[实用新型]超临界CO2辅助制备再生橡胶装置

说明书

技术领域

本实用新型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、安全再生方法的一种实现装置。 

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。 

实用新型内容

超临界CO₂辅助制备再生橡胶装置，该装置包括可承受压力的腔室、在腔室内的剪切啮合元件、超临界流体输送装置、快速释压阀、加热器、热电偶、温度控制器、压力传感器、压力显示器、转轴、密封圈、 转速控制器，其特征在于超临界流体输送装置与可承受压力的腔室连接，剪切啮合元件装于腔室内，与转轴相连，密封圈位于转轴与腔室连接处，加热器与腔室外侧壁面相连，压力传感器、热电偶、快速释压阀分别与腔室相连，温度控制器与热电偶相连。 

本实用新型的目的是为了解决上述方法和设备的不足而提供的一种高效、环保的再生胶制备装置。利用超临界CO₂的渗透和扩散能力协助分散脱硫剂等助剂，利用压力的快速释放使胶粉粒子膨胀。将膨胀后的胶粉粒子进一步在超临界CO₂作用下，施加剪切作用，进一步加快各种助剂在废旧胶粉内部的渗透和扩散，在压力、温度、剪切、及脱硫剂的协同作用下，打开橡胶的双硫键，实现废旧橡胶的脱硫再生。 

本实用新型的优点是： 

(1)通过装置剪切啮合元件作用，在超临界CO₂的条件下，可协助脱硫剂等助剂渗透到废旧胶粉内部，提高其渗透扩散速率。 

(2)经过快速释压、膨胀及剪切元件的剪切作用，进一步加快脱硫剂等助剂在胶粉内部的渗透扩散，硫化网络破坏，实现废旧胶粉的再生。 

(3)可以通过调节腔室温度、超临界CO₂压力、剪切元件的剪切速率、剪切元件的构型、反复剪切及释压的次数来调节再生胶的脱硫效果，调控制备性能不同的再生胶。