[發明專利]用于聚合物材料的碎裂及活化的氣體的利用和相關設備

有效

• 申請號: 201380051037.0
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN104684648B
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 邁克爾·韋內
• 申請（專利權）人: 聚合物粉末有限公司
• 主分類號: B02C19/18
• 分類號: B02C19/18;B02C23/34;C08J11/04
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司11018
• 代理人: 康泉,王珍仙

技術領域

本發明一般涉及利用氣體以碎裂聚合物材料并且同時改性所述聚合物材料的表面區域分子結構。更具體地說，本發明涉及通過利用侵入性氣體以將聚合物材料表面區域改性為活化狀態，并且同時還將所供應的預先形變的聚合物材料碎裂為具有相對增加的表面積的粉末狀形式，用以處理已經預先形變的聚合物材料(優選為無金屬增強成分材料)的方法和相關設備。

雖然以處理使用壽命結束的聚合物材料(諸如使用壽命結束的天然橡膠材料和合成橡膠材料、氯丁二烯材料等)而提供具有有利特性的可再次用于工業應用的再生產品為基礎，將便于描述本發明，但是本發明不限于該應用，并且可被用于使用壽命未結束的聚合物材料的增值處理以產生具有對工業用途有利特性的產品。

本發明的設備可被構造為不動的固定設備，或者可通過安裝在陸地車輛、鐵路運輸或海船上使其可移動。

在此所使用的術語“使用壽命結束(end of useful life)”的聚合物材料旨在概括地表述，是指不再需要用于其初始的預期用途或是作為工業過程的剩余物、超量物或副產品產生的聚合物材料。

在此所使用的術語“侵入性氣體(aggressive gas)”旨在概括地表述，是指在任何適當的溫度下引起聚合物離解的介質，其選自包括臭氧或與氧結合的臭氧、諸如氯和氟的鹵素、包括超酸如HF的酸、強堿、氧化劑和/或空氣、或其組合的組中。本發明的優選實施方式特別提到的術語“侵入性氣體”是關于在20攝氏度的室溫下與氧和氮結合的臭氧。

在此所使用的術語“預先形變”旨在概括地表述，是指要被處理的聚合物材料在先的壓縮和/或拉伸、研磨和/或微粉化。所述聚合物材料可通過例如施加彎曲力、壓縮力、扭轉力或其它力和/或將其切割、撕扯或粉碎為節、段或碎屑而被預先形變。

在此所使用的術語“碎裂(fragmentation)”是指產生顆粒材料，所得碎片通常尺寸范圍從幾毫米到非常小的顆粒、粉末和粉塵。

背景技術

貫穿本說明書的討論是由于發明人的實施和/或由發明人標識的某個相關領域的問題而產生的。而且，在本說明書中的任何材料，如文件、設備、行為或知識的討論，都被包括以根據發明人的知識和經驗解釋本發明的上下文，并且因此，任何這樣的討論不應當被看作是承認任何材料構成澳大利亞或別處的現有技術基礎的一部分或相關領域的公知常識。

使用壽命結束的聚合物材料

聚合物廢棄物，例如舊橡膠輪胎、舊橡膠傳送帶，和諸如緊身潛水衣或類似產品的舊的氯丁二烯產品，已成為全球的經濟和環境問題。

聚合物廢料包含許多各種不同的聚合物，包括：天然橡膠共聚物和合成橡膠諸如SBR(丁苯橡膠)和丁二烯橡膠、氮化物橡膠、異戊二烯橡膠、氯丁二烯橡膠以及聚硫橡膠。

本發明通過提出用于聚合物材料再利用的新的再加工方案，以及通過獨立地改性使用壽命未結束的聚合物材料以用于有利的工業用途而成為任何聚合物材料的創新的增值處理，從而解決與這種聚合物廢料的處理相關的經濟和環境問題。

活化的優點

活化的聚合物材料(例如表面活化的來自使用壽命結束的輪胎的橡膠碎屑)的優點是眾所周知的，例如在芬蘭的坦佩雷理工大學舉行的聯合研討會上由Kumi-instituutti & MOL所論證的(2009年10月)，如圖5所示，其中展示了通過表面活化的橡膠碎屑相對于未處理的橡膠碎屑提供了改善的性能而影響化合物的性能，例如，所得到的化合物材料的抗張強度增加：

材料的活化可通過已知的方法發生，例如：如專利US6300641中所描述的，將帶電的(energised)離子顆粒放射到聚合物的表面上，同時直接將活性氣體吹過聚合物表面；如專利申請WO2005/100629中所描述的產生電子束的等離子技術；如專利申請PCT/CA2008/001554中所描述的有機催化酸類的技術；和如專利申請PCT/US2010/061133中所描述的利用化學試劑，或者如專利申請WO2005/028744中所描述的利用與過氧化物結合的金屬離子。

本發明可替代地提供用于氣體活化的方法和設備，該方法比以上提到的活化方法更簡單并且不太昂貴，而且明確地為更有效且高效地使已經預先形變的聚合物材料同時碎裂和表面區域活化而設計，優選所述聚合物材料沒有金屬增強成分。

現有技術

與本發明最接近的現有技術的方法和/或設備包括以下幾項：