阅读说明：本技术 一种生物质橡胶复合材料的制备工艺 (A kind of preparation process of biomass rubber composite material ) 是由 许民 韩丽娜 李亚兰 王福华 孟现允 石艳梅 沈欢 庄凯侠 魏鹏 于 2019-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种生物质橡胶复合材料的制备工艺,以木粉、秸秆粉、竹粉等以及轮胎合成橡胶为原料,采用橡胶制品的加工工艺：混炼,开炼和硫化成型,制得生物质橡胶环保复合材料,本发明工艺简单,操作方便,整个过程不掺入胶黏剂,直接采用橡胶交联成型,经济且环保,制得的生物质橡胶复合材料强度好,弹性高,吸水膨胀率低,无甲醛释放。(The invention discloses a kind of preparation processes of biomass rubber composite material, using wood powder, straw powder, bamboo powder etc. and tire synthetic rubber as raw material, using the processing technology of rubber product: being kneaded, mill and sulfidization molding, are made biomass Rubber environment-friendlycomposite composite material, and present invention process is simple, it is easy to operate, whole process does not mix adhesive, directlys adopt rubber cross molding, cost-effective and environmentally friendly, biomass rubber composite material intensity obtained is good, elastic high, expansion rate of water absorption is low, formaldehydeless release.)

一种生物质橡胶复合材料的制备工艺

技术领域

本发明涉及一种利用橡胶混炼成型工艺制造生物质橡胶复合材料。

技术背景

生物质橡胶复合材料是近几年才提出来的一种新型多功能环保材料，而国内外研究者主要研究利用人造板热压工艺制造生物质橡胶多功能环保复合材料，主要利用胶黏剂完成两种材料的黏合成型，工艺复杂，成本较高，且胶黏剂中甲醛的释放量也较高，不够环保。本发明主要探讨用橡胶混炼成型工艺制造生物质橡胶复合材料，借鉴橡胶加工工艺，利用橡胶的交联完成成型加工，省去了胶粘剂的填入，开拓了生物质橡胶加工工艺的新思路。

发明内容

本发明解决的技术问题是，以木材、竹材、农作物等生物质材料制成的木粉、秸秆粉、竹粉等以及轮胎合成橡胶为原料，制造生物质橡胶复合材料，其工艺流程是先将合成橡胶切成一定规格的小块，然后放入密炼机中塑炼，待橡胶软化后，再放入一定量的烘干后的生物质材料进行混炼，之后将混炼后的物料放在开炼机上开炼成片材，铺模，在硫化机中硫化成型，冷却，最终制成生物质橡胶复合材料。

本发明采用橡胶的混炼加工方法，以木材、竹材、农作物等生物质材料制成的木粉、秸秆粉、竹粉等以及具有室外耐候性可直接使用的轮胎合成橡胶为原料，采用橡胶制品的加工工艺：混炼，开炼和硫化成型，制得的不含胶黏剂，无甲醛释放，工艺简化的生物质橡胶环保复合材料。

其工艺流程及工艺控制条件如下：

一、备料工艺：

(1)生物质粉料制备：利用粉碎机将以木材、竹材、农作物等生物质材料打成符合规格的木粉，并经过网筛筛选出80目-100目的粉料备用，使用前粉料需烘干到含水率≤3％。

(2)胶料制备：优选轮胎生产厂家购置的轮胎合成橡胶，主要成分有：天然橡胶，丁苯橡胶，顺丁橡胶，硫磺，炭黑，硬脂酸，防老剂和操作油，比例已知，将合成橡胶切割成50mm×50mm的橡胶块备用。

(3)比例控制：根据材料的硬度、弹性等性能要求，以及材料的成型要求，调节橡胶与生物质粉料的比例为：8:2-5:5。

二、混炼工艺：

将切割好的备用胶料按照比例放入实验室用3L密炼机中，混炼温度过低则橡胶分子链不易流动，胶料不易塑化，温度过高则橡胶容易预硫化，通过水冷控制混炼温度为60-70℃；转速过低则橡胶不易剪切塑化，转速过高，剪切过激烈则容易局部生热，造成橡胶的局部预硫化，通过调速器控制转子转速为20-30 r/min，塑炼合成橡胶3min；暂停机器，加入一定比例的生物质材料，混炼时间的控制是基于物料混合均匀，且为避免橡胶预硫化，混炼时间不易过长，控制两种材料混炼时间为5-7min，之后将物料从密炼机中取出。

