專利名稱：超臨界CO<sub>2</sub>輔助制備再生橡膠裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及橡膠循環應用領域，廢舊橡膠粉再生加工利用的一種高效、環保、安全再生方法的一種實現裝置。
背景技術：
目前廢舊橡膠制品尤其是汽車輪胎的不斷増加，對環境造成了嚴重的威脅，隨著環境污染的日益加劇、能源的匱乏和公眾對環境及可持續發展的不斷關注，世界各國都在積極尋找橡膠原料來源及其代用材料。因此，廢舊橡膠制品尤其是廢舊輪胎的回收利用， 已經成為橡膠エ業中非常重要的課題之一，而橡膠再生逐步成為廢舊橡膠制品回收的重要途徑。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(S-S)鍵被重新打開，而盡可能不破壞碳-碳(C-C)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，如有機ニ硫化物、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。物理再生方法存在能耗大、效率低、再利用效果差等缺點；化學再生方法存在環境污染嚴重、容易產生有毒氣體，操作危險。生物再生的方法也只是處于研究階段，并未實現エ業化的生產。JP2000095895公開了ー種利用親核試劑對硫化膠進行再生的方法，該發明將硫化橡膠在超臨界CO2中與親核試劑混合后加熱，使其再生。但該方法存在橡膠再生不完全，溫度高、能耗大、得到的再生膠分子量小，再利用性能差等缺點。CN101503525B公開了ー種通過向高壓釜中加入干冰的方法來實現超臨界條件，在此條件下進行輔助滲透和脫硫，具有低能耗、低成本等優點。此發明只是利用了超臨界CO2輔助滲透和擴散，而剪切作用是在高壓釜外進行的，而非超臨界CO2條件下施加剪切。CAN142 :412727公開了ー種超臨界ニ氧化碳條件下，用去交聯試劑ニ苯基ニ硫化物(DD)浸入異戊橡膠中使橡膠再生的方法。該方法也是僅利用了超臨界CO2的溶漲、滲透和擴散。反應過程中也未施加剪切作用，速度慢，再生廢舊橡膠的解聚不完全。
實用新型內容超臨界CO2輔助制備再生橡膠裝置，該裝置包括可承受壓カ的腔室、在腔室內的剪切嚙合元件、超臨界流體輸送裝置、快速釋壓閥、加熱器、熱電偶、溫度控制器、壓カ傳感器、壓カ顯示器、轉軸、密封圏、轉速控制器，其特征在于超臨界流體輸送裝置與可承受壓カ的腔室連接，剪切嚙合元件裝于腔室內，與轉軸相連，密封圈位于轉軸與腔室連接處，加熱器與腔室外側壁面相連，壓カ傳感器、熱電偶、快速釋壓閥分別與腔室相連，溫度控制器與熱電偶相連。[0008]本實用新型的目的是為了解決上述方法和設備的不足而提供的一種高效、環保的再生膠制備裝置。利用超臨界CO2的滲透和擴散能力協助分散脫硫劑等助劑，利用壓カ的快速釋放使膠粉粒子膨脹。將膨脹后的膠粉粒子進ー步在超臨界CO2作用下，施加剪切作用，進ー步加快各種助劑在廢舊膠粉內部的滲透和擴散，在壓力、溫度、剪切、及脫硫劑的協同作用下，打開橡膠的雙硫鍵，實現廢舊橡膠的脫硫再生。本實用新型的優點是(I)通過裝置剪切嚙合元件作用，在超臨界CO2的條件下，可協助脫硫劑等助劑滲透到廢舊膠粉內部，提高其滲透擴散速率。(2)經過快速釋壓、膨脹及剪切元件的剪切作用，進ー步加快脫硫劑等助劑在膠粉內部的滲透擴散，硫化網絡破壞，實現廢舊膠粉的再生。(3)可以通過調節腔室溫度、超臨界0)2壓力、剪切元件的剪切速率、剪切元件的構型、反復剪切及釋壓的次數來調節再生膠的脫硫效果，調控制備性能不同的再生膠。 (4)適應范圍廣，該裝置除了可以采用超臨界CO2外，還可以采用其他超臨界流體，可以采用不同的エ藝參數，和剪切元件的構型來適應多種硫化橡膠及熱塑性弾性體的脫硫再生，如天然橡膠(NR)、丁苯橡膠(SBR)、順丁橡膠(BR)、聚異戊ニ烯橡膠(IR)、丁基橡膠(IIR)、丁腈橡膠(NBR)、氯丁橡膠(CR)、三元こ丙橡膠(EPDM、EPM)、熱塑性弾性體(TPE、TPU、TPV)、聚丁ニ烯(PB)、聚異丁烯(PIB)、聚酯橡膠、異戊ニ烯-丁ニ烯共聚物、丙烯酸彈性體、硅橡膠(Q)、こ烯-醋酸こ烯聚合物、聚硫橡膠(T)等，以及上述橡膠及弾性體的混合物等。
