[发明专利]超临界CO2辅助制备再生橡胶方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及橡胶循环应用领域，废旧橡胶粉再生加工利用的一种高效、环保、安全再生方法及其实现装置。

背景技术

目前废旧橡胶制品尤其是汽车轮胎的不断增加，对环境造成了严重的威胁，随着环境污染的日益加剧、能源的匮乏和公众对环境及可持续发展的不断关注，世界各国都在积极寻找橡胶原料来源及其代用材料。因此，废旧橡胶制品尤其是废旧轮胎的回收利用，已经成为橡胶工业中非常重要的课题之一，而橡胶再生逐步成为废旧橡胶制品回收的重要途径。

废旧橡胶的再生是指利用物理或化学方法使橡胶交联网状结构还原为线型状态，即硫-硫(S-S)键被重新打开，而尽可能不破坏碳-碳(C-C)键，使橡胶具有可重新加工性，并保持或恢复橡胶的原始物性。经过多年的发展橡胶的再生方法大体上可以分为三类：物理再生方法、化学再生方法、生物再生方法，以及这些方法的组合。物理再生方法是利用外加能量，如力、热-力、冷-力、微波、超声波、射线等的物理再生方法；化学再生方法是利用化学助剂，如有机二硫化物、硫纯等的再生方法；利用噬硫细菌的作用将橡胶粒子表面的硫键断裂的生物再生方法。物理再生方法存在能耗大、效率低、再利用效果差等缺点；化学再生方法存在环境污染严重、容易产生有毒气体，操作危险。生物再生的方法也只是处于研究阶段，并未实现工业化的生产。

JP2000095895公开了一种利用亲核试剂对硫化胶进行再生的方法，该发明将硫化橡胶在超临界CO₂中与亲核试剂混合后加热，使其再生。但该方法存在橡胶再生不完全，温度高、能耗大、得到的再生胶分子量小，再利用性能差等缺点。

CN101503525B公开了一种通过向高压釜中加入干冰的方法来实现超临界条件，在此条件下进行辅助渗透和脱硫，具有低能耗、低成本等优点。此发明只是利用了超临界CO₂辅助渗透和扩散，而剪切作用是在高压釜外进行的，而非超临界CO₂条件下施加剪切。

CAN142：412727公开了一种超临界二氧化碳条件下，用去交联试剂二苯基二硫化物(DD)浸入异戊橡胶中使橡胶再生的方法。该方法也是仅利用了超临界CO₂的溶涨、渗透和扩散。反应过程中也未施加剪切作用，速度慢，再生废旧橡胶的解聚不完全。

发明内容

一种超临界CO₂辅助制备再生胶的方法，将超临界CO₂充入填充有胶粉的腔室，利用所述超临界CO₂的渗透、溶胀及快速释压条件下的膨胀作用，以及所述腔室内的剪切啮合元件的挤压、剪切及摩擦作用，实现再生脱硫剂和其它助剂在胶粉内部的快速渗透，使得硫化网络被脱硫解聚，实现废旧胶粉的再生，制备得到再生橡胶。

所述剪切啮合元件是螺杆、转子、啮合块中的一种或它们的组合。

未加软化剂、脱硫剂的胶粉在所述腔室中加入脱硫剂和其它助剂、或使用预混了脱硫剂和其它助剂的胶粉。

所述胶粉是未加脱硫剂和其它助剂的胶粉，脱硫剂存在于腔室中。

所述脱硫剂是有机二硫化物类脱硫剂。

还要对所述腔室进行加热。

使用压力传感器对所述腔室进行压力检测。

使用快速释压阀对所述腔室快速释压，使得硫化橡胶膨胀。

所述快速释压阀释放压力的速率是可调节的。

所述剪切啮合元件是同向或异向旋转的。

所述剪切啮合元件可进行组合和更换。

所述剪切啮合元件的转动速度可调节。

先充入超临界CO₂，保压一定时间后，使用剪切啮合元件进行挤压、剪切及摩擦。

在充入超临界CO₂时使用剪切啮合元件进行挤压、剪切及摩擦。

可对所述腔室内的温度进行调节。

可调节挤压、剪切、啮合、膨胀作用过程中的参数及重复操作次数。

一种实现上述方法的装置，所述装置包括可承受压力的所述腔室、在所述腔室内的所述剪切啮合元件、和超临界流体输送装置，在充入超临界CO₂后对所述腔室密闭，使用所述剪切啮合元件进行挤压、剪切及摩擦操作。

所述剪切啮合元件是同向或异向旋转的。

所述剪切啮合元件是具有多种结构形式的剪切元件块。

所述剪切啮合元件是螺杆、转子、啮合块中的一种或它们的组合。

还包括对所述腔室进行加热的加热元件。

还包括测定温度的热电偶。