阅读说明：本技术 一种高性能低成本胶粉基复合弹性体的制备方法 (Preparation method of high-performance low-cost rubber powder-based composite elastomer ) 是由 王艳秋 祝木伟 鲍桂楠 姚亮 张小萍 刘太闯 靳玲 翁国文 于 2019-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高性能低成本胶粉基复合弹性体的制备方法,其中高聚物包括生胶、环保高强力轮胎再生胶TRR和活化胶粉GTR,生胶总用量为21份、TRR为49份、GTR为30份；硫化体系配合剂包括硫化剂S<Sub>8</Sub>、促进剂CZ、三乙醇胺、氧化锌、硬脂酸、以及白碳黑；根据GB/T1702-1997对试样进行性能检测,拉伸强度最高可达19.8 MPa、扯断伸长率为624.8%,能满足农用胎、力车胎等各种汽车配件、防水卷材等建筑材料、各种电器用材料的性能需要,上述高聚物总用量一般占原材料成本的55%,采用本发明的复合弹性体来取代生胶,在保持物理、工艺和环保性能的前提下,原材料成本能下降49-70%。(The invention disclosesa preparation method of a high-performance low-cost rubber powder-based composite elastomer is disclosed, wherein a high polymer comprises 21 parts of crude rubber, 49 parts of TRR and 30 parts of GTR, wherein the TRR is an environment-friendly high-strength tire reclaimed rubber, and the GTR is activated rubber powder; the vulcanizing system compounding agent comprises a vulcanizing agent S 8 Accelerator CZ, triethanolamine, zinc oxide, stearic acid, and white carbon black; according to GB/T1702-1997, the performance test of the sample is carried out, the tensile strength can reach 19.8 MPa to the maximum, the elongation at break is 624.8%, the performance requirements of various automobile parts such as agricultural tires and hand-drawn tires, building materials such as waterproof rolls and various electric appliance materials can be met, the total consumption of the high polymer generally accounts for 55% of the cost of the raw materials, the composite elastomer provided by the invention is adopted to replace raw rubber, and the cost of the raw materials can be reduced by 49-70% on the premise of keeping physical, process and environmental performance.)

一种高性能低成本胶粉基复合弹性体的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高性能低成本胶粉基复合弹性体的制备方法，属于橡胶新材料制造领域。

背景技术

中高档橡胶制品一般采用生胶NR、BR和SBR并用，含胶率一般为50%，以上生胶的价格基本在1.2万元/吨，高强力环保轮胎再生胶价格0.26万元/吨，胶粉价格0.10万元/吨。生胶一般占原材料成本的55%，因此，全部用生胶制备橡胶制品成本约为1.1万元/吨，因为生胶成本较高，很多橡胶企业利润微薄，举步维艰。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明专利能提供了一种在生胶中加入大量环保高强力轮胎再生胶和胶粉的复合弹性体，在保证复合弹性体具有较高物理机械性能、工艺性能和环保性能的前提下，成本降低49-70%，见表1和表2；使得企业在能保证下游橡胶制品性能的前提下，利润大幅度提高。

本发明是通过如下步骤实现的，一种高性能低成本胶粉基复合弹性体的制备方法，各种原料及其质量份数为：

天然橡胶NR………………………… 3.5份

丁苯橡胶SBR………………………10.5份

顺丁橡胶BR…………………………7.0份

环保高强力轮胎再生胶TRR ………49.0份

活化胶粉GTR………………………30.0份

再生活化剂510………………………2.0份

白碳黑………………………………10.0-20.0份

硫化剂S₈………………………………2.0份

促进剂CZ ……………………………0.8份

三乙醇胺………………………………1.0份

活性剂ZnO ……………………………5.0份

活性剂SA………………………………5.0份

防老剂2246 ……………………………1.0份

石蜡…………………………………… .1.0份

其制备方法，按如下步骤进行：

步骤1）首先称取各原料物质，将天然橡胶NR、以及顺丁橡胶BR在常温下各塑炼5min，然后合炼得到生胶复合胶，备用；

环保高强力轮胎再生胶TRR在常温下薄通10次，备用；

将80目活化胶粉GTR和再生活化剂510加入高压釜中活化，活化后在常温下过辊20次，制得活性胶，备用；

丁苯橡胶SBR在常温下塑炼至表面光洁，然后在丁苯橡胶SBR塑炼胶中依次加入白碳黑、三乙醇胺、氧化锌、以及硬脂酸，制得丁苯混炼胶，备用；

生胶复合胶和环保高强力轮胎再生胶TRR按比例要求混炼15min得到混合胶；在开炼机上将混合胶包辊后，加入丁苯混炼胶和活性胶，然后加入促进剂、硫磺，混炼均匀，时间12min，即可；

