一種用于生產(chǎn)脫硫橡膠的方法及用于其的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)脫硫橡膠的方法及用于其的裝置。具體地，本發(fā)明涉及 用于通過機(jī)械和化學(xué)過程生產(chǎn)脫硫橡膠的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在一般的橡膠脫硫中，過程包括存在于硫化橡膠中的單硫、二硫和多硫交聯(lián) (碳-硫或硫-硫鍵）的裂開。為了該有目的的過程而開發(fā)的技術(shù)通常采用包括化學(xué)、超聲 波、微波或生物脫硫的技術(shù)。
[0003] 已知的是在化學(xué)脫硫中，該過程利用材料諸如有機(jī)溶劑、油和化學(xué)品，或有機(jī)化合 物用于橡膠脫硫。另一方面，超聲波脫硫和微波脫硫利用超聲波和微波的熱來使橡膠脫硫， 并且生物脫硫是通過微生物攻擊硫化橡膠的硫交聯(lián)而以打斷鍵來進(jìn)行的。
[0004] 存在揭露生產(chǎn)脫硫橡膠的方法的幾個(gè)現(xiàn)有技術(shù)。美國專利號(hào)5, 770, 632公開了通 過使用化學(xué)混合物再生彈性材料，或稱為De-Link過程的方法，該化學(xué)混合物能夠在控制 的溫度下引發(fā)質(zhì)子交換。現(xiàn)有技術(shù)公開了在添加化學(xué)組合物之前通過攪拌劇烈混合橡膠粉 末并且在輥磨機(jī)中加工來生產(chǎn)脫硫橡膠的方法。
[0005] Levgum公司擁有的歐洲專利號(hào)1 242 520B1公開了使固化的彈性體脫硫的改性 劑和使用所述改性劑使橡膠脫硫的方法。如在現(xiàn)有技術(shù)中討論的，固化的彈性體被帶到加 壓的聚合物結(jié)構(gòu)狀態(tài)，然后用通過所要求的改性劑產(chǎn)生的有機(jī)陽離子處理。
[0006] SF Materials公司擁有的美國專利申請(qǐng)?zhí)?1/636, 611公開了不存在堿金屬的情 況下，通過將硫化橡膠與反應(yīng)混合物中的松節(jié)油液體接觸使橡膠脫硫的方法。該反應(yīng)混合 物還包含與松節(jié)油液體不混溶的溶劑或液體。在包括熱能、微波能、超聲波能、機(jī)械剪切力 或其混合能的能量輸入存在下，硫化橡膠與松節(jié)油接觸。
[0007] BF Goodrich公司擁有的美國專利號(hào)4, 161，464描述了通過某些鐵鹽催化的相轉(zhuǎn) 移化學(xué)反應(yīng)使橡膠脫硫的方法，這些鑰鹽允許氫氧離子運(yùn)輸?shù)搅蚧鹉z顆粒中以選擇性地 切割多硫化物交聯(lián)以產(chǎn)生可再循環(huán)的脫硫橡膠。該脫硫過程包括以下步驟：在鑰鹽已經(jīng)被 溶解于其中的有機(jī)溶劑中膨脹硫化橡膠顆粒，并且在其上使膨脹的硫化顆粒與堿的水溶液 接觸從而為相轉(zhuǎn)移反應(yīng)提供充足的氫氧離子。
[0008] 美國專利號(hào)6, 387, 966 Bl描述了通過以下方式使廢橡膠脫硫的方法：將改性組 合物添加到廢橡膠顆粒并且隨后通過輥磨機(jī)壓碎廢橡膠顆粒從而生成改性的壓碎的顆粒。 橡膠顆粒的改性包括打斷至少70 %的硫-硫鍵和不超過10 %到15 %的碳-碳鍵。
[0009] 美國專利號(hào)7, 189, 762 B2公開了使交聯(lián)的橡膠改性的方法。使交聯(lián)的橡膠改性 的方法是在以超臨界流體狀態(tài)的二氧化碳存在下通過使用機(jī)械拉伸和剪切力進(jìn)行的。
[0010] PCT專利申請(qǐng)?zhí)朠CT/CA2011/000285涉及使硫化的碎橡膠再生的方法，其包括以 下步驟：將碎橡膠和潤滑劑在室溫下混合，將該混合物轉(zhuǎn)移到具有包括葉片的轉(zhuǎn)軸的熱動(dòng) 力混合器以提高該混合物的溫度直到達(dá)到脫硫溫度，降低混合物的溫度，并且回收再生的 橡膠。在現(xiàn)有技術(shù)中，再生硫化的碎橡膠的方法利用較高范圍的脫硫溫度，因此這需要增加 的能量消耗。
