專利名稱：碎膠的再生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及回收橡膠領(lǐng)域中的改進(jìn)。更具體地說，本發(fā)明涉及使碎膠轉(zhuǎn)化為再生橡膠的方法。
現(xiàn)有技術(shù)的描述彈性體的回收通常，更具體地說是橡膠的回收，從社會和環(huán)境的觀點(diǎn)看，是一個主要關(guān)心的問題。由于從硫化橡膠生產(chǎn)高質(zhì)量橡膠產(chǎn)品中幾乎沒有進(jìn)步而不能滿足工業(yè)要求的質(zhì)量，因此目前的形勢要求開發(fā)新的技術(shù)，通過從碎膠中生產(chǎn)大量高質(zhì)量具有競爭力的產(chǎn)品以顯示擴(kuò)大非常搶手市場的能力。如果回收彈性體或橡膠可用一些常規(guī)的用于原彈性體或橡膠的加工方法進(jìn)行加工，則可以實現(xiàn)上述的目的。
目前有幾個在應(yīng)用的主要市場，用于從碎屑彈性體、碎膠、tirederived fuel、由胎體制備的沖切或沖壓產(chǎn)品及使用橡膠粒子的結(jié)合技術(shù)制造的墊子及許多的低端應(yīng)用產(chǎn)品中回收彈性體。但是，有關(guān)從硫化橡膠的一些化學(xué)處理中得到回收橡膠的那些研究是久用方法具有希望的選擇方案。多種專利的方法聲稱使用涉及熱、機(jī)械能或其他形式的能量例如超聲的化學(xué)處理進(jìn)行成功的碎膠的化學(xué)部分硫化。脫硫定義為硫碳結(jié)合的逆反應(yīng)。不幸的是，從經(jīng)濟(jì)的角度或考慮由建議方法得到的產(chǎn)品性能較差，那些方法沒有實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供從碎屑彈性體轉(zhuǎn)化為再生彈性體的方法。本發(fā)明的另一個目的是提供具有類似原彈性體性質(zhì)的再生彈性體。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種使碎膠彈性轉(zhuǎn)化生產(chǎn)再生彈性體的方法，該方法包括如下的步驟a)將碎屑彈性體置于配備有攪拌裝置的容器中，碎屑彈性體為粉末形式；b)攪拌并加熱碎屑彈性體，將碎屑彈性體的加熱限制到低于彈性體開始降解的溫度；c)將油引入到容器中并一起混合碎屑彈性體和油；及d)冷卻如此形成的再生彈性體，由此再生彈性體具有類似相應(yīng)的原彈性體的性質(zhì)。
本發(fā)明使用的術(shù)語“彈性體”是指具有可形成其中聚合物鏈結(jié)合在一起的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的交聯(lián)聚合物。該術(shù)語作為更廣義的術(shù)語而不只是橡膠，因為在許多的場合橡膠也可包括如填充劑和硫化劑的其他添加劑。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種由本發(fā)明第一方面或其任一種優(yōu)選實施方式中描述的方法得到的再生彈性體。
申請人非常驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過攪拌和加熱碎屑彈性體，然后其與預(yù)熱的油混合，可以使碎屑彈性體轉(zhuǎn)化為再生彈性體并可避免其降解。同時，申請人發(fā)現(xiàn)通過這樣的方法，得到的再生彈性體是無粘著性、無塑煉性或沒有塑煉性發(fā)泡的軟質(zhì)粉末。再生彈性體不沾污接觸其的手，而且具有特征光滑觸感。進(jìn)一步，再生彈性體具有類似對應(yīng)原彈性體的性質(zhì)。在試驗期間，表明再生彈性體可與對應(yīng)的原彈性體相容，而且具有類似的聚合物含量。因此，在彈性體化合物中，再生彈性體可取代通常使用的部分原彈性體而不影響化合物的特性。