步骤2）性能检测，根据GB/T1702-1997进行性能检测。

作为本发明所述的一种高性能低成本胶粉基复合弹性体的制备方法的优选方案：所述丁苯橡胶SBR在常温下塑炼至表面光洁，是指丁苯橡胶SBR在常温下，辊距0.50mm，塑炼5min至表面光洁。

本发明有益效果是：

1、生胶、再生胶和胶粉制备的高性能低成本胶粉基复合弹性体拉伸强度最大可达19.0MPa、扯断伸长率最大可达557.3 %，加工过程节能环保，能较好地满足农用胎、力车胎等各种汽车配件、防水卷材等建筑材料、各种电器用材料的性能需要，复合弹性体的拉伸强度等物理机械性能优于天然胶NR，具体见表1和表2，可采用复合弹性体生产很多中高档橡胶制品。

2、非极性不饱和丁苯橡胶和配合剂单独制备混炼胶强度提高幅度较大，混炼过程首先把SBR在常温下（辊距0.50mm）塑炼5min至表面光洁、质地均匀；然后在丁苯塑炼胶中依次加入白碳黑、三乙醇胺、氧化锌、硬脂酸，有利于白碳黑和丁苯胶形成较多的结合橡胶，提高胶粉基复合弹性体的强度。

3、与生胶制备的产品相比，利用本发明的高性能低成本胶粉基复合弹性体成本最多下降达66%。

中高档橡胶制品一般采用天然胶（NR）、顺丁胶（BR）和丁苯胶（SBR）并用，含胶率一般为50%，以上生胶的价格基本都在1.2万元/吨，高强力环保轮胎再生胶价格0.26万元/吨，胶粉价格0.10万元/吨。生胶一般占原材料成本的55%，如果用本发明的复合弹性体来取代生胶，在保持较高物理机械性能的前提下，成本最多能下降70%。

成本降低的核算如下：

（1）采用生胶生产的中高档橡胶制品成本（生胶成本）=生胶价格×含胶率÷生胶占原材料成本的比例=1.20×50%÷55%=1.09（万元/吨）；

（2）采用本实施例配方的橡胶制品成本（复合弹性体成本）=（生胶价格×在高聚物中的质量百分比+TRR价格×在高聚物中的质量百分比+ 胶粉价格×在高聚物中的质量百分比）×含胶率÷生胶占原材料成本的比例=（1.2×0.21+0.26×0.49+0.10×0.30）×50%÷55%=0.39（万元/吨）；

（3）降低成本=（生胶成本－复合弹性体成本）×100%/生胶成本=(1.09－0.39) ×100%=70%。

4、硫化体系采用硫化剂S₈ 2.0质量份、促进剂CZ 0.8质量份、三乙醇胺 1.0质量份、氧化锌5.0质量份、硬脂酸3.0质量份，能够获得较快的硫化速度、较长的焦烧时间，最大的物理机械性能。

5、30质量份的胶粉采用活化体系为2质量份再生活化剂510和2质量份的硬脂酸并用，活化后的胶粉获得了较大的物理机械性能和环保性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。其中，实施例1-3中所使用的环保高强力轮胎再生胶TRR购买于南通回力橡胶有限公司。

实施例1

一种高性能低成本胶粉基复合弹性体，各种原料及其质量份数为：

天然橡胶NR…………………………… 3.5份

丁苯橡胶SBR…………………………10.5份

顺丁橡胶BR……………………………7.0份

环保高强力轮胎再生胶TRR …………49.0份

活化胶粉GTR…………………………30.0份

再生活化剂510……………………………2.0份

白碳黑……………………………………20.0份

硫化剂S₈………………………………… 2.0份

促进剂CZ ………………………………. 0.8份

三乙醇胺………………………………… 1.0份

活性剂ZnO ………………………………5.0份

活性剂SA…………………………………5.0份

防老剂2246 ………………………………1.0份

石蜡………………………………………..1.0份

其制备方法，按如下步骤进行：

步骤1）按照配方把NR、BR在常温下（辊距0.5～1.0mm）各塑炼5min，然后合炼得到生胶复合胶；把TRR在常温下（辊距0.2mm）薄通10次；把80目活化胶粉GTR在100℃烘箱中烘干，烘干活化胶粉GTR和再生活化剂510一起加入高压釜中活化，活化后GTR在常温下（辊距0.1mm）过辊20次；混炼过程首先把SBR在常温下（辊距0.50mm）塑炼5min至表面光洁、质地均匀，制得丁苯塑炼胶；然后在丁苯塑炼胶中依次加入白碳黑、三乙醇胺、氧化锌、硬脂酸，制得丁苯混炼胶，有利于提高强度；把生胶复合胶和TRR按比例要求混炼，常温下（辊距为0.5mm）先将生胶复合胶包辊，再加入TRR混炼15min得到混合胶；在开炼机上将混合胶包辊后，加入丁苯混炼胶和活化胶粉GTR，然后加入促进剂、硫磺，混炼均匀，时间12min。

