[发明专利]橡胶再生废纤维增强废胶粉硬质橡胶复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境材料领域，具体的是一种由橡胶再生废纤维增强废 胶粉硬质橡胶复合材料的制备方法。

背景技术

含纤维骨架材料的废橡胶制品在再生过程中(制造再生胶或胶粉)， 会产生大量的废纤维。橡胶制品中纤维用量一般占生胶的10～60％，胶带、 胶管、胶鞋和胶布类的纤维用量较多，约占生胶的50％。这些纤维和橡 胶一样都是宝贵的资源，应该充分利用。否则不仅浪费资源，而且造成 环境污染。

直接从轮胎和其他含纤维骨架材料的橡胶制品中得到的废纤维，纤 维长度比较长，缠结非常严重，部分还以股线形式存在。废纤维中含有 大量的胶粉和胶粒，它们的存在，不仅会降低材料的力学性能，而且它 们将废纤维粘连在一起，会造成纤维难以分散。同时，废纤维表面一般 污染比较严重。这些因素都制约了废纤维的有效利用。

国内在90年代对废纤维的利用研究较多，尤其是张立群等提出了橡 胶再生废纤维利用的若干方法，并申请了橡胶再生废纤维回收制作塑料 的方法(CN 1 161900A.1997)的专利。其后相关研究较少。而且未见 废纤维在废胶粉硬质橡胶中的应用。

废胶粉制备硬质橡胶，可以大量消耗废胶粉，是利用胶粉的一种新 的途径。但这种硬质橡胶存在着强度不太高、脆性较大的缺点。

利用橡胶再生废纤维增强废胶粉硬质橡胶，是本发明的初衷。

发明内容

本发明的目的是解决上述提出的问题，利用废胶粉和废纤维制备复 合材料。本发明提供了一种简便易行的利用废胶粉和废纤维的方法，可 替代其他复合材料在建筑、园林器件、市政建设、物流等方面应用。

本发明是一种橡胶再生废纤维增强废胶粉硬质橡胶复合材料的制备 方法。其特征在于：这种复合材料由废胶粉、废纤维、硫磺和助剂组成。 废纤维经预处理后，与表面降解的废胶粉共混，通过大组分硫磺对其改 性，得到硬质橡胶复合材料。其中，废胶粉与硫磺的重量比为废胶粉∶ 硫磺＝100∶5～100∶60。废胶粉与废纤维的重量比为废胶粉∶废纤维＝100∶ 5～100∶150。助剂为硫化活性剂、硫化促进剂和界面粘合剂，硫化活性 剂占废胶粉重量的1～20％，硫化促进剂占废胶粉重量的0.5～5％，界面粘 合剂占废胶粉重量的0～10％。

本发明中橡胶再生废纤维的预处理过程为：利用混炼机的强剪切作 用，使废纤维的团聚分开，纤维变短，废胶粉和胶粒表面再生，然后通 过搅拌机将其粉碎均匀，得到橡胶再生废纤维的短纤维。

纤维的分散状况对复合材料的性能至关重要。由于化学(氢键)或物理 (原纤化)作用，未经处理的短纤维倾向于集束，在橡胶中较难均匀分散。 增加混炼时间，提高纤维的分散程度，又易造成纤维断裂，同样减弱增 强效果。对纤维进行预处理很好的解决了这一问题。

硫磺对已经存在的橡胶交联网络进一步进行改性，同时对橡胶分子 链也进行改性。在废胶粉的表面和内部，会形成交联密度的梯度。同时， 废纤维的存在，提高了复合材料的力学性能。

废胶粉表面要经过活化再生处理。胶粉活化后，胶粉表层的交联网 络被打开，成为可以自由运动的分子链，而胶粉中间部位则保留着交联 网络，是弹性的核。表层交联网络的打开，便于胶粉之间的再交联，提 高界面结合强度。弹性核的存在，使废胶粉起到原位增韧的作用。

本发明中加入的废纤维来自废旧橡胶制品再生过程中得到的废短纤 维。所用废胶粉为常温法或低温冷冻法得到的普通胶粉，细度从20目-200 目。

所用的硫化活性剂为氧化锌、氧化镁、硬脂酸、硬脂酸锌中至少一 种化合物。所用的硫化促进剂为二苯胍和二硫化二苯并噻唑。

本发明中所用的界面粘合剂为间苯二酚-六亚甲基四胺-白炭黑体系。 间苯二酚给予体和亚甲基给予体在硫化温度下反应，生成具有继续反应能 力的粘合树脂，而这种树脂几乎同时再进行与废纤维的以化学键和分子间 作用双重特征的粘合反应，以及与废胶粉的以亚甲基桥和氧杂萘结构为特 征的硫化反应。白炭黑表面的硅烷醇结构，对间-甲粘合起协同作用。

本发明所述方法得到的硬质橡胶复合材料，使用废弃后，经粉碎、 磨细，可添加到胶粉中，重新得到硬质橡胶复合材料，可以实现材料的 循环利用。具有非常好的经济效益和环境效益。