[发明专利]一种纳米二氧化钛包覆改性废旧橡胶粉的制备方法

说明书

本发明公开了属于高分子材料改性技术领域的一种纳米二氧化钛包覆改性废旧橡胶粉的制备方法。该方法包括以下步骤：(1)废旧橡胶粉表面清水处理；(2)废旧橡胶粉表面酸性溶液处理；(3)废旧橡胶粉表面偶联剂处理；(4)废旧橡胶粉表面纳米二氧化钛包覆处理；(5)改性废旧橡胶粉团聚体破碎处理。其中纳米二氧化钛采用溶胶‑凝胶法制备；将废旧橡胶粉掺入纳米二氧化钛溶胶‑凝胶体系中，纳米二氧化钛在废旧橡胶粉表面沉积，形成有机废旧橡胶粉为核、无机纳米二氧化钛为壳的复合结构，该复合结构兼顾两种材料的优点，且通过材料复合，显著提升废旧橡胶粉的综合力学性能以及与胶结料(如环氧树脂、水泥浆体等)的界面相容性和界面粘接强度。

技术领域

本发明属于高分子材料改性技术领域，具体涉及一种纳米二氧化钛包覆改性废旧橡胶粉的制备方法。

背景技术

伴随着全球汽车工业的快速发展，废旧轮胎数量越来越大，废旧轮胎在自然环境中上百年也难以分解，严重影响环境的安全和美化。如何高效合理利用废旧轮胎已成为世界各国亟待解决的一个重要课题。

将废旧轮胎破碎成橡胶粉掺入混凝土中制备橡胶混凝土并用于公路路面工程，是一种非常有前景的处置方式。现有水泥混凝土路面脆性大，抗冲击能力弱，在内部应力(温度应力和湿度应力)作用下也容易产生裂缝，废旧橡胶掺入水泥混凝土中可形成吸收应变能的结构变形中心，显著改善混凝土的脆性和抗冲击性，减少内部应力造成的各种病害。

但橡胶的掺入会导致混凝土压缩和弯曲强度大幅度下降，主要原因为：橡胶材料为有机材料，亲水性差；水泥浆体为无机材料，亲水性强，两者的物理化学性质差异大，相容性差，界面粘接力弱，导致混凝土强度明显降低，阻碍了橡胶混凝土在路面工程中的大规模应用。

目前,众多科研工作者主要采用NaOH溶液、NaCl溶液、清水、CCl₄溶液、聚合物乳液及聚丙烯酰胺、聚乙烯醇缩醛、硅烷偶联剂等对橡胶粉表面进行改性处理，以改善橡胶粉与水泥浆体的界面相容性和界面粘接强度，拟提高橡胶混凝土的强度,但采用上述处理方法时,随橡胶掺量的增加,混凝土弯曲强度下降仍较为明显。

发明内容

鉴于上述改性方法不理想，本发明提供了一种纳米二氧化钛包覆改性废旧橡胶粉的方法，可有效改善废旧橡胶粉与胶结料的相容性，显著提高两者之间的界面粘接强度。

本发明所述的一种纳米二氧化钛包覆改性废旧橡胶粉的制备方法包括以下步骤：(1)废旧橡胶粉表面清水处理；(2)废旧橡胶粉表面酸性溶液处理；(3)废旧橡胶粉表面偶联剂处理；(4)废旧橡胶粉表面纳米二氧化钛包覆处理；(5)改性废旧橡胶粉团聚体破碎处理。

所述废旧橡胶粉为100-200目的超细橡胶粉。

所述步骤(1)的具体操作为：将废旧橡胶粉在清水中浸泡且不断搅拌下处理20分钟以上，过滤后晾干。

所述步骤(2)的具体操作为：将废旧橡胶粉在质量浓度为5-8％的HCl溶液中浸泡6-12小时后，清水冲洗，晾干。

所述步骤(3)的具体操作为：将废旧橡胶粉与质量浓度为1-2％的钛酸酯偶联剂NDZ-201的乙醇溶液拌和均匀，使废旧橡胶粉表面全部被润湿，拌和10-30分钟后晾干。

所述钛酸酯偶联剂NDZ-201的乙醇溶液掺量为废旧橡胶粉质量的2-5倍。

所述步骤(4)的具体操作为：将步骤(3)中偶联剂处理后的废旧橡胶粉加入纳米二氧化钛溶胶-凝胶体系中，加热至70-100℃反应1-4h，最后100℃保温1-4h，废旧橡胶粉表面沉积形成纳米二氧化钛。

所述纳米二氧化钛溶胶-凝胶体系由体积比为1.7：4：1：4.25的钛酸丁酯、无水乙醇、95％乙醇溶液和冰醋酸配制而成。