[發(fā)明專利]一種新型改性廢膠粉/天然橡膠硫化膠及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610054645.2
• 申請(qǐng)日: 2016-01-27
• 公開（公告）號(hào): CN107011546A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余若冰;龔兆紅;徐婷;張振武;劉春玲;張海斌;郭衛(wèi)紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué);東辰控股集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): C08L7/00
• 分類號(hào): C08L7/00;C08L17/00;C08K13/02;C08K3/22;C08K5/09;C08K3/04;C08K3/06;C08J11/24
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技術(shù)領(lǐng)域：本發(fā)明涉及通過脫硫反應(yīng)制備得到接枝改性的廢膠粉，并且涉及一種改性廢膠粉/天然橡膠硫化膠及其制備方法。

背景技術(shù)：隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，廢輪胎的數(shù)量隨著輪胎使用量的上升而逐年增加，然而廢舊輪胎不僅造成了資源的浪費(fèi)，而且給我們的生活環(huán)境帶來了嚴(yán)重的污染。2013年我國廢輪胎數(shù)量已達(dá)2.99億條，而且每年仍以5％的速率遞增，我國已經(jīng)成為世界廢橡膠產(chǎn)量最大的國家之一。而且我國又是生膠資源嚴(yán)重匱乏的國家，每年消耗的橡膠資源中大約有70％是依賴于進(jìn)口。這種現(xiàn)狀短時(shí)間內(nèi)又很難得到解決，因此，廢橡膠的回收再利用就顯得尤為重要。

將廢橡膠粉碎制成廢膠粉已經(jīng)成為廢橡膠循環(huán)再利用的主要方式。然而廢膠粉是表面呈惰性，具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的彈性粉體材料，難以與基體材料發(fā)生擴(kuò)散、滲透和化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致廢膠粉與基體材料的界面相容性差，而且隨著膠粉摻入量的增加，會(huì)嚴(yán)重影響共混材料的力學(xué)性能。因此，廢膠粉的利用關(guān)鍵是對(duì)其進(jìn)行表面改性，提高廢膠粉與基體材料的界面結(jié)合力，從而制備具有較高附加值的復(fù)合材料，而不是膠粉的簡單回收利用。

對(duì)廢膠粉表面改性主要有兩種方法，一種是破壞廢膠粉的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括：微波、超聲波、微生物、機(jī)械力化學(xué)法等；另一種是對(duì)廢膠粉表面進(jìn)行涂層、接枝等改性的方法，這種方法不破壞廢膠粉的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明充分利用上述兩種改性方法的優(yōu)點(diǎn)，通過合成大分子表面活化劑，與廢膠粉發(fā)生脫硫反應(yīng)的過程中完成廢膠粉表面的接枝改性，此法目前還未發(fā)現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)。制備的改性廢膠粉表面接枝上活性的長鏈分子，改善了其與天然橡膠的界面粘結(jié)性，使得制備的改性廢膠粉/天然橡膠具有良好的綜合性能，提高廢膠粉的附加值，緩解我過生膠資源短缺的局面，減少對(duì)橡膠資源進(jìn)口的依賴，降低廢橡膠帶來的環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容：本發(fā)明的主要內(nèi)容是提供一種生產(chǎn)成本低，綜合性能優(yōu)良的新型改性廢膠粉/天然橡膠硫化膠及其制備方法。

本發(fā)明采用自制的大分子活化劑對(duì)廢膠粉進(jìn)行改性，在廢膠粉表面接枝上活性點(diǎn)較多的與橡膠具有相似結(jié)構(gòu)的長鏈分子，提高其與基體橡膠的界面相容性，能夠明顯改善天然橡膠的耐老化性能。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

方案一

改性廢膠粉制備方法：將稱量好的廢膠粉和自制的大分子表面活性劑(制備方法見CN103980446A)加入到三口燒瓶中，在室溫下攪拌反應(yīng)，用硫酸銅溶液吸收反應(yīng)過程中放出的硫化氫氣體，待反應(yīng)結(jié)束后，產(chǎn)物即為改性廢膠粉。

方案二

一種新型改性廢膠粉/天然橡膠硫化膠的制備方法：在開煉機(jī)上加入天然橡膠，待包輥后加入廢膠粉、氧化鋅、硬脂酸、炭黑、促進(jìn)劑、防老劑和硫磺，制備改性廢膠粉/天然橡膠共混膠；

將廢膠粉/天然橡膠共混膠在平板硫化機(jī)上硫化成型，硫化溫度為140～150℃，硫化時(shí)間為5～25分鐘，制備改性廢膠粉/天然橡膠硫化膠；

以質(zhì)量份計(jì)，所制備的改性廢膠粉/天然橡膠硫化膠的原料配方為：天然橡膠100份、廢膠粉50～200份、炭黑30～70份、六次甲基四胺0～1份、氧化鋅3～5份、硬脂酸1～2份、促進(jìn)劑TMTD 0.3～1份、促進(jìn)劑DM 1～3份、防老劑4010NA 0.5～2份和硫磺1～3份；

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所使用的廢膠粉粒徑為40～80目，混煉溫度為30～50℃，混煉時(shí)間為10～20分鐘。

方案三

一種新型改性廢膠粉/天然橡膠硫化膠的制備方法：在開煉機(jī)上加入天然橡膠，待包輥后加入改性廢膠粉、氧化鋅、硬脂酸、炭黑、促進(jìn)劑、防老劑和硫磺，制備改性廢膠粉/天然橡膠共混膠；

將改性廢膠粉/天然橡膠共混膠在平板硫化機(jī)上硫化成型，硫化溫度為140～150℃，硫化時(shí)間為5～25分鐘，制備改性廢膠粉/天然橡膠硫化膠；

以質(zhì)量份計(jì)，所制備的改性廢膠粉/天然橡膠硫化膠的原料配方為：天然橡膠100份、改性廢膠粉50～200份、炭黑30～70份、六次甲基四胺0～1份、氧化鋅3～5份、硬脂酸1～2份、促進(jìn)劑TMTD 0.3～1份、促進(jìn)劑DM 1～3份、防老劑4010NA 0.5～2份和硫磺1～3份；

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所使用的廢膠粉粒徑為40～80目，混煉溫度為30～50℃，混煉時(shí)間為10～20分鐘。

一種新型改性廢膠粉/天然橡膠硫化膠是由上述制備方法制得。

本發(fā)明制備的新型改性廢膠粉/天然橡膠硫化膠具有高的拉伸強(qiáng)度和良好的耐老化性能。本發(fā)明采用改性廢膠粉與天然橡膠共混，加工工藝簡單，生產(chǎn)成本低，可以實(shí)現(xiàn)資源的回收再利用。