[发明专利]一种超临界流体辅助促进废旧轮胎胶粉脱硫再生的方法

说明书

技术领域

本发明涉及轮胎胶粉再利用技术领域，具体涉及一种超临界流体辅助促进废旧轮胎胶粉脱硫再生的方法。

背景技术

随着汽车产业的快速发展，废旧轮胎的产量也在逐年的递增，这不仅给环境造成了严重的威胁，而且还导致的大量的资源浪费；因此，对于废旧轮胎的回收再利用，不仅有助于缓解环境问题，而且能够实现资源的可持续化应用和发展。

废旧橡胶的再生是指利用物理或化学方法使橡胶交联网状结构还原为线型状态，即硫-硫键被重新打开，而尽可能不破坏碳-碳键，使橡胶具有可重新加工性，并保持或恢复橡胶的原始物性。经过多年的发展橡胶的再生方法大体上可以分为三类：物理再生方法、化学再生方法、生物再生方法，以及这些方法的组合。物理再生方法是利用外加能量，如力、热-力、冷-力、微波、超声波、射线等的物理再生方法；化学再生方法是利用化学助剂，如有机二硫化物、硫纯等的再生方法；利用噬硫细菌的作用将橡胶粒子表面的硫键断裂的生物再生方法。

采用单一的微波辐射处理，能够获得其最佳的处理时间以及功率，但对于胶粉的活化处理，仅仅是微波辐射处理，使得制备的胶粉的品质依然不能满足对胶粉活性的要求，使得胶粉的使用范围受到局限性，进而导致制备的产品的抗拉伸强度和断裂伸长率较低，共混后的性能还会下降。

发明内容

本发明提供了一种超临界流体辅助促进废旧轮胎胶粉脱硫再生的方法，促进脱硫助剂渗透到胶粉内部，缩短再生脱硫时间。

一种超临界流体辅助促进废旧轮胎胶粉脱硫再生的方法，包括以下具体工艺步骤：

（1）预处理：

首先将60-100重量份清洗后的废旧轮胎的胎面胶切割成粗胶块，置于100-250份丙酮与氯仿的混合液中，用索氏萃取器在70-85℃温度下萃取10-15小时，萃取后的粗胶块真空干燥至恒重，干燥温度为45-60℃，之后将粗胶块切割成胶条，再粉碎过筛；

（2）微波处理：

筛选60-80目上述废旧轮胎胶粉平铺在微波瓷盘里，控制厚度在4-6mm，使其受到充分而均匀的微波辐射，设定微波功率和辐射时间，将瓷盘置于微波化学反应器中进行微波脱硫处理；

（3）将上述经微波处理后的废轮胎胶粉与脱硫助剂混合均匀后置于高压反应釜中，周围灌满无水乙醇，密封反应釜，通入氮气进行空气置换，开启加热器升温至240-280℃，保持反应釜内压力在5-10MPa，保温0.5-2小时，反应结束后缓慢释放超临界乙醇，在通入氮气吹扫8-15分钟，最后自然冷却至室温；

（4）将步骤（3）产物在双辊开炼机上，以辊间距0.5mm，剪切20-40分钟后，均匀下片，然后通过平板硫化机硫化20-35分钟，即得胶粉热压胶片。

其中，步骤（1）所述的丙酮与氯仿的混合液中两者的体积比为1:2-3。

其中，所述步骤（2）所述的微波功率为800-1500W，辐射时间为40-60s。

其中，所述的脱硫助剂是指正丁胺、二苯基二硫醚或二苯甲酰氨基二硫化物中的一种，其用量为胶粉的1-3%。

其中，步骤（4）所述的模压温度为140-150℃，压力在10-18MPa。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明中采用微波辐射对废旧轮胎胶粉进行处理，削弱了硫碳键强度，打断了胶粉交联结构中的部分S-S键和C-S键，使胶粉的交联网络密度降低，之后在超临界乙醇的作用下，协助脱硫助剂更容易渗透到废旧胶粉内部，提高其渗透扩散速率，对轮胎胶粉脱硫起到了明显的促进作用，加快了胶粉内部C-S-C和C-S-S-C交联键的断裂，转化为单硫键，从而使胶粉从三维网络结构恢复为线型结构，实现废旧轮胎橡胶的再生利用，并且交联硫键仍然留在分子链上具有活性，在不添加硫化剂的作用下就可以实现再次硫化。

具体实施方式

一种超临界流体辅助促进废旧轮胎胶粉脱硫再生的方法，包括以下具体工艺步骤：

（1）预处理：

首先将80重量份清洗后的废旧轮胎的胎面胶切割成粗胶块，置于180份丙酮与氯仿的混合液中，用索氏萃取器在80℃温度下萃取13小时，萃取后的粗胶块真空干燥至恒重，干燥温度为55℃，之后将粗胶块切割成胶条，再粉碎过筛；

（2）微波处理：

筛选60-80目上述废旧轮胎胶粉平铺在微波瓷盘里，控制厚度在5mm，使其受到充分而均匀的微波辐射，设定微波功率和辐射时间，将瓷盘置于微波化学反应器中进行微波脱硫处理；