一种再生橡胶及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种再生橡胶及其制备方法和应用 (Reclaimed rubber and preparation method and application thereof ) 是由 沈庆龙 鞠岑 叶家坤 陈新杰 王亚静 孙九光 于 2020-12-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种再生橡胶及其制备方法和应用,所述再生橡胶的制备原料按照重量份数包括如下组分：废弃橡胶100份,磺酸盐减水剂3-4份,交联剂2-3份,促进剂3-4份,软化油1-3份,均匀剂1-3份,活化剂0.5-5份和硫化剂0.5-2份。所述再生橡胶具有较高的拉伸强度和断裂伸长率,耐老化性能优异,在硬度、拉伸强度、断裂伸长率和耐老化性这些方面均符合生产需求。(The invention relates to a regenerated rubber and a preparation method and application thereof, wherein the preparation raw materials of the regenerated rubber comprise the following components in parts by weight: 100 parts of waste rubber, 3-4 parts of a sulfonate water reducing agent, 2-3 parts of a cross-linking agent, 3-4 parts of an accelerator, 1-3 parts of softening oil, 1-3 parts of a homogenizing agent, 0.5-5 parts of an activating agent and 0.5-2 parts of a vulcanizing agent. The regenerated rubber has high tensile strength and elongation at break and excellent aging resistance, and meets the production requirements in the aspects of hardness, tensile strength, elongation at break and aging resistance.)
技术领域
本发明涉及橡胶材料技术领域，尤其涉及一种再生橡胶及其制备方法和应用。
背景技术
随着工业和现代文明的发展，各种工业和生活废弃物的处理已经成为人们所面对的一大难题，特别是对于经过化学交联的橡胶，由于它内部具有交联的网络结构，因此不溶不熔。目前橡胶制品已经广泛应用于大众生活中的每一个角落，而这些橡胶制品使用后如果处理不当就可能会给环境带来严重的污染，探讨开拓废弃橡胶回收处理利用渠道、减少垃圾排放的难点和存在的问题，因此，废弃橡胶的回收处理和循环利用十分值得考虑。
CN109734978A公开了一种废弃橡胶轮胎循环再利用制品及其方法，其公开的废弃橡胶轮胎循环再利用制品由以下重量份的材料制成：橡胶轮胎处理物12份、丁腈橡胶9份、秸秆灰4份、硬脂酸钙1份、烷基磺酸钠1份、磷酸锌5份、氧化钙2份、聚乙烯蜡3份、氟化锆2份、聚二甲苯硅氧烷2份以及辅助助剂6-10份。其公开的废弃橡胶轮胎循环再利用制品及其方法，充分回收利用农业副产品秸秆和废弃的橡胶轮胎，提升固体废料的回收利用率，充分挖掘固体废料的潜在价值。但是其公开的废弃橡胶轮胎循环再利用制品需要较多的助剂才能完成回收，成本较高。
CN110128724A公开了一种回收利用废弃橡胶轮胎的再生橡胶及其制备方法，其公开的回收利用废弃橡胶轮胎的再生橡胶包括原料重量份的废弃轮胎胶粉50～150份、软化剂3～7份、松香0.1～0.5份、活化剂0.1～0.3份，其公开的制备方法包括配料、脱硫和后处理步骤，其公开的再生橡胶充分回收废弃橡胶轮胎的固体废料，充分挖掘固体肥料废弃橡胶轮胎的潜在价值，同时克服了环境污染以及浪费资源缺陷技术难题，大幅发挥了废弃固体废料的真正价值，为保护环境奠定了坚实基础，同时提升了经济效益。但是其公开的再生橡胶未考虑助剂对废弃橡胶回收的影响。