[0011] 如在現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)中所公開的傳統(tǒng)的橡膠脫硫技術(shù)對(duì)于生產(chǎn)原膠的可行替代 品大多是不切實(shí)際的，由于可擴(kuò)展性的限制以致不能大批量生產(chǎn)。傳統(tǒng)回收技術(shù)遇到的其 他難題是密集的能源消耗、固化安全性差、在加工中材料可混用性差、獲得不良的產(chǎn)品特性 和性能以及表現(xiàn)出差的保存期限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 因此，需要引入一種方法，用于以大生產(chǎn)規(guī)模來生產(chǎn)脫硫橡膠以提供純凈材料的 可行替代品并且脫硫橡膠應(yīng)該具有其作為原膠的替代品的特性。該方法應(yīng)該通過高能效技 術(shù)生產(chǎn)脫硫橡膠。
[0013] 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于生產(chǎn)要作為原膠的可行替代品的脫硫橡膠的方法。
[0014] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用于通過建立高擴(kuò)展性大批量生產(chǎn)脫硫橡膠的方法。
[0015] 本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供用于在控制的溫度范圍下使用高能效技術(shù)生產(chǎn)脫 硫橡膠的方法。
[0016] 本發(fā)明的目的仍是提供用于通過機(jī)械沖擊力和化學(xué)組合物的結(jié)合使用生產(chǎn)脫硫 橡膠的方法。
[0017] 本發(fā)明的目的還是提供用于通過橡膠廢料的回收生產(chǎn)脫硫橡膠的方法。
[0018] 本發(fā)明的目的也是提供用于通過機(jī)械旋轉(zhuǎn)設(shè)備產(chǎn)生沖擊力生產(chǎn)脫硫橡膠的裝置。
[0019] 本發(fā)明的進(jìn)一步的另一個(gè)目的是獲得具有對(duì)相似于原膠的材料特性的良好的保 持度的脫硫橡膠。
[0020] 本發(fā)明的另一個(gè)目的仍是獲得在橡膠硬化上是穩(wěn)定的以致具有長期的保存期限 的脫硫橡膠。
[0021] 本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)脫硫橡膠的方法，包括以下步驟：提供具有預(yù)定粒度的硫化 橡膠顆粒，以及使硫化橡膠顆粒脫硫，其特征在于硫化橡膠顆粒通過沖擊力機(jī)械脫硫并且 通過化學(xué)組合物化學(xué)脫硫，憑借沖擊力打斷硫化橡膠顆粒的硫-硫鍵和硫-碳鍵，使得該橡 膠的表面在與化學(xué)組合物反應(yīng)中變?yōu)橛薪邮芰Φ模ㄒ子诮邮艿模瑀eceptive)并且化學(xué)組合 物使硫鈍化（鈍態(tài)，惰性，passive)以防止鍵的再結(jié)合，其中化學(xué)組合物包含至少一種促進(jìn) 劑、至少一種無機(jī)活化劑和至少一種有機(jī)活化劑。
[0022] 本發(fā)明也涉及用于生產(chǎn)脫硫橡膠的裝置。該裝置包括脫硫罐，在該脫硫罐中進(jìn)行 硫化橡膠顆粒和化學(xué)組合物間的反應(yīng)；至少一個(gè)質(zhì)量攪拌器，位于脫硫罐中，在該脫硫罐中 質(zhì)量攪拌器以圓周運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生沖擊力；至少一個(gè)轉(zhuǎn)軸，位于脫硫罐中，在該脫硫罐中轉(zhuǎn) 軸具有至少一個(gè)軸向葉片和至少一個(gè)徑向葉片以便于沖擊力的產(chǎn)生；以及冷卻液層（覆 層，blanket)，包裹著脫硫罐以控制溫度，其中由質(zhì)量攪拌器，轉(zhuǎn)軸的軸向葉片和徑向葉片 產(chǎn)生的沖擊力使得硫化橡膠顆粒與化學(xué)組合物反應(yīng)來生產(chǎn)脫硫橡膠。