優(yōu)選實施方式的描述在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的實施方式中，容器是具有雙鍋爐型的容器。優(yōu)選，鍋爐包括混合室和加熱室。優(yōu)選攪拌裝置包括具有安裝于心軸上的至少一個葉片的轉(zhuǎn)子。碎屑彈性體的攪拌可通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子以產(chǎn)生剪切力而進(jìn)行。優(yōu)選，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動速度為150～1200rpm，更優(yōu)選為160～200rpm。碎屑彈性體可以在30秒～20分鐘，及優(yōu)選5分鐘～15分鐘內(nèi)，更優(yōu)選為約10分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)化為再生彈性體。
在本發(fā)明第一方面的另一個優(yōu)選實施方式中，容器優(yōu)選為混合器，更優(yōu)選為熱動能型混合器。碎屑彈性體可以通過攪拌產(chǎn)生的熱動能產(chǎn)生的熱進(jìn)行加熱。優(yōu)選攪拌裝置包括具有安裝于心軸上的至少一個葉片的轉(zhuǎn)子。碎屑彈性體的攪拌可通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子以產(chǎn)生剪切力而進(jìn)行。優(yōu)選，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動速度為1500～3000rpm，更優(yōu)選為1800～2000rpm。碎屑彈性體可以在30秒～5分鐘，及優(yōu)選45秒～3分鐘內(nèi)，更優(yōu)選為約1分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)化為再生彈性體。
容器在本發(fā)明第一方面的方法中，容器可配有包括加熱系統(tǒng)的溫度控制裝置。溫度控制設(shè)備進(jìn)一步包括冷卻系統(tǒng)。
另外的步驟根據(jù)本發(fā)明的第一方面，所述的方法進(jìn)一步可在步驟(b)后及步驟(c)之前包括b′)停止攪拌及在將油引入容器中后，在步驟(c)中又開始攪拌。該方法也進(jìn)一步在步驟(c)后及步驟(d)之前包括c′)將再生彈性體從容器中脫出。
溫度在本發(fā)明第一方面的方法中，碎屑彈性體優(yōu)選在50℃～200℃的溫度下加熱，更優(yōu)選為140℃～170℃，及甚至更優(yōu)選在約160℃下進(jìn)行。
粒度在本發(fā)明的第一方面的方法中，粉末的粒度為約15目～約200目，優(yōu)選為約20～約120目，更優(yōu)選為約80～100目。粉末也優(yōu)選由至少90％粒度為至少15目的粒子構(gòu)成，優(yōu)選為至少30目。粉末進(jìn)一步有至少99％的粒度為至少15目的粒子構(gòu)成，優(yōu)選為至少30目。
攪拌在本發(fā)明的第一方面的方法中，優(yōu)選進(jìn)行攪拌以避免容器中形成彈性體的停滯粒子。也可以進(jìn)行攪拌以均一地加熱碎屑彈性體，因此防止其降解?？梢栽诓襟E(c)及優(yōu)選也在步驟(d)期間保持?jǐn)嚢琛?br> 油在本發(fā)明的第一方面的方法中，油/碎屑彈性體的重量比為0.03～0.2，優(yōu)選為0.04～0.14，更優(yōu)選為0.05～0.09。優(yōu)選預(yù)先加熱油，然后混合，優(yōu)選溫度t2比t1高或等于t1。溫度t2的值為t1～t1+60℃，及優(yōu)選為t1+10～t1+40℃。所述的油選自合成油、植物油及其混合物。所述的油優(yōu)選為合成油，更優(yōu)選為選自芳香油、環(huán)烷油、石蠟油及其混合物。但使用石蠟油時，碎屑彈性體優(yōu)選為乙烯丙烯二烯單體的橡膠(EPDM)。當(dāng)使用芳香油或環(huán)烷油時，碎屑彈性體優(yōu)選為苯乙烯丁二烯橡膠(SBR)。
冷卻在本發(fā)明的第一方面的方法中，在步驟(d)中，再生彈性體保持為連續(xù)移動以避免降解。步驟(d)優(yōu)選使用螺旋型冷卻設(shè)備進(jìn)行，所述的設(shè)備優(yōu)選包括溫度控制裝置。在步驟(d)中，優(yōu)選碎屑彈性體冷卻到低于120℃的溫度，更優(yōu)選到90℃～120℃的溫度，以防止降解。
