超臨界輔助雙轉子連續混煉機與螺桿擠出機綠色再生工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及廢舊橡膠再生工藝領域，具體是一種超臨界輔助雙轉子連續混煉機與 螺桿擠出機綠色再生工藝。
【背景技術】
[0002] 國內大量廢舊輪胎的產生對人類生存環境造成破壞，如何將其變廢為寶、資源化 循環利用受到廣泛關注，我國以生產再生橡膠為主，經多年研究和實踐經驗，國內再生橡膠 生產經歷最初油法、水油法到傳統高溫高壓動態脫硫法，再到現階段推行的以"機"代"罐" 的常壓連續塑化法，它們總存在易產生二次污染或者得到產品性能不理想等缺點，難以進 一步推廣應用。
[0003] 雙轉子連續混煉機由美國Farre 1公司于20世紀60年代中期開發的連續混煉設備， 其中物料受到轉子混煉流場的高剪切、強拉伸作用。鑒于其既保留密煉機優異的混煉特性， 又可連續工作，且具有生產能力大，操作、維護方便的特點，故被廣泛應用各種高分子材料 混合。如圖1所示，硫化橡膠交聯網絡結構中的C-C、C-S、S-S鍵鍵能依次減小，當受剪切力作 用時，三種鍵能都有可能斷裂，定向選擇比較困難；當受拉伸力作用時，可達到有效控制使 其僅僅斷裂含硫鍵，而主鏈不被破壞的目的，表明其更加適合硫化橡膠斷硫再生。
[0004] 為了能夠在無污染的情況下得到高性能的復原再生橡膠產品，以雙轉子連續混煉 機與螺桿擠出機組合，再借助于超臨界流體超強的溶脹、滲透能力和為其提供惰性環境，形 成一種新型綠色、連續斷硫再生技術。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，結合超臨界流體滲透、溶脹和 保護橡膠分子結構及雙轉子混煉流場的高剪切、強拉伸共同作用，提供一種超臨界輔助雙 轉子連續混煉機與螺桿擠出機綠色再生工藝。
[0006] 為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：
[0007] -種超臨界輔助雙轉子連續混煉機與螺桿擠出機綠色再生工藝，其特征在于:包 括以下步驟：
[0008] (1)、將廢舊橡膠經破碎分離后得到的I-IOmm的橡膠顆粒，橡膠顆粒通過給料裝置 螺旋輸送入雙轉子連續混煉機內；在雙轉子連續混煉機內，橡膠顆粒處于超臨界流體環境 中，橡膠顆粒的橡膠分子結構受到超臨界流體滲透、溶脹和保護，以及雙轉子混煉流場的高 剪切、強拉伸作用，僅僅促使橡膠顆粒的橡膠分子中C-S鍵和S-S鍵定向選擇性斷裂，而主鏈 C-C鍵不被破壞，僅僅破壞橡膠分子的三維網格結構，實現橡膠顆粒的斷硫再生；
[0009] (2)將步驟(1)中斷硫再生橡膠經排料閥送入螺桿擠出機中，經過螺桿輸送到螺桿 擠出機機頭進行造粒或成型，最后依次通過密封、冷卻、干燥處理后得到顆粒狀復原再生橡 膠產品包裝入庫。
[0010] 所述的一種超臨界輔助雙轉子連續混煉機與螺桿擠出機綠色再生工藝，其特征在 于:步驟（I)中，雙轉子連續混煉機的轉子轉速在500-800r/min之間，斷硫再生溫度控制在 100°C左右，斷硫再生時間在5-15min之間，超臨界流體為超臨界C02。
[0011]所述的一種超臨界輔助雙轉子連續混煉機與螺桿擠出機綠色再生工藝，其特征在 于:步驟(2)中，螺桿擠出機中螺桿轉速在55r/min左右，擠出壓力在3-6MPa之間，采用打蠟 密封，制備得到的顆粒狀復原再生橡膠產品質量為10_20g/個，密度l-1.18g/cm 3。
[0012]本發明優點為：
[0013] 1、超臨界流體超強的滲透、溶脹作用和提供惰性環境，促進橡膠顆粒均勻受熱斷 硫再生，以防顆粒表面局部能量過高導致大量主鏈斷裂影響所得的再生橡膠產品質量且縮 短再生時間，避免了傳統方法中使用抗氧化劑阻止熱對橡膠分子結構造成破壞來保護C-C 主鏈。
[0014] 2、雙轉子連續混煉機中雙轉子流場區別于傳統螺桿擠出法在于其不僅具有高剪 切作用還具有強拉伸作用，在硫化橡膠網狀鏈中，C-C鍵、C-S鍵、S-S鍵的結合能分別為 346kJ/mol、272kJ/mol、270kJ/mol，高剪切作用直接作用分子鍵，三種鍵都有可能斷裂，而 強拉伸作用作用于分子鏈兩端，可以通過有效控制使其僅僅使得硫鍵斷裂，而主鏈不被破 壞，更加適合硫化橡膠斷硫再生。