步骤2）性能检测，根据GB/T1702-1997进行性能检测，拉伸强度为18.4 MPa、扯断伸长率为520.5 %，18项多环芳烃的含量总和为174.8mg/Kg，能较好地满足农用胎、力车胎等各种汽车配件、防水卷材等建筑材料、各种电器用材料的性能需要，材料和加工过程节能环保，可大幅度地降低产品原材料成本70%。避免了生产者和使用者罹患癌症。

实施例2

一种高性能低成本胶粉基复合弹性体，各种原料及其质量份数为：

天然橡胶（NR）…………………………50.0份

活化胶粉（GTR）………………………50.0份

再生活化剂510…………………………...2.0份

白碳黑……………………………………10.0份

硫化剂S₈………………………………… 2.0份

促进剂CZ ………………………………. 0.8份

三乙醇胺………………………………… 1.0份

活性剂ZnO ………………………………5.0份

活性剂SA…………………………………5.0份

防老剂2246 ………………………………1.0份

石蜡………………………………………..1.0份

其制备方法，按如下步骤进行：

步骤1）按照配方把NR、BR在常温下（辊距0.5～1.0mm）各塑炼5min，然后合炼得到生胶复合胶；把TRR在常温下（辊距0.2mm）薄通10次；把80目活化胶粉GTR在100℃烘箱中烘干，烘干活化胶粉GTR和再生活化剂510一起加入高压釜中活化，活化后GTR在常温下（辊距0.1mm）过辊20次；混炼过程首先把SBR在常温下（辊距0.50mm）塑炼5min至表面光洁、质地均匀，制得丁苯塑炼胶；然后在丁苯塑炼胶中依次加入白碳黑、三乙醇胺、氧化锌、硬脂酸，制得丁苯混炼胶，有利于提高强度；把生胶复合胶和TRR按比例要求混炼，常温下（辊距为0.5mm）先将生胶复合胶包辊，再加入TRR混炼15min得到混合胶；在开炼机上将混合胶包辊后，加入丁苯混炼胶和活化胶粉GTR，然后加入促进剂、硫磺，混炼均匀，时间12min。

步骤2）性能检测，根据GB/T1702-1997进行性能检测，拉伸强度为17.3 MPa、扯断伸长率为513.3 %，18项多环芳烃的含量总和为17.3mg/Kg，能较好地满足农用胎、力车胎等各种汽车配件、防水卷材等建筑材料、各种电器用材料的性能需要，材料和加工过程节能环保，可大幅度地降低产品原材料成本49%。避免了生产者和使用者罹患癌症。

实施例3

一种高性能低成本胶粉基复合弹性体，各种原料及其质量份数为：

天然橡胶 （NR）………………………30.0份

环保高强力轮胎再生胶（TRR） ……..70.0份

再生活化剂510…………………………...2.0份

白碳黑……………………………………20.0份

硫化剂S₈………………………………… 2.0份

促进剂CZ ………………………………. 0.8份

三乙醇胺………………………………… 1.0份

活性剂ZnO ………………………………5.0份

活性剂SA…………………………………5.0份

防老剂2246 ………………………………1.0份

石蜡………………………………………..1.0份

其制备方法，按如下步骤进行：

步骤1）按照配方把NR、BR在常温下（辊距0.5～1.0mm）各塑炼5min，然后合炼得到生胶复合胶；把TRR在常温下（辊距0.2mm）薄通10次；把80目活化胶粉GTR在100℃烘箱中烘干，烘干活化胶粉GTR和再生活化剂510一起加入高压釜中活化，活化后GTR在常温下（辊距0.1mm）过辊20次；混炼过程首先把SBR在常温下（辊距0.50mm）塑炼5min至表面光洁、质地均匀，制得丁苯塑炼胶；然后在丁苯塑炼胶中依次加入白碳黑、三乙醇胺、氧化锌、硬脂酸，制得丁苯混炼胶，有利于提高强度；把生胶复合胶和TRR按比例要求混炼，常温下（辊距为0.5mm）先将生胶复合胶包辊，再加入TRR混炼15min得到混合胶；在开炼机上将混合胶包辊后，加入丁苯混炼胶和活化胶粉GTR，然后加入促进剂、硫磺，混炼均匀，时间12min。

步骤2）性能检测，根据GB/T1702-1997进行性能检测，拉伸强度为19.0 MPa、扯断伸长率为557.3 %，18项多环芳烃的含量总和为250.1mg/Kg，能较好地满足农用胎、力车胎等各种汽车配件、防水卷材等建筑材料、各种电器用材料的性能需要，材料和加工过程节能环保，可大幅度地降低产品原材料成本58%。避免了生产者和使用者罹患癌症。

表1 不同低成本高品质生胶/再生胶/GTR复合弹性体的性能。

表2 不同复合弹性体所含多环芳烃含量。