方法的試驗條件本發(fā)明第一方面的方法在空氣存在下進(jìn)行。該方法也可在惰性氣氛下進(jìn)行，所述的惰性氣體優(yōu)選為氬或氮。優(yōu)選，氣氛為基本上沒有氧。優(yōu)選，減少可能的副反應(yīng)危險例如氧化。
回收的物質(zhì)在本發(fā)明第一方面的方法中，在工藝結(jié)束時得到的再生彈性體的量值相當(dāng)于碎屑彈性體和引入容器的油的結(jié)合重量的97.0～99.9％，優(yōu)選為98.5～99.5％。
塑煉在本發(fā)明的第一方面的方法中，優(yōu)選，碎屑彈性體或再生彈性體沒有塑煉性。
橡膠在本發(fā)明的第一方面的方法中，優(yōu)選碎屑彈性體為碎膠。
再生彈性體在本發(fā)明的第二方面，再生彈性體優(yōu)選為粉末形式，更優(yōu)選再生彈性體具有發(fā)泡粉末外觀。優(yōu)選，再生彈性體是沒有塑煉性的彈性體。也優(yōu)選其不含有水份。再生彈性體具有光滑的觸感，再生彈性體優(yōu)選包括一定量的油，為3～14wt％，所述的油包膠進(jìn)入再生彈性體。更優(yōu)選，一定量的所述的油為5～8wt％。同時，再生彈性體優(yōu)選不含有水份。再生彈性體顯示出通過通常橡膠工業(yè)中使用的混合、模塑、擠出及壓延方法加工所需要的所有的特性。再生彈性體可有效地用于選自襯墊、軟管及屋頂產(chǎn)品的組合物中。同樣，再生彈性體可有效地用于軟管和汽車輪胎的組合物中。
再生彈性體優(yōu)選為再生橡膠。再生橡膠聚丙烯聚合物的含量為10～40wt％，優(yōu)選為25～35wt％。
再生彈性體的利用本發(fā)明第二方面的再生彈性體用于橡膠工業(yè)。優(yōu)選，再生彈性體在其用于橡膠工業(yè)之前，通過混合、模塑、擠出及壓延方法進(jìn)行制備。再生彈性體在其用于橡膠工業(yè)之前，可加入通常用于天然橡膠制備中使用的添加劑。再生彈性體也可用于機(jī)動車工業(yè)產(chǎn)品的組合物中。該組合物優(yōu)選包括1～40wt％，優(yōu)選25～35wt％的所述的再生彈性體。也可以在制造軟管、襯墊或密封中使用再生彈性體。所述的軟管、襯墊或密封優(yōu)選包括1～40wt％，更優(yōu)選25～35wt％所述的再生彈性體。所述的彈性體優(yōu)選為橡膠。
試驗部分如下非限制性描述及化合物說明本發(fā)明。
一般的步驟根據(jù)兩種主要的方案，方案A和B，申請人制備了再生橡膠。根據(jù)這兩種方案的任一種在處理由碎屑得到的橡膠時，要去除粉末中含有的所有不希望的組分(鋼、纖維、一般的粉塵)。在本發(fā)明的實施中使用的試驗條件與權(quán)利要求中給出的定義一致。
方案A稱量一定量的由碎屑得到的具有給定大小80、100或120目的顆粒粉末狀的橡膠，引入到容積為8US加侖的雙鍋爐型的容器中。容器配有安裝于心軸上的具有三個能夠產(chǎn)生剪切力葉片的攪拌裝置。轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行了充分的設(shè)計，這樣進(jìn)行攪拌以避免在容器中存在橡膠的停滯粒子。因此，所有的橡膠粉末均一地經(jīng)受熱和機(jī)械能組合的處理。轉(zhuǎn)子速度的設(shè)定基于引入到容器中的橡膠粉末的量、類型和粒度，并以足夠水平以產(chǎn)生剪切力。加熱粉末5分鐘直到其溫度達(dá)到140℃～160℃。在過程中嚴(yán)格控制溫度是必要的以防止降解形式的任何的對粉末的損害。當(dāng)所有的粒子達(dá)到需要的溫度，溫度為約190℃～200℃的熱油(芳香油、環(huán)烷油或石蠟油)以油/橡膠重量比為0.05～0.12加入。所述的比例取決于粉末的性質(zhì)和粒度及選擇的油的類型及其溫度。在攪拌下使混合物保持約5分鐘的時間以使反應(yīng)完成。再生橡膠從容器中脫出并冷卻。優(yōu)選使再生橡膠在冷卻使保持連續(xù)移動以避免再生橡膠降解。在一些情況下，使用螺旋型冷卻設(shè)備使再生橡膠冷卻。得到的再生橡膠略微有點(diǎn)發(fā)泡、無油膩、無塑煉性及無粘著性或無粘合性。其也具有特征的光滑的觸感。
