[发明专利]一种含低不饱和度橡胶的废旧胶粉回收再利用的方法

说明书

本发明公开了一种废旧胶粉回收再利用的方法，该法采用含低不饱和度橡胶的胶粉与橡胶共混、硫化，通过调整基体材料模量，减弱或消除胶粉与基体材料间的模量梯度，制备性能优异的胶粉填充橡胶材料。此法无需对胶粉进行物理、化学或生物改性，有利于低成本制备高性能废旧胶粉填充橡胶材料。具体操作在于，首先选择由低不饱和度橡胶组成的胶粉；其次，胶粉与基体材料共混、硫化，通过调整基体材料中生胶组分、填料类型与含量、交联助剂类型和含量、增塑剂含量中的一种或几种，实现性能满足要求的胶粉填充橡胶制品的制备。

技术领域

本发明属于橡胶技术领域，尤其涉及一种含低不饱和度橡胶的废旧胶粉回收再利用的方法。

背景技术

橡胶因其独特的粘弹性，被广泛应用于交通、航空航天、医疗、农业等领域，是重要的战略资源。目前我国是最大的橡胶消耗国，也是最大的废橡胶产生国。以废旧轮胎为例，2019年其产生量约3.3亿条，折合重量超1000万吨，且每年报废产生的废旧轮胎量还在以6％至8％的速度增长。废旧橡胶因其稳定的化学结构，在自然环境中很难降解。若任其扔弃或填埋，易引发蚊虫滋生且存在火灾隐患；同时，废旧橡胶内的添加助剂亦能扩散污染环境。

胶粉是废旧橡胶回收再利用的一个重要途径，其可通过常温、低温或湿法粉碎废旧橡胶制备而成，具有低成本的优势，常与其他材料共混并用。然而在材料中添加胶粉，通常会降低材料性能，这主要是因为胶粉内部三维网络结构，制约胶粉内分子链运动，使其难以与基体良好粘合。因此，目前常利用物理(微波、超声、剪切等)、化学(硫醇、有机二硫化物等)或生物方法，打开胶粉三维网络结构，增强其与基体的粘合(Progress in polymerscience 2000,25(7),909-948；IndustrialEngineering Chemistry Research 2012,51(10),3975-3980；Journal of Materials Processing Technology 1995,48,619-625；Polymer Degradation and Stability 2017,143,186-195；Green Chemistry 2020,22(1),94-102；Rubber chemistry and technology 2012,85(3),408-449；U.S.Patent4264481；U.S.Patent 10227421；CN 105646932；CN 102816343；中国材料进展2012,31(004),47-54)；但上述手段会改变胶粉内部结构与组成，不利于制备性能优异的胶粉填充材料。同时，改性胶粉也会增加橡胶回收成本。除上述胶粉与基体界面粘合问题，近期发明人发现胶粉与基体界面间存在模量梯度，易导致应力集中，是造成材料性能降低的另一主要因素，而通过修复界面模量梯度，可以明显改善材料性能。但此研究采用有机碱消除界面模量梯度，此法导致橡胶硫化速度过快、交联密度过高及断裂伸长率偏低(ACS AppliedMaterialsInterfaces,2(42):47957-47965,2020)。

基于以上研究背景，本发明采用含有低不饱和度橡胶的胶粉，利用其在与基体材料共硫化过程中的低活性，胶粉内部结构与组成改变较少的优点，规避现有技术着重于胶粉修饰的技术路线，通过调控基体材料模量，以解决胶粉与基体界面模量梯度，最终实现制备性能优异的胶粉填充材料，达到废旧胶粉高效回收再利用的目的。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术着重于改性胶粉，此类手段会改变胶粉内部结构与组成。同时，改性胶粉会增加橡胶回收成本。

解决以上问题及缺陷的难度为：采用现行技术改性胶粉，较难制备高性能胶粉填充材料，不利于实现废旧橡胶的高附加值。

解决以上问题及缺陷的意义为：高效回收再利用废旧胶粉，节约资源，保护环境，实现“碳中和”。

发明内容