[發明專利]一種硫化橡膠的溶脹方法

在審

• 申請號: 201010136498.6
• 申請日: 2010-03-31
• 公開（公告）號: CN102205571A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 張立群;李曉林;辛曉;葛佑勇
• 申請（專利權）人: 辛曉
• 主分類號: B29B17/00
• 分類號: B29B17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種硫化橡膠在超臨界二氧化碳中的溶脹方法，特別是天然橡膠，丁苯橡膠，丁基橡膠在超臨界二氧化碳中的溶脹方法。

背景技術

近年來，由于能源的消耗、環境的污染，環境保護和可持續發展深入人心。隨著汽車工業和橡膠工業的發展，廢舊橡膠大量產生。如果有一種方法能夠將廢舊橡膠環保有效的回收利用，將為社會作出很大的貢獻。

超臨界流體技術作為國際上公認的綠色技術：超臨界流體技術在食品工業、日用化工、醫藥工業、林產工業、煙草工業、農藥、石油化工、環境保護等領域均得到了廣泛應用，也引起了眾多學者的關注與重視。將超臨界流體技術應用于橡膠再生，是一個嶄新的課題。通過使用超臨界流體特別是超臨界二氧化碳，避免了使用傳統橡膠再生中大量的有機溶劑，從源頭上避免了環境污染，節約了能源。此外，利用超臨界流體溶劑具有可調性的特點，可以通過調節超臨界流體的溫度和壓力來方便地改變流體的溶劑性質，從而控制產物的性能。

本文研究了天然橡膠、丁苯橡膠和丁基橡膠在超臨界二氧化碳中的溶脹方法，為進一步降解回收廢舊橡膠做準備。橡膠脫硫降解時需要脫硫劑充分進入橡膠內部，橡膠充分溶脹是脫硫劑進入橡膠網絡結構內部的關鍵，因此，研究硫化橡膠的溶脹對硫化橡膠的脫硫降解具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種在超臨界二氧化碳中溶脹硫化橡膠的方法。將硫化橡膠在超臨界二氧化碳條件下溶脹，通過對硫化橡膠體積、表面形貌和擴散系數的表征，證明硫化橡膠在超臨界二氧化碳條件下，具有良好的溶脹性能。

本方案中使用的原料、藥品及儀器如下：

表1原料和藥品一覽表

表2天然橡膠、丁苯橡膠和丁基橡膠混煉膠配方

方案中使用的儀器及其型號規格為：

伺服電機，123W，博山微電機廠；人工智能溫度控制器，AI-508型，廈門宇電自動化科技有限公司；精密天平，JJ1000，美國雙杰兄弟有限公司；雙輥開煉機，Φ160×320mm，上海橡膠機械一廠；盤式硫化儀，LH-2型，硫化測試儀北京環峰橡塑機械實驗廠；平板硫化機，XLB-D350×350，上海橡膠機械制造廠；萬能材料實驗機，INSTRON，英國INSTRON公司；差示掃描量熱儀，DSC-2型，美國Perkin-Elmer公司。

具體方法和步驟如下：

(1)橡膠的混煉

為便于分析，本實驗中所用硫化橡膠膠混煉時都采用最簡化的配方，其中不含任何的填料、抗氧劑或油等。將天然橡膠按表2所示配方進行混煉，丁苯橡膠按表3所示配方進行混煉，丁基橡膠按表4所示配方進行混煉，加料時將氧化鋅、硬脂酸、促進劑、硫磺按先后順序加入。

(2)硫化時間T90的測試

將混煉膠放置6小時以上后，稱量約7g，用盤式硫化儀測各混煉膠的硫化時間T90。天然橡膠硫化溫度為145℃，硫化壓力為15MPa；丁苯橡膠硫化溫度為150℃，硫化壓力為15MPa；丁基橡膠硫化溫度為160℃，硫化壓力為15MPa。

(3)混煉膠的硫化

將混煉膠切成薄片若干，每片約38g，放入2mm片狀模具中，稱量9g混煉膠裝入圓柱狀模具中，稱量7g裝入另一圓柱狀模具中，在平板硫化儀中硫化。硫化時間為各膠種對應的T90。

(4)硫化橡膠超臨界擴散

混煉膠硫化后放置一天以上，然后進行超臨界溶脹實驗。取自制硫化橡膠若干，用分析天平稱其質量，采用排水法測量其體積。在用干冰將反應釜中空氣置換完后，將橡膠同干冰若干一起放入反應釜中，逐步升溫至預設定溫度(升溫速率為4℃/min)，并在設定溫度下保溫一定時間。保溫結束后，待反應釜自然冷卻至室溫再緩慢釋放出其中的二氧化碳，得到溶脹橡膠。立即用排水法測量其體積，然后將其在通風櫥中靜置12小時，徹底清除橡膠內部的二氧化碳，再用分析天平稱量，每隔1h稱量一次，直至重量不變。

(5)二氧化碳擴散系數的計算

設橡膠的溶脹度為ξ(t)，浸泡時間為t，并假定為各向同性的均相體積膨脹，用半徑計算，公式為