方案B稱量一定量的由碎屑得到的具有給定大小80、100或120目的顆粒粉末狀的碎屑橡膠，引入到容積為1L熱力學(xué)混合器的容器中。混合器配有含有冷卻夾套的溫度控制系統(tǒng)，及配有安裝于心軸上的具有能夠產(chǎn)生高剪切力葉片的攪拌裝置。由攪拌產(chǎn)生的熱力能產(chǎn)生熱量，由此由碎屑得到的彈性體被加熱。轉(zhuǎn)子葉片進(jìn)行了充分的設(shè)計，這樣進(jìn)行攪拌以避免在容器中存在橡膠的停滯粒子。因此，所有的橡膠粉末均一地經(jīng)受熱和機(jī)械能組合的處理。轉(zhuǎn)子速度的設(shè)定基于引入到容器中的橡膠粉末的量、類型和粒度，并以足夠水平以產(chǎn)生高剪切力。劇烈攪拌粉末30秒直到其溫度達(dá)到140℃～160℃。在過程中嚴(yán)格控制溫度是必要的以防止降解形式的任何的對粉末的損害。當(dāng)所有的粒子達(dá)到需要的溫度，溫度為約190℃～200℃的熱油(芳香油、環(huán)烷油或石蠟油)以油/碎屑橡膠重量比為0.05～0.12加入。所述的比例取決于粉末的性質(zhì)和粒度及選擇的油的類型及其溫度。在攪拌下使混合物保持約30秒的時間以使反應(yīng)完成。再生橡膠從容器中脫出并冷卻。優(yōu)選使再生橡膠在冷卻時保持連續(xù)移動以避免再生橡膠降解。在一些情況下，使用螺旋型冷卻設(shè)備使再生橡膠冷卻。得到的再生橡膠略微有點(diǎn)發(fā)泡、無油膩、無塑煉性及無粘著性或無粘合性。其也具有特征的光滑觸感。
再生橡膠的化學(xué)和物理性質(zhì)試驗室研究表明形成脫硫的在再生橡膠過程中少量游離硫的存在使用本發(fā)明方法的反應(yīng)過程中有效地發(fā)生。
進(jìn)行試驗用于測試由本發(fā)明方法得到的橡膠物質(zhì)的再生能力，所述的物質(zhì)由如下的制劑組成再生橡膠 100pbr氧化鋅4phr硬脂酸2phrDelacS 1phr當(dāng)沒有硫加入化合物中時，使用TechPro的ViscoGraph在150℃下進(jìn)行流變試驗，顯示出典型的硫化曲線。這是一些量的游離硫在橡膠粒子的化學(xué)處理過程中已經(jīng)被有效釋放的證據(jù)。脫硫涉及連接不同分子的C-S和S-S鍵的斷裂。確信通過加入到橡膠粒子中油的溶脹作用可加速脫硫過程。
另外，也確信在一些位置上發(fā)生主鏈的斷裂，因為再生橡膠的原始溫度和機(jī)械性能比相同類型原橡膠的強(qiáng)度和機(jī)械性能差，由拉伸強(qiáng)度、伸長率及剪切性能所證實。
已經(jīng)進(jìn)行了其他的試驗以確定在本發(fā)明第一方面的過程中損失的油的量。當(dāng)使用方法A時，反應(yīng)物、碎屑橡膠+油的量與最終的產(chǎn)品即再生橡膠進(jìn)行了比較。在第一試驗中，在5分鐘內(nèi)將Goodyear 80目的碎屑EPDM加熱直到其溫度達(dá)到152℃。然后，在199℃下以油/碎屑橡膠重量比為0.08加入Shellflex油?；旌蠒r間為5分鐘，在過程結(jié)束時，得到的再生橡膠EPDM顯示出可能有0.6wt％的油損失。
在第二試驗報告中，在5分鐘內(nèi)將ROUSE 120目的碎屑EPDM加熱直到其溫度達(dá)到153℃。然后，在200℃下以油/碎屑彈性體重量比為0.08加入Shellflex油。混合時間為5分鐘，在過程結(jié)束時，得到的再生橡膠EPDM顯示出可能有0.9wt％的油損失。
在第三試驗中，在5分鐘內(nèi)將SIMCO 100目的碎屑EPDM加熱直到其溫度達(dá)到160℃。然后，在200℃下以油/碎屑彈性體重量比為0.08加入Shellflex油?；旌蠒r間為5分鐘，在過程結(jié)束時，得到的再生橡膠EPDM顯示出可能有1.3wt％的油損失。
含有再生橡膠化合物的物理特征和分析通過設(shè)計基于再生橡膠的化合物，已經(jīng)評價了加工能力和機(jī)械性能。已經(jīng)設(shè)計了含有各種比例的再生橡膠和原橡膠的基礎(chǔ)化合物，列于表1中。根據(jù)方案A使用80目的碎屑SBR和Shellflex油作為原料得到了再生SBR。
表1含有原橡膠SBR和再生SBR的化合物1～4的組成

