[发明专利]用于制备再生橡胶粉的脱硫剂

说明书

技术领域

本发明涉及从废物中回收固体橡胶，尤其是涉及用于橡胶脱硫的组分。

背景技术

已经有多种技术可用于废橡胶的回收，但是没有一种技术可以大规模实施。几十年来，人们已经研究了从废轮胎和其他橡胶制品中回收橡胶(Contactor根据合同对董事会的报告“Evaluation of Waste Tire De-vulcanization Technologies”，Cal Recovery公司，2004)。人们已经开发了许多方法用于断裂S-S和S-C键，所述S-S和S-C键为聚合物链之间的交联键，这些方法有：机械法(A.A.Phadke，A.K.Bhattacharya，S.K.Chakraborty和S.K.De，“Rubber Chemical Technologies”第56卷，第726页，1983)；低温机械法(B.Klingensmith，“Rubber World”第203卷，第16页，1991)；微波法(美国专利4,104,205，Novotny，1978；C.H.Scuracchio，D.A.Waki和M.L.C.P.Si lva，“Journal of Thermal Analyt ical Calorimetry”第87卷，第893页，2007)；超声波法(美国专利3,725,314，Pelofsky，1973；及A.I.Isayev，J.Chen和A.Tukachinsky，“Rubber Chemical Technology”第68卷，第267页，1995)；化学法(包括热法和热化学法)；微生物法(包括生物化学法)及其他方法。在橡胶硫化过程中，会形成硫交联键，从而导致在整个硫化产品的体积内形成强烈结合的三维分子网络。所述交联网络可防止硫化橡胶融化或均匀混合。因此，脱硫方法至少可用于部分破坏交联网络。

在分子水平上，脱硫的主要目标是S-S键和S-C键。也可断裂碳氢键(即C＝C和C-C)以破坏网络结构，但是，这减小了聚合物链长，对技术特性而言变得更为不利。在有利条件下，脱硫过程实质上是将由S-S和S-C键交联形成的聚合物网络断裂为片段，这些片段可与添加剂和夹生橡胶混合，也可相互混合。因此，不同程度成功脱硫的橡胶可并入新的聚合物基体，例如夹生橡胶，如果需要的话，再进行交联，即再硫化。通常，在脱硫橡胶较大的聚合物网络片段用作配方组分的情况下，新混合的聚合物基体的完整性变差，这将导致技术参数发生不利变化。抗拉强度和断裂伸长率对聚合物基体的完整性问题最为敏感。在再生橡胶与其他聚合物和添加剂的混合物中，脱硫的交联网络碎裂不充分将导致非均匀性和抗拉强度损失。因此，在脱硫过程中，希望尽可能多的断裂S-S和S-C键。由于被脱硫的介质通常为固体，相比基材深处，固体表面上的脱硫程度更高。因此，聚合基体更细的颗粒和更碎的片段可确保再生橡胶更均匀地融入新配方。

令人惊讶的是，人们很少关注对再生橡胶的颗粒大小的控制。大多数生产工艺得到片状或层状的再生橡胶，随后它们彼此堆积并被压为包状、棒状、板状或其他块状。这使得再生橡胶与袋装夹生橡胶相似，通常供应的所述袋装夹生橡胶也为包状或相似的形状。夹生橡胶(例如天然橡胶、异戊二烯、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)及其他)不能以粉末形式供应，主要由于以下两个原因：1)由于这种固体的高弹性和自愈性(除非使用深度冷冻)，很难制备小颗粒夹生橡胶；2)即使制得小颗粒夹生橡胶，在室温或较高温度下，它们也很容易相互粘合，从而变得难以分离。因此，人们经常进行大量的工程设计工作以设计出一款橡胶生产设备：可以有效处理大块的固体橡胶。其他橡胶组分，如炭黑、硫、ZnO、硬脂酸等通常以粉末形式使用，有时为液体，如矿物油增塑剂。粉末可混合、分散，且与大块橡胶相比，通常更容易加工。

除了上述问题，废橡胶的加工存在其他操作上的挑战。废橡胶脱硫时经常需要约200℃的较高温度，并提高压力(如5巴)，持续时间长。这使得工艺非常耗能且成本过高。使用微波法、超声法和低温机械脱硫法需要昂贵的设备，从而使维护和折旧变得过度昂贵。然而，大多数废橡胶被研碎，或被用作要求低的橡胶制品(弹性地砖、路面涂料、建筑阻尼器、屋顶瓦等)中的低成本组分，或仅作为燃料燃烧。