[发明专利]表面氧化改性硫化橡胶粉/聚氨酯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及表面氧化改性硫化橡胶粉/聚氨酯复合材料及其制备方法，属于废橡胶再利用领域。 

背景技术

近些年，基于环境保护的考虑，废旧橡胶（硫化橡胶）的回收再利用途径，逐渐从传统的再生橡胶制备和应用转向于硫化橡胶粉体产品的开发和应用。目前，硫化橡胶粉体应用技术主要集中在以下几个方面： 

1）非表面改性胶粉粉体产物。 

中国专利00813897.4；00106144.5；201020172641.2；201020172635.7：美国专利US2005107484（A1）报道了一些制备精细或超精细硫化胶粉体的方法以及在橡胶和塑料等领域中的应用。这些方法的特点是通过设备的改进或工艺的调整，将硫化橡胶制备成尽可能细小的粉体材料。但是，在粉体材料加工行业中有一项规律，即无论设备和工艺怎样改进，要想获得超微细的粉体材料，都跨越不了高能耗和高成本这道坎，硫化胶粉的情况也是这样。要想得到更细小的粉体，就要进行更多的粉碎次数，相应的能耗就更高；而且，随之而来的粉体输送、分级、循环等工作量就更为繁复，同时还要兼顾超细粉尘飞扬带来的环境治理，其操作成本肯定低不下来。因此，单纯依靠降低胶粉的粒径，不太经济。 

2）表面机械-化学法改性 

在再生活化剂或塑解剂参与下，将硫化胶粉放在炼胶机或双螺杆挤出机中进行反复的机械剪切，使硫化胶粉表面部分发生S-S键和S-C键的断裂，得到局部“脱硫”的胶粉改性物。中国专利201020000817.6；201020000819.5报道了所谓机械-化学法改性的胶粉产品，其表面产生了与生橡胶结合的条件，可将其部分添加到生橡胶配方中，制备人们所需要的橡胶制品。此类方法的最大特征就是胶粉要进行多次反复的机械剪切或碾压。若要实施机械-化学法改性胶粉批量生产，不仅需要设置大量的机械设备，而且机械能耗也非常高。 

3）胶粉表面的化学改性  

中国专利95105209.8，03146994.9；200610125315.4：美国专利US20107816446报道了此类表面化学改性方法。它们一般都是利用烯类或多烯类单体在胶粉表面发生接枝反 应，使胶粉表面获得有利于后继化学交联或物理结合的官能团，以利于胶粉与橡胶或塑料等高分子形成性能良好的复合材料。然而，此类接枝反应的单体一般都是易挥发且对人体有刺激或有毒的有机液体，某些反应还是在芳烃或氯代烃等有毒害的有机溶剂中进行。因此，这类胶粉的改性过程操作难度较大，存在不小的安全隐患和环境污染。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种表面氧化改性硫化橡胶粉/聚氨酯复合材料及其制备方法，其特点是在水性环境中通过过氧化物对硫化橡胶粉表面的氧化反应，在硫化胶粉表面形成部分含氧基团，使氧化改性的硫化胶粉与极性的高分子材料有更好的界面相容性和结合力。将氧化改性的胶粉与2, 4-甲苯二异氰酸酯二聚体固化剂和端羟基聚氨酯预聚物共混，然后经热压成型，由此产生出具有较好物理机械性能的橡塑复合材料。 

本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。 

表面氧化改性硫化橡胶粉/聚氨酯复合材料的起始原料由以下组分组成为： 

改性硫化橡胶粉               45～55份 

2,4-甲苯二异氰酸酯二聚体     9.5～13.5份 

端羟基聚氨酯预聚物           24～32份   

其中，改性硫化橡胶粉为表面氧化改性的硫化橡胶粉。 

表面氧化改性硫化橡胶粉/聚氨酯复合材料的制备方法包括以下步骤： 

（1）表面氧化改性的硫化橡胶粉的制备 

将粒径80～100μm的废硫化橡胶粉100份,去离子水 300～600份，过氧化物2.1～10.0份，加入反应器中，于温度5~55℃反应1.5～6.0h ，经过滤和干燥，得到表面氧化改性的硫化橡胶粉；

（2）端羟基聚氨酯预聚物的制备 

按二异氰酸酯∶聚合物多元醇=1∶1.05~1.20的摩尔比投料，将分子量2000～3000的聚合物多元醇加入带有搅拌器，温度计和真空系统的反应器中，在温度80 ～100℃，真空度0.08～0.09MPa脱水1.0～2.0h，然后在温度100～140℃，0.5～1.0h内缓慢加入二异氰酸酯，搅拌反应1.0～3.5h，得到淡黄色粘稠的端羟基聚氨酯预聚物； 

（3）表面氧化改性硫化胶粉/聚氨酯复合材料的制备