圖I為本實用新型超臨界CO2輔助廢舊膠粉脫硫裝置一實施例的結構示意圖；圖2為嚙合元件結構示意圖,但不僅限于此種結構及組合。
具體實施方式
結合附圖說明，該裝置包括可承受壓カ的腔室7、在腔室內的剪切嚙合元件10、超臨界流體輸送裝置I、快速釋壓閥12、加熱器11、熱電偶6、溫度控制器9、壓カ傳感器5、壓力顯示器8、轉軸4、密封圈3、轉速控制器2，超臨界流體輸送裝置與可承受壓カ的腔室連接，剪切嚙合元件裝于腔室內，與轉軸相連，密封圈位于轉軸與腔室連接處，加熱器與腔室外側壁面相連，壓カ傳感器、熱電偶、快速釋壓閥分別與腔室相連，溫度控制器與熱電偶相連。實驗時，已在其內放置有軟化劑、脫硫劑的高壓剪切腔室7內放入一定量的廢舊膠粉，也可是在高壓剪切腔室7內放入預混了軟化劑、脫硫劑等助劑的廢舊膠粉，在一定的溫度、超臨界CO2壓力、剪切速率作用下廢舊膠粉在剪切元件10間反復進行擠壓、嚙合、剪切，而后通過快速釋壓閥12可以獲得一定的壓カ釋放速率，膠粉膨脹，獲得再生橡膠；或在一定的溫度、超臨界CO2壓力、剪切速率作用下廢舊膠粉在剪切元件10間反復進行擠壓、嚙合、剪切，而后通過快速釋壓閥12可以獲得一定的壓カ釋放速率，膠粉膨脹，超臨界CO2的壓カ釋放完畢后，繼續向高壓剪切腔室7內通入一定壓カ的CO2，進一歩在剪切元件10的作用下擠壓、嚙合、剪切，反復重復此過程直至獲得再生橡膠。根據具體的廢舊膠粉種類及對再生膠的性能要求，調節此過程的時間、擠壓、剪切、嚙合、膨脹作用過程中的參數及重復操作的次數。最后得到所需要求的再生橡膠。[0017]I為超臨界CO2恒壓輸送系統，可以調節不同的超臨界0)2壓力，可以通過閥13向高壓剪切腔室7內供應恒定壓カ的超臨界CO2。2為轉速控制器，可以調節剪切元件的轉速。3為密封圈，保證高壓剪切腔室7內的壓カ不會損失。4為轉軸，其上帶有反向螺紋，防止物料進入軸的縫隙內。5為壓カ傳感器，通過顯示器8可以顯示高壓剪切腔室7內的壓カ及釋放的速率。6為熱電偶，通過溫度控制器9可以顯示和控制加熱器11提供的高壓剪切腔室7內的溫度。7為對開式高壓剪切腔室(或稱為料筒)，可以打開取料和放料。10為剪切元件，可以根據不同的物料要求，更換不同構型的剪切元件。12為快速釋壓閥。
權利要求1.超臨界CO2輔助制備再生橡膠裝置，該裝置包括可承受壓カ的腔室(7)、在腔室內的剪切嚙合元件(10)、超臨界流體輸送裝置(I)、快速釋壓閥(12)、加熱器(11)、熱電偶(6)、溫度控制器(9)、壓カ傳感器(5)、壓カ顯示器(8)、轉軸(4)、密封圈(3)、轉速控制器(2)，其特征在于超臨界流體輸送裝置與可承受壓カ的腔室連接，剪切嚙合元件裝于腔室內，與轉軸相連，密封圈位于轉軸與腔室連接處，加熱器與腔室外側壁面相連，壓カ傳感器、熱電偶、快速釋壓閥分別與腔室相連，溫度控制器與熱電偶相連。·
專利摘要本實用新型為超臨界CO2輔助制備再生橡膠裝置，通過將超臨界CO2通入該裝置帶有剪切嚙合元件的腔室中，利用超臨界流體的滲透及溶漲作用，在剪切嚙合元件的擠壓、剪切作用下協助脫硫劑擴散進廢舊膠粉內部，使廢舊膠粉的交聯網絡斷裂，實現廢舊膠粉的再生利用。此裝置具有結構簡單、操作方便、各項參數調節方便、節省原材料、適用范圍廣等優點，適于實驗研究。
文檔編號B29B17/00GK202808666SQ20122006681
公開日2013年3月20日 申請日期2012年2月28日 優先權日2012年2月28日
發明者高長云, 辛振祥, 趙冬梅, 陳秀霞, 譚欽艷, 冷秀江 申請人:青島科技大學, 中膠橡膠資源再生有限公司