[发明专利]橡胶和其它弹性体的脱硫

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于并且要求2010年1月20日提交的美国非临时申请序列号12/690,608的优先权，该非临时申请并入本申请作为参考。

技术领域

本发明涉及硫化的弹性体(例如在轮胎中找到的硫化的橡胶)的回收利用，包括使用交变电介质射频场以使弹性体脱硫。

背景技术

每年数百万用过的轮胎、软管、皮带以及其它硫化的橡胶产品在它们有限的使用寿命期间在磨损后被丢弃。这些用过的硫化的橡胶产品通常被运送至垃圾场，这是因为在它们已服务于其初始预期的目的之后存在非常小的利用价值。有限数量的用过的轮胎用于建筑物挡土墙，作为保护期望耐风化的船只和类似事物的防护。回收硫化的橡胶碎料的努力主要包括物理剪切过程，该过程适于可与沥青混合的橡胶，形成沥青橡胶。然而，更多数的轮胎、软管和皮带被简单地丢弃。

在橡胶的硫化过程期间，使用加速剂、促进剂和/或引发剂以形成大量的硫交联(sulfur crosslinks)。在硫化后，交联的橡胶变为热固性并且不能再形成为其它产品。因此，硫化的橡胶产品通常不能简单地熔融和回收利用成为新的产品。存在于用过的硫化的橡胶(例如轮胎橡胶)中的硫交联在随后的固化过程中是有害的，该固化过程使用用过的硫化的橡胶作为新的聚合物混合物中的组分。使用较多量的硫化的橡胶的轮胎橡胶的制剂产生脆性固化的最终产品，不适于许多应用例如汽车或卡车轮胎。

鉴于前述，开发了使橡胶脱硫的各种技术。例如，在一种脱硫方法中，将硫化的橡胶放置在有机溶剂中以回收各种聚合的级分，如Butcher，Jr等人的美国专利5,438,078所教导的。Platz的美国专利5,264,640教导从用过的轮胎取出橡胶碎料并使单体化学品再生，随后回收。该方法使用气态臭氧破坏橡胶的交联结构，接着在反应室中热解聚。Platz等人的美国专利5,369,215教导类似的方法，其中用过的轮胎材料可在升高的温度和降低的压力下解聚，回收单体化合物。Myers等人的美国专利5,602,186公开了一种通过脱硫使橡胶脱硫的方法，包括以下步骤：使硫化的橡胶碎料与溶剂和碱金属接触，形成反应混合物，在不存在氧下加热反应混合物，并混合至足以引起碱金属与橡胶碎料中的硫反应的温度，并且保持温度低于发生橡胶的热裂解的温度，由此使橡胶碎料脱硫。Hunt等人的美国专利5,891,926涉及一种橡胶的脱硫方法，其中升高的温度和压力用于使橡胶部分脱硫。随后，溶剂2-丁醇用于从非橡胶和/或固体组分中萃取脱硫的橡胶。

Novotny等人的美国专利4,104,205公开了一种用于使含有极性基团的硫-硫化的弹性体脱硫的技术，该技术包括施用915MHz-2450MHz以及41-177瓦-小时/磅的受控剂量的微波能量，其量足以切断基本上所有的碳-硫和硫-硫键并且不足以切断显著量的碳-碳键。涉及微波技术的其它专利包括Lai等人的美国专利4,440,488；Hayashi等人的美国专利4,469,817；Ficker的美国专利4,665,101；和Wicks等人的美国专利6,420,457。总的来说，施用微波能量导致弹性体的不均匀加热。因此，弹性体颗粒脱硫的程度在橡胶颗粒内不同，通常最大的证据是不同的表面和内部性能。

Isayev等人的美国专利5,284,625公开了一种用于破坏硫化的弹性体中的碳-硫、硫-硫以及(如果期望)碳-碳键的连续超声方法。在压力和任选的热量存在下，通过施用某一水平的超声能量(15kHz-50kHz)，据报道硫化的橡胶可被破坏。使用该方法，橡胶变软，由此能采用与以前未固化的弹性体所采用的类似的方式再加工和再成型。涉及超声脱硫技术的其它专利包括Isayev的美国专利5,258,414和Roberson等人的美国专利6,095,440。

尽管本领域已知各种脱硫方法，仍需要开发改进的脱硫技术，尤其是能以相对均匀的方式使橡胶颗粒脱硫的那些。

发明内容

本发明涉及一种用于使交联的弹性体颗粒脱硫的方法。所述方法包括(1)在脱硫设备中提供包含硫化的交联的弹性体制品的组合物；和(2)向包含硫化的交联的弹性体颗粒(含有任选的新鲜的未硫化的橡胶)的组合物施用交变射频电介质场，所述交变射频电介质场具有足以使交联的弹性体颗粒脱硫的频率和电压。在一方面，交变射频电介质场的频率为约1MHz-100MHz，并且其中交变射频电介质场的电压为约1000-10,000V。在另一方面，交联的弹性体颗粒包含极性硫化的橡胶材料。在再一方面，交联的弹性体颗粒具有6-400目的颗粒尺寸。在再一方面，新鲜的未硫化的橡胶占所述组合物的至少10重量%。