因此，开发一种成分简单、制备方法简单且综合性能优异的再生橡胶至关重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种再生橡胶的制备方法及其应用，所述再生橡胶具有较高的拉伸强度和断裂伸长率，耐老化性能优异，在硬度、拉伸强度、断裂伸长率和耐老化性这些方面均符合生产需求。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种再生橡胶，所述再生橡胶的制备原料按照重量份数包括如下组分：废弃橡胶100份，磺酸盐减水剂3-4份，交联剂2-3份，促进剂3-4份，软化油1-3份，均匀剂1-3份，活化剂0.5-5份和硫化剂0.5-2份。
本发明所述再生橡胶以磺酸盐减水剂、交联剂和促进剂搭配使用作为还原助剂，磺酸盐减水剂能够降低废弃橡胶中的交联键S-S键的键能，使交联键发生断裂，再以交联剂和促进剂搭配，使解交联的废弃橡胶重新更完善地交联，恢复橡胶的塑性，三者协同作用，在软化油和均匀剂的配合下能够在废弃橡胶中均匀分散，易于与其他成分混合，保证硫化品质，从而使所得再生橡胶具有较优的拉伸强度和断裂伸长率，耐老化性能优异，在硬度、拉伸强度、断裂伸长率和耐老化性这些方面均符合生产需求，缺少任意一种最终所得再生橡胶的拉伸强度和断裂伸长率均不能满足生产需求。而且三者只有在特定配比下才能实现上述作用，还原助剂的添加量过多或过少均不利于所得再生橡胶的回收利用。
所述磺酸盐减水剂在再生橡胶中的重量份数为3-4份，例如3.2份、3.4份、3.6份、3.8份等。
所述交联剂在再生橡胶中的重量份数为2-3份，例如2.2份、2.4份、2.6份、2.8份等。
所述促进剂在再生橡胶中的重量份数为3-4份，例如3.2份、3.4份、3.6份、3.8份等。
所述软化油在再生橡胶中的重量份数为1-3份，例如1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2.0份、2.2份、2.4份、2.6份、2.8份等。
所述均匀剂在再生橡胶中的重量份数为1-3份，例如1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2.0份、2.2份、2.4份、2.6份、2.8份等。
所述活化剂在再生橡胶中的重量份数为0.5-5份，例如1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份等。
所述硫化剂在再生橡胶中的重量份数为0.5-2份，例如1份、1.5份等。
优选地，所述磺酸盐减水剂包括氨基磺酸盐减水剂。
优选地，所述交联剂包括四亚乙基五胺。
优选地，所述促进剂包括六次甲基四胺。
优选地，所述均匀剂包括饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸混合物的锌盐和高级脂肪醇的组合。所述高级脂肪醇指的是含有六个碳原子一元醇的混合物。
优选地，所述活化剂包括氧化锌和/或硬脂酸，优选氧化锌和硬脂酸的组合。本发明中氧化锌用作活性剂，可以提高促进剂的活性，硫化活化剂，对再生橡胶有补强和防老化的作用，还能提高其强度和导热性能；硬脂酸对废弃橡胶进行软化增塑，有利氧化锌的充分扩散，硬脂酸和氧化锌混合可以加速橡胶的硬化。
优选地，所述氧化锌在再生橡胶中的重量份数为2-4份，例如2.5份、3份、3.5份等。
优选地，所述硬脂酸在再生橡胶中的重量份数为0.5-1份，例如0.6份、0.7份、0.8份、0.9份等。
优选地，所述硫化剂包括硫磺。
优选地，所述再生橡胶的制备原料按照重量份数包括如下组分：废弃橡胶100份，磺酸盐减水剂3-4份，四亚乙基五胺2-3份，六次甲基四胺3-4份，软化油1-3份，均匀剂1-3份，氧化锌2-4份，硬脂酸0.5-1份和硫化剂0.5-2份。
本发明所述再生橡胶的配方中优选磺酸盐减水剂，四亚乙基五胺和六次甲基四胺配合使用，四亚乙基五胺和六次甲基四胺能最大程度地将经磺酸盐减水剂解交联后的橡胶恢复塑性。
第二方面，本发明提供一种第一方面所述的再生橡胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将配方量的废弃橡胶、磺酸盐减水剂、交联剂、促进剂、软化油和均匀剂混合塑化，再将配方量的活化剂和硫化剂与塑化后的胶料进行炼胶，得到所述再生橡胶。