【附圖說明】
[0023] 為了有助于對(duì)本發(fā)明的理解，在附圖中示出來自于檢查的優(yōu)選實(shí)施方式，其中當(dāng) 連同以下描述考慮時(shí)，本發(fā)明、其結(jié)構(gòu)和操作以及它的許多優(yōu)點(diǎn)將易于理解和領(lǐng)會(huì)。
[0024] 圖1示出用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的脫硫橡膠的裝置（100)。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)脫硫橡膠的方法和裝置。在下文中，該方法和裝置將根據(jù)本 發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式并且通過參考隨附說明和附圖進(jìn)行描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，把描述限制 到本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式并且限制到附圖僅僅是有利于本發(fā)明的討論，并且可以設(shè)想本領(lǐng) 域技術(shù)人員可設(shè)計(jì)出不偏離隨附權(quán)利要求的范圍的各種修改。
[0026] 如圖1中所代表的，根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置將在下文中更詳細(xì)的描述。
[0027] 本發(fā)明公開了用于生產(chǎn)脫硫橡膠的方法，包括以下步驟：提供具有預(yù)定粒度的硫 化橡膠顆粒以及使硫化橡膠顆粒脫硫，其特征在于硫化橡膠顆粒通過沖擊力機(jī)械脫硫并且 通過化學(xué)組合物化學(xué)脫硫，由此，沖擊力打斷硫化橡膠顆粒的硫-硫鍵和硫-碳鍵，使得該 橡膠的表面在與化學(xué)組合物反應(yīng)中變?yōu)橛薪邮芰Φ模⑶一瘜W(xué)組合物使硫鈍化以防止鍵的 再結(jié)合，其中化學(xué)組合物包含至少一種促進(jìn)劑、至少一種無機(jī)活化劑和至少一種有機(jī)活化 劑。然而，橡膠的碳-碳鍵將保持完整以維持橡膠大分子的完整性。
[0028] 在本發(fā)明中，橡膠脫硫或者也被稱為橡膠活化受以下因素的影響：對(duì)橡膠顆粒的 機(jī)械沖擊力以及當(dāng)硫化橡膠顆粒對(duì)化學(xué)反應(yīng)為有接受力的時(shí)候在時(shí)間框架（時(shí)間范圍， time frame)內(nèi)的化學(xué)組合物的添加。沖擊力打斷硫-硫鍵和硫-碳鍵，并且因此這使橡膠 的表面對(duì)于化學(xué)組合物來說是有接受力的或活躍的。此后，化學(xué)組合物與橡膠顆粒的硫原 子反應(yīng)，使它們鈍化以防止鍵的重建。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，取決于橡膠的成本和可回收的特性，所用的硫化橡膠顆粒優(yōu)選地在 20目到140目范圍的尺寸內(nèi)，更優(yōu)選地為40目。硫化橡膠顆粒優(yōu)選地是但不局限于粉末形 式。硫化橡膠顆粒從廢橡膠諸如也被稱為壽命終止輪胎（ELT)的舊輪胎中獲得，并且用于 脫硫橡膠的生產(chǎn)中的批量（batch size)是不同的。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的， 更高的批量降低生產(chǎn)脫硫橡膠的效率。多達(dá)1公噸或2公噸橡膠的批量仍可被使用。然而， 在該橡膠負(fù)載下，裝置不能提供最佳的效力或性能。因此，在本發(fā)明中使用的批量優(yōu)選地為 但不局限于350kg，因?yàn)橄噍^于更高的橡膠負(fù)載，使用該批量在加工中是更易管理的。
[0030] 在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，化學(xué)組合物包含至少一種促進(jìn)劑、至少一種無機(jī)