在5L的Banbury混合器中進(jìn)行化合物1～4的混合操作。按上述列出的順序以一步(段)方式加入所有的成分。
使用拉伸測試儀評價固化的化合物的機(jī)械性能。從壓縮的模塑片沖切出啞鈴狀的樣品。壓塑壓機(jī)的固化條件是在180℃下10分鐘。測量了拉伸性能和剪切性能，并與基于原SBR橡膠的化合物的拉伸和剪切性能進(jìn)行比較。對于含有25、50、75和100phr再生橡膠化合物的結(jié)果列于表2。
表2化合物1～4的機(jī)械性能

已經(jīng)進(jìn)行了進(jìn)一步的關(guān)于以下列出的參數(shù)對再生橡膠基化合物機(jī)械性能影響的評價。
結(jié)果列于表3.1～3.3中。
3.1轉(zhuǎn)化時間對機(jī)械性能的影響

3.2回收橡膠的百分?jǐn)?shù)對機(jī)械性能的影響

3.3轉(zhuǎn)化溫度對機(jī)械性能的影響

化合物5和6都是含有原SBR和再生SBR的化合物?；衔?含有25wt％的再生SBR及化合物6含有30wt％的再生SBR。根據(jù)方案A使用80目的碎屑SBR和Shellflex為原料已經(jīng)得到了再生SBR。表4～6列出了在數(shù)次試驗中使用這些化合物得到的結(jié)果。
表4化合物5和6的流變191試驗