优选地，所述制备方法还包括：在所述混合塑化之前，将废弃橡胶的表面进行清理后粉碎，自然风干。
优选地，所述粉碎后的废弃橡胶的粒径为40-60目，例如42目、44目、46目、48目、50目、52目、54目、56目、58目等。
优选地，所述塑化具体包括：将粉碎后的废弃橡胶、磺酸盐减水剂、交联剂、促进剂、软化油和均匀剂边加热边第一次搅拌，完成塑化。
优选地，所述加热的温度为80-90℃，例如81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃等。
优选地，所述第一次搅拌的转速为900-1000r/min，例如910r/min、920r/min、930r/min、940r/min、950r/min、960r/min、970r/min、980r/min、990r/min等。
优选地，所述第一次搅拌的时间为5-7min，例如5.5min、6min、6.5min等。
优选地，所述塑化后边第二次搅拌边冷却。
优选地，所述冷却在冷却装置中进行。
优选地，所述第二次搅拌的转速为30-40r/min，例如31r/min、32r/min、33r/min、34r/min、35r/min、36r/min、37r/min、38r/min、39r/min等。
优选地，所述冷却结束时的温度为30-35℃，例如31℃、32℃、33℃、34℃等。
优选地，所述炼胶在双螺杆挤出机中进行。
优选地，所述炼胶的温度为70-80℃，例如71℃、72℃、73℃、74℃、75℃、76℃、77℃、78℃、79℃等。
优选地，所述炼胶的时间为10-12min，例如10min、10.5min、11min、11.5min等。
作为优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将废弃橡胶的表面进行清理后粉碎成40-60目的胶粒，自然风干；
(2)再将粉碎后的废弃橡胶、磺酸盐减水剂、交联剂、促进剂、软化油和均匀剂在900-1000r/min和80-90℃的条件下边搅拌边加热，完成塑化；
(3)然后将塑化后的胶料以30-40r/min转速在冷却装置中冷却至30-35℃；
(4)最后将冷却后的胶料转移至双螺杆挤出机，加入活化剂和硫化剂，在70-80℃下炼胶10-12min，得到所述再生橡胶。
第三方面，本发明提供一种包含第一方面所述的再生橡胶的输送带。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明所述再生橡胶具有较高的拉伸强度、断裂伸长率和耐老化性能具有较高的拉伸强度和断裂伸长率，耐老化性能优异，在硬度、拉伸强度、断裂伸长率和耐老化性这些方面均符合生产需求。所述再生橡胶的硬度在64-75SHA°范围内；常温老化后的拉伸强度在17.1Mpa以上，100℃老化后的拉伸强度在15.6Mpa以上；常温老化后的断裂伸长率在363％以上，100℃老化后的断裂伸长率在352％以上。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种再生橡胶，所述再生橡胶的制备原料按照重量份数包括如下组分：
废弃橡胶100份，磺酸盐减水剂3.5份(购于阳泉市高星建材外加剂有限公司，牌号RH-4)，四亚乙基五胺2.5份，六次甲基四胺3.5份，软化油2份(购于茂名市昊大石化有限公司，牌号32#橡胶软化油)，均匀剂2份(购于郑州金山化工有限公司，牌号均匀剂A-78)，氧化锌3份，硬脂酸0.7份和硫磺1份(购于上海顿美新材料科技有限公司，牌号硫磺OT20)。
上述再生橡胶的制备方法包括如下步骤：
(1)将废弃橡胶的表面进行清理后粉碎成55目的胶粒，自然风干；
(2)再将粉碎后的废弃橡胶、磺酸盐减水剂、四亚乙基五胺、六次甲基四胺、软化油和均匀剂在950r/min和90℃的条件下边搅拌边加热，完成塑化；
(3)然后将塑化后的胶料以35r/min转速在冷却装置中冷却至35℃；
(4)最后将冷却后的胶料转移至双螺杆挤出机，加入氧化锌、硬脂酸和硫磺，在75℃下炼胶11min，得到所述再生橡胶。
实施例2
本实施例提供一种再生橡胶，所述再生橡胶的制备原料按照重量份数包括如下组分：
废弃橡胶100份，磺酸盐减水剂3份(购于阳泉市高星建材外加剂有限公司，牌号RH-4)，四亚乙基五胺2份，六次甲基四胺3份，软化油1份(购于茂名市昊大石化有限公司，牌号32#橡胶软化油)，均匀剂1份(购于郑州金山化工有限公司，牌号均匀剂A-78)，氧化锌2份，硬脂酸0.5份和硫磺0.5份(购于上海顿美新材料科技有限公司，牌号硫磺OT20)。
