[发明专利]超临界辅助双转子连续混炼机与螺杆挤出机绿色再生工艺

说明书

技术领域

本发明涉及废旧橡胶再生工艺领域，具体是一种超临界辅助双转子连续混炼 机与螺杆挤出机绿色再生工艺。

背景技术

国内大量废旧轮胎的产生对人类生存环境造成破坏，如何将其变废为宝、资 源化循环利用受到广泛关注，我国以生产再生橡胶为主，经多年研究和实践经验， 国内再生橡胶生产经历最初油法、水油法到传统高温高压动态脱硫法，再到现阶 段推行的以“机”代“罐”的常压连续塑化法，它们总存在易产生二次污染或者 得到产品性能不理想等缺点，难以进一步推广应用。

双转子连续混炼机由美国Farrel公司于20世纪60年代中期开发的连续混炼设 备，其中物料受到转子混炼流场的高剪切、强拉伸作用。鉴于其既保留密炼机优 异的混炼特性，又可连续工作，且具有生产能力大，操作、维护方便的特点，故 被广泛应用各种高分子材料混合。如图1所示，硫化橡胶交联网络结构中的C-C、 C-S、S-S键键能依次减小，当受剪切力作用时，三种键能都有可能断裂，定向选 择比较困难；当受拉伸力作用时，可达到有效控制使其仅仅断裂含硫键，而主链 不被破坏的目的，表明其更加适合硫化橡胶断硫再生。

为了能够在无污染的情况下得到高性能的复原再生橡胶产品，以双转子连续 混炼机与螺杆挤出机组合，再借助于超临界流体超强的溶胀、渗透能力和为其提 供惰性环境，形成一种新型绿色、连续断硫再生技术。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，结合超临界流体渗透、溶 胀和保护橡胶分子结构及双转子混炼流场的高剪切、强拉伸共同作用，提供一种 超临界辅助双转子连续混炼机与螺杆挤出机绿色再生工艺。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种超临界辅助双转子连续混炼机与螺杆挤出机绿色再生工艺，其特征在 于：包括以下步骤：

(1)、将废旧橡胶经破碎分离后得到的1-10mm的橡胶颗粒，橡胶颗粒通过 给料装置螺旋输送入双转子连续混炼机内；在双转子连续混炼机内，橡胶颗粒处 于超临界流体环境中，橡胶颗粒的橡胶分子结构受到超临界流体渗透、溶胀和保 护，以及双转子混炼流场的高剪切、强拉伸作用，仅仅促使橡胶颗粒的橡胶分子 中C-S键和S-S键定向选择性断裂，而主链C-C键不被破坏，仅仅破坏橡胶分 子的三维网格结构，实现橡胶颗粒的断硫再生；

(2)将步骤(1)中断硫再生橡胶经排料阀送入螺杆挤出机中，经过螺杆输 送到螺杆挤出机机头进行造粒或成型，最后依次通过密封、冷却、干燥处理后得 到颗粒状复原再生橡胶产品包装入库。

所述的一种超临界辅助双转子连续混炼机与螺杆挤出机绿色再生工艺，其特 征在于：步骤(1)中，双转子连续混炼机的转子转速在500-800r/min之间，断 硫再生温度控制在100℃左右，断硫再生时间在5-15min之间，超临界流体为超 临界CO2。

所述的一种超临界辅助双转子连续混炼机与螺杆挤出机绿色再生工艺，其特 征在于：步骤(2)中，螺杆挤出机中螺杆转速在55r/min左右，挤出压力在3-6MPa 之间，采用打蜡密封，制备得到的颗粒状复原再生橡胶产品质量为10-20g/个， 密度1-1.18g/cm³。

本发明优点为：

1、超临界流体超强的渗透、溶胀作用和提供惰性环境，促进橡胶颗粒均匀 受热断硫再生，以防颗粒表面局部能量过高导致大量主链断裂影响所得的再生橡 胶产品质量且缩短再生时间，避免了传统方法中使用抗氧化剂阻止热对橡胶分子 结构造成破坏来保护C-C主链。

2、双转子连续混炼机中双转子流场区别于传统螺杆挤出法在于其不仅具有 高剪切作用还具有强拉伸作用，在硫化橡胶网状链中，C-C键、C-S键、S-S键 的结合能分别为346kJ/mol、272kJ/mol、270kJ/mol，高剪切作用直接作用分子键， 三种键都有可能断裂，而强拉伸作用作用于分子链两端，可以通过有效控制使其 仅仅使得硫键断裂，而主链不被破坏，更加适合硫化橡胶断硫再生。

3、采用螺杆挤出机挤出造粒或成型替代传统的高污染的开炼机或密炼机炼 胶，避免了无组织污染物难以控制的缺陷，整个过程节能、环保且方便快捷。

4、得到的颗粒状再生橡胶产品解决了传统块状再生橡胶堆放不易散热导致 自燃、门尼粘度易回弹、产品力学性能下降等缺点。