[0015] 3、采用螺桿擠出機擠出造粒或成型替代傳統的高污染的開煉機或密煉機煉膠，避 免了無組織污染物難以控制的缺陷，整個過程節能、環保且方便快捷。
[0016] 4、得到的顆粒狀再生橡膠產品解決了傳統塊狀再生橡膠堆放不易散熱導致自燃、 門尼粘度易回彈、產品力學性能下降等缺點。
【附圖說明】
[0017] 圖1為橡膠分子鏈受力分析示意圖。
【具體實施方式】
[0018] -種超臨界輔助雙轉子連續混煉機與螺桿擠出機綠色再生工藝，包括如下工藝步 驟：
[0019] 將廢舊橡膠經破碎分離后得到的I-IOmm的橡膠顆粒加入給料裝置中經過螺旋輸 送入雙轉子連續混煉機內；在雙轉子連續混煉機內，在超臨界流體CO 2環境中，橡膠顆粒受 到超臨界流體滲透、溶脹和保護橡膠分子結構及雙轉子混煉流場的高剪切、強拉伸作用，僅 僅促使其中C-S鍵和S-S鍵定向選擇性斷裂，而主鏈C-C鍵不被破壞，僅僅破壞其三維網格結 構，實現橡膠顆粒的斷硫再生，其中雙轉子連續混煉機的轉子轉速在500-800r/min之間，斷 硫再生溫度控制在l〇〇°C左右，斷硫再生時間在5-15min之間；然后上述斷硫再生橡膠經排 料閥送入螺桿擠出機中，經過螺桿輸送到擠出機頭進行造粒或成型，其中螺桿擠出機中螺 桿轉速在55r/min左右，擠出壓力在3-6MPa之間，最后分別依次通過打錯密封、冷卻、干燥處 理后得到質量為10_20g/個，密度l-1.18g/cm 3的顆粒狀復原再生橡膠產品包裝入庫。
[0020] 本發明制備的顆粒狀再生橡膠與傳統再生橡膠性能對比見表1所示。
[0021 ]表1本發明制備的顆粒狀再生橡膠與傳統再生橡膠性能對比 [0022]
【主權項】
1. 一種超臨界輔助雙轉子連續混煉機與螺桿擠出機綠色再生工藝，其特征在于:包括 以下步驟： (1 )、將廢舊橡膠經破碎分離后得到的l-10mm的橡膠顆粒，橡膠顆粒通過給料裝置螺旋 輸送入雙轉子連續混煉機內；在雙轉子連續混煉機內，橡膠顆粒處于超臨界流體環境中，橡 膠顆粒的橡膠分子結構受到超臨界流體滲透、溶脹和保護，以及雙轉子混煉流場的高剪切、 強拉伸作用，僅僅促使橡膠顆粒的橡膠分子中C-S鍵和S-S鍵定向選擇性斷裂，而主鏈C-C鍵 不被破壞，僅僅破壞橡膠分子的三維網格結構，實現橡膠顆粒的斷硫再生； (2)將步驟(1)中斷硫再生橡膠經排料閥送入螺桿擠出機中，經過螺桿輸送到螺桿擠出 機機頭進行造粒或成型，最后依次通過密封、冷卻、干燥處理后得到顆粒狀復原再生橡膠產 品包裝入庫。2. 根據權利要求1所述的一種超臨界輔助雙轉子連續混煉機與螺桿擠出機綠色再生工 藝，其特征在于:步驟（1)中，雙轉子連續混煉機的轉子轉速在500-800r/min之間，斷硫再生 溫度控制在l〇〇°C左右，斷硫再生時間在5-15min之間，超臨界流體為超臨界C02。3. 根據權利要求1所述的一種超臨界輔助雙轉子連續混煉機與螺桿擠出機綠色再生工 藝，其特征在于：步驟(2)中，螺桿擠出機中螺桿轉速在55r/min左右，擠出壓力在3-6MPa之 間，采用打蠟密封，制備得到的顆粒狀復原再生橡膠產品質量為10_20g/個，密度1-1.18g/ cm3。
【專利摘要】本發明公開了一種超臨界輔助雙轉子連續混煉機與螺桿擠出機綠色再生工藝，將廢舊輪胎破碎分離得到的橡膠顆粒送入雙轉子連續混煉機內，在超臨界流體環境中，橡膠顆粒受到雙轉子混煉流場的高剪切、強拉伸作用，促使其低溫綠色斷硫再生；然后經過螺桿擠出機進行擠出成型，最后經過密封、冷卻、干燥處理后得到顆粒狀再生橡膠包裝入庫。本發明借助超臨界流體輔助廢橡膠顆粒雙轉子連續混煉機的混煉流場低溫/高剪切/強拉伸定向選擇性連續綠色斷硫再生制備顆粒狀復原再生橡膠產品，生產過程中無需添加任何化學助劑，僅僅依靠機械力化學反應原理，借助于應力誘導打破其中三維網格結構，實現廢橡膠顆粒到顆粒狀復原再生橡膠產品連續、綠色、安全生產。
【IPC分類】B29B17/00, B29B9/06, B29B7/58, B29B7/48, B29B11/10
【公開號】CN105479613
【申請號】CN201510860216
【發明人】卞小軍, 黎廣, 王平, 黃健, 沈靜
【申請人】安徽世界村新材料有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月26日