風干燥箱:DHG-9036A，上海精宏實驗設備有限公司；高速混 合機:SHR-10A，張家港市輕工機械廠有限公司;M-650BSL-SJ塑膠注射成型機，日本住友重 機株式會社;CMT-4104型微機控制萬能電子試驗機，深圳新三思材料檢測有限公司，參照國 標GB/T1040-2006測定拉伸強度，拉伸速率10mm/min ;參照國標GB/T9341-2000測定彎曲強 度;硬度：紹爾A型硬度計;粉末壓片機，FW-4A型，天津市拓普儀器有限公司；性能測試按 GB1040-2006測定拉伸強度和斷裂伸長率;所有試樣均經過24 h時效處理后進行測試。
[0019] 實施例1 添加脫硫橡膠重量1 〇%改性木粉的復合材料 一種利用回收輪胎脫硫橡膠粉末和木粉制備的復合材料，其原料組成按重量份數計為： 回收輪胎脫硫橡膠粉末 1 〇〇份， 木粉 10份， 木粉表面處理劑 0.5份， 氯化橡膠 10份， 引發劑 0.5份， 硫化劑 0.08份。
[0020]制備方法為： 1) 將100g木粉在100°C烘箱真空干燥4小時； 2) 將步驟1)干燥好的木粉和5g木粉表面處理劑加入到高速混合機，再加熱升溫至80 °C，1000 r/min攪拌混合； 3) 將1000