上述再生橡胶的制备方法包括如下步骤：
(1)将废弃橡胶的表面进行清理后粉碎成40目的胶粒，自然风干；
(2)再将粉碎后的废弃橡胶、磺酸盐减水剂、四亚乙基五胺、六次甲基四胺、软化油和均匀剂在900r/min和80℃的条件下边搅拌边加热完成塑化；
(3)然后将塑化后的胶料以30r/min转速在冷却装置中冷却至30℃；
(4)最后将冷却后的胶料转移至双螺杆挤出机，加入氧化锌、硬脂酸和硫磺，在70℃下炼胶12min，得到所述再生橡胶。
实施例3
本实施例提供一种再生橡胶，所述再生橡胶的制备原料按照重量份数包括如下组分：
废弃橡胶100份，磺酸盐减水剂4份(购于阳泉市高星建材外加剂有限公司，牌号RH-4)，四亚乙基五胺3份，六次甲基四胺4份，软化油3份(购于茂名市昊大石化有限公司，牌号32#橡胶软化油)，均匀剂3份(购于郑州金山化工有限公司，牌号均匀剂A-78)，氧化锌4份，硬脂酸1份和硫磺2份(购于上海顿美新材料科技有限公司，牌号硫磺OT20)。
上述再生橡胶的制备方法包括如下步骤：
(1)将废弃橡胶的表面进行清理后粉碎成60目的胶粒，自然风干；
(2)再将粉碎后的废弃橡胶、磺酸盐减水剂、四亚乙基五胺、六次甲基四胺、软化油和均匀剂在1000r/min和85℃的条件下边搅拌边加热完成塑化；
(3)然后将塑化后的胶料以40r/min转速在冷却装置中冷却至32℃；
(4)最后将冷却后的胶料转移至双螺杆挤出机，加入氧化锌、硬脂酸和硫磺，在80℃下炼胶10min，得到所述再生橡胶。
实施例4
本实施例与实施例1的区别仅在于用等质量的交联剂TAIC(邻苯二甲酸二烯丙脂)替换四亚乙基五胺，其余均与实施例1相同。
实施例5
本实施例与实施例1的区别仅在于用等质量的促进剂MZ(2-硫醇基苯并噻唑锌盐)替换六次甲基四胺，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例1与实施例1的区别仅在于用等质量的萘系减水剂(质量比为1:1的邻苯二甲酸二烯丙脂和2-硫醇基苯并噻唑锌盐)替换磺酸盐减水剂，其余均与实施例1相同。
对比例2-3
对比例2-3与实施例1的区别仅在于磺酸盐减水剂的重量份数分别为1份(对比例2)和5份(对比例3)，其余均与实施例1相同。
对比例4-5
对比例4-5与实施例1的区别仅在于四亚乙基五胺的重量份数分别为1份(对比例4)和5份(对比例5)，其余均与实施例1相同。
对比例6-7
对比例6-7与实施例1的区别仅在于六次甲基四胺的重量份数分别为1份(对比例6)和5份(对比例7)，其余均与实施例1相同。
性能测试
将实施例1-5和对比例1-7进行如下测试：
力学测试：将实施例1-5和对比例1-7所述再生橡胶投入到橡胶精炼机中，其温度设置温度为60℃，压力设置11Mpa，7min出片，对于胶片表面的要求是没有气泡且平整光滑。常温摆放24小时后，将胶片放在冲片机平台上，把哑铃状的裁刀放在胶片上，手动旋转机轮，分别裁取胶片各2份，胶片小样均为哑铃状。其中1份常温25℃，另外1份置于老化机100℃，老化时间24h，分别使用拉力机和硬度机测试胶片力学性能。
测试结果汇总于表1中。
表1
分析表1数据可知，实施例1-3中，所述再生橡胶的硬度在64-75SHA°范围内；常温老化后的拉伸强度在17.1Mpa以上，100℃老化后的拉伸强度在15.6Mpa以上；常温老化后的断裂伸长率在363％以上，100℃老化后的断裂伸长率在352％以上，本发明所述再生橡胶的硬度、拉伸强度、断裂伸长率和耐老化性均符合生产需求(硬度在60-75SHA°范围内，拉伸强度≥15Mpa，断裂伸长率≥350％)。
分析对比例1、实施例4-5与实施例1可以发现，对比例1、实施例4-5的综合性能不如实施例1，证明采用磺酸盐减水剂、四亚乙基五胺和六次甲基四胺的组合更有利于所得再生橡胶的综合性能。
分析对比例2-7和实施例1-3可知，对比例2-7的综合性能不如实施例1-3，证明磺酸盐减水剂、交联剂和促进剂在特定配比下才能得到性能较好的再生橡胶。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
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