[发明专利]再生橡胶及方法

说明书

【技术领域】

本发明一般而言是关于使橡胶脱硫的组合物及方法。

【背景技术】

已证明通过脱硫来回收几乎总为固化或硫化的用过或废弃的轮胎及其它橡 胶产品为极具挑战的问题。此问题可归因于这样的事实：硫化作用使橡胶或弹 性体中的聚合物与硫交联。所得交联橡胶或弹性体为热固性的，从而防止其如 热塑性聚合物或金属般熔融或重组为其它产品。

对用过或废弃的轮胎及其它橡胶产品以未固化或脱硫的形式回收存在愈加 急需的需要。化石燃料(例如石油、天然气及煤)为制造各种合成橡胶及弹性体的 原料。其亦为制造及运输天然橡胶的能量来源。

已发明多种脱硫方法以从包含固化或硫化橡胶或弹性体的用过或废弃的轮 胎及其它橡胶产品回收或再生橡胶。若可以相对较低的成本在无橡胶降解的情 况下执行大规模脱硫方法，则可将所回收的橡胶与原胶共固化或共硫化来制造 新的轮胎及其它橡胶产品。然而，迄今无脱硫方法经证明具有大规模商业可行 性。这是因为以下事实：迄今所发明的每一脱硫方法建构及操作起来过于昂贵； 此外，每一方法非常难以增加规模及控制和/或难以在最小降解下回收及纯化高 质量脱硫橡胶，这是因为以下的一或多种原因：(1)在非常高的压力下操作；(2) 在极高温度下操作；(3)经受极大剪切力；(4)需要使用昂贵容器及机械装置，例 如挤压机及高速滚筒；(5)需要供应特定形式的能量，例如超声波及微波辐射； (6)经受经常具有高度毒性的两种或两种以上试剂、催化剂和/或助催化剂的混合 物或组合物；(7)即使对于将固化橡胶或弹性体部分脱硫而言，亦需要异乎寻常 长的时间；及(8)仅能够使所回收的橡胶团粒表面脱硫。以下概述迄今所发明的 典型或熟知的脱硫方法，其中所有均具有这8个主要缺陷中的一或多种。

美国专利第4,104,205号公开了使含有极性基团的硫固化弹性体脱硫的方 法。此方法应用在915MHz与2450MHz之间及每磅41与177瓦时之间的控制剂量 的微波能量，其足以使大体上所有碳-硫及硫-硫键断裂，但不足以使显著量的碳 -碳键断裂。

美国专利第5,284,625号公开了对硫化弹性体或橡胶连续应用超声辐射来裂 解硫化弹性体中的碳-硫、硫-硫及(若需要)碳-碳键的方法。经任选地在压力及热 存在下应用一定水平的超声波振幅，报导可使固化(即硫化)弹性体或橡胶裂解。 通过此方法，橡胶变软，由此使得能够以类似于先前未固化橡胶或弹性体的方 式将其再加工及再成形。

美国专利第5,602,186号公开了通过脱硫使固化橡胶脱硫的方法。该方法包 含以下步骤：(1)使橡胶硫化团粒与溶剂及碱金属接触以形成反应混合物；(2)在 无氧存在的情况且伴以混合将反应混合物加热至足以使碱金属与硫化胶中的硫 反应的温度；及(3)将温度维持在发生橡胶热裂化的温度以下，由此使硫化胶脱 硫。该专利表明将温度控制在约300℃以下或引发橡胶热裂化的温度以下是优选 的。

美国专利第5,891,926号公开了使固化橡胶脱硫为可再混配及再固化为适用 橡胶产品的脱硫橡胶及从固化橡胶回收脱硫橡胶的方法。该方法包含以下步骤： (1)在至少约3.4×10⁶帕斯卡(34.0atm)的压力下，于2-丁醇中，将固化橡胶加热至 约150℃至约300℃范围内的温度以使固化橡胶脱硫为脱硫橡胶以产生固体固化 橡胶、固体再生橡胶及再生橡胶2-丁醇溶液的混合物；(2)从固体固化橡胶及固 体脱硫橡胶移除脱硫橡胶溶液；(3)将脱硫橡胶的2-丁醇溶液冷却至低于约100℃ 的温度；及(4)将脱硫橡胶从2-丁醇中分离。

美国专利第6,380,269号公开了使回收的橡胶团粒表面脱硫为适用于再混配 及再固化为高效能橡胶产品的表面再生脱硫橡胶团粒的方法。该方法包含以下 步骤：(1)在2-丁醇存在下，在至少约3.4×10⁶帕斯卡(34.0atm)的压力下将脱硫橡 胶团粒加热至约150℃至约300℃范围内的温度，以使橡胶团粒表面脱硫，由此 产生表面脱硫的回收橡胶团粒的2-丁醇浆液，其中该再生橡胶团粒具有约325目 至约20目范围内的粒度；及(2)将表面脱硫的再生橡胶团粒从2-丁醇中分离。