三、开炼工艺：

控制开炼机间距为2mm，将取出的物料放到开炼机上开炼，开炼次数过多，则胶料会发粘，且硫化胶的力学性能会降低，控制每片片材开炼次数为3-5次。

四、硫化工艺：

将开炼好的片材进行剪裁放入模具中，控制硫化温度为160℃，硫化方式为分段加压，二次硫化，分段加压有利于胶料的前期预热流动和后期加压定型，二次加压有利于胶料的排气，避免材料鼓泡。

按上述工艺流程及控制条件制出的生物质橡胶环保复合材料，材质均匀，硫化成型的材料外观为有光泽的黑色，材料弹性好，尺寸稳定性好，吸水膨胀率比生物质基材料低，无甲醛释放，是良好的环保型复合材料。

附图说明

图1为生物质橡胶复合材料的立体截面图，其中标注：1-橡胶，2-生物质粉料。

图2为本发明工艺流程示意图。

以下用两个实施例，选择两种不同的生物质材料：木粉和竹粉，进行实施具体说明。

具体实施方式

实施例1：木粉-橡胶复合材料，按以下四个步骤实施：

一、备料工艺：

(1)木粉制备：利用粉碎机将杨木的枝桠材、小径木以及加工剩余物打成符合规格的木粉，并经过网筛筛选出80目-100目的木粉备用，使用前木粉需在 103℃下烘干8-16h,待含水率降到3％以下。

(2)胶料制备：优选轮胎生产厂家购置的轮胎合成橡胶，主要成分有：天然橡胶，丁苯橡胶，顺丁橡胶，硫磺，炭黑，硬脂酸，防老剂和操作油，比例已知，将轮胎合成橡胶切割成50mm×50mm的橡胶块备用。

(3)比例控制：确定橡胶与木粉的比例范围为8:2-5:5，根据密炼机的体积要求，将总质量定在1600g。

二、混炼工艺：

将切割好的备用胶料按照比例放入实验室用3L密炼机中，控制密炼温度为60-70℃，控制转子转速为20-30r/min，先塑炼合成橡胶3min；之后暂停机器，加入一定比例的木粉，与橡胶混炼5-7min，将物料从密炼机中取出。

三、开炼工艺：

控制开炼机间距为2mm，将取出的物料的放到开炼机上开炼，每片片材开炼 3-5次。

四、硫化工艺：

将开炼好的片材进行剪裁放入模具中，控制硫化温度为160℃，硫化方式为分段加压，二次硫化，先预压1min，压力为4MPa,再加压3min,压力为15MPa, 之后下压板下降泄压，再加压5min，压力为15MPa；之后将材料于室温下冷却陈放24h，既为成品。

实施例2：竹粉-橡胶复合材料，按以下四个步骤实施：

一、备料工艺：

(1)竹粉制备：利用粉碎机将竹子打成符合规格的竹粉，并经过网筛筛选出80目-100目的竹粉备用，使用前竹粉需在103℃下烘干8-16h,待含水率降到3％以下。

(2)胶料制备：优选轮胎生产厂家购置的轮胎合成橡胶，主要成分有：天然橡胶，丁苯橡胶，顺丁橡胶，硫磺，炭黑，硬脂酸，防老剂和操作油，比例已知，将轮胎合成橡胶切割成50mm×50mm的橡胶块备用。

(3)比例控制：确定橡胶与竹粉的比例范围为8:2-5:5，根据密炼机的体积要求，将总质量定在1600g。

二、混炼工艺：

将切割好的备用胶料按照比例放入实验室用3L密炼机中，控制密炼温度为60-70℃，控制转子转速为20-30r/min，先塑炼合成橡胶3min；之后暂停机器，加入一定比例的竹粉，与橡胶混炼5-7min，将物料从密炼机中取出。

三、开炼工艺：

控制开炼机间距为2mm，将取出的物料的放到开炼机上开炼，每片片材开炼 3-5次。

四、硫化工艺：

将开炼好的片材进行剪裁放入模具中，控制硫化温度为160℃，硫化方式为分段加压，二次硫化，先预压1min，压力为4MPa,再加压3min,压力为15MPa, 之后下压板下降泄压，再加压5min，压力为15MPa；之后将材料于室温下冷却陈放24h，既为成品。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。