表5化合物5和6的焦燒(Scortch)121試驗

表6化合物5和6的物理性能

根據(jù)如下的表，化合物5和6可接受用于軟管制造中。當(dāng)將化合物5和6施加到管芯上時沒有遇到困難。軟管和覆蓋表面顯示出光滑和非顆粒狀。在磨和壓延機(jī)上成功地實現(xiàn)了化合物5和6的加工。化合物沒有粘性，而且它們沒有降解為碎裂膠粉。這些化合物的表面光滑，而且沒有顯示出表面缺陷的證據(jù)。表面類似于標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。
化合物7、8和9是含有原EPDM和再生EPDM的化合物?；衔?含有20wt％的再生EPDM，化合物8含有30wt％的再生EPDM，及化合物9含有40wt％的再生EPDM。根據(jù)方案A使用80目的碎屑EPDM和Sunpar 2280油為原料已經(jīng)得到了再生EPDM。表7～9列出了在數(shù)次試驗中使用這些化合物得到的結(jié)果。
表7化合物7、8和9的流變191試驗

表8化合物7～9的焦燒121試驗

表9化合物7～9的物理性能

根據(jù)如下的表，化合物7～9可接受用于軟管制造中。當(dāng)將這些化合物施加到管芯上時沒有遇到困難。軟管和覆蓋表面顯示出光滑和非顆粒狀。在壓延機(jī)上成功地實現(xiàn)了化合物8的加工，顯示出在輥上良好的粘著性，光滑的表面及其可接受防粘粉劑。化合物沒有粘性。這些化合物的表面光滑，而且沒有顯示出表面缺陷的證據(jù)。
已經(jīng)進(jìn)行了這樣的試驗以證實是否有必要將硫和促進(jìn)劑加入含有原EPDM和再生EPDM的EPDM化合物中。根據(jù)方案A使用80目的碎屑EPDM及Sunpar 2280油作為原料已經(jīng)得到再生EPDM。化合物10～21是含有2.4～6.7wt％再生EPDM橡膠及聚合物(EPDM)含量為10～30wt％的EPDM化合物?；衔?0、11、16和17含有約2.4％的再生EPDM橡膠及聚合物含量約為10wt％。化合物12、13、14、18、19和20含有約4.8％的再生EPDM橡膠及聚合物含量約為20wt％。化合物15和21含有約6.7％的再生EPDM橡膠及聚合物含量約為30wt％。化合物10～15使用100目的再生EPDM制備，及化合物16～21使用120目的再生EPDM制造。這些實驗的結(jié)果列于表10～15中。Cont代表僅含有原EPDM及聚合物含量為約23wt％的化合物。
原EPDM橡膠化合物結(jié)合到20cm×50cm雙輥試驗室磨上，再生橡膠混合進(jìn)入其中?？偟难心r間為約10分鐘。原材料通過磨10次，在每兩個單程后間隙變窄，然后結(jié)合并加入再生材料。當(dāng)再生材料被分散時，另外的硫或硫化劑在此時加入。當(dāng)所有的被分散時，然后橡膠被混煉膠卷并通過磨10次壓片，在最后單程中大約為100thou的厚度。
在150℃下ODR上得到流變變化曲線，試驗片固化到(t80+在150℃下5分鐘)。24小時后，沖切樣品，并使用Instron拉伸測試儀試驗。
表10含有100目再生EPDM的化合物組成

表11化合物10～15在150℃下的流變數(shù)據(jù)

表12化合物10～15在150℃下的硫化性能

表13含有120目再生EPDM化合物16～21的組成

表14化合物16～21在150℃下的流變數(shù)據(jù)

表15化合物16～21在150℃下固化的硫化性能

從表10～12，可見當(dāng)聚合物含量為約10wt％(化合物10)時，粘度幾乎沒有變化，最大扭矩略有下降，固化速度變慢。但是，焦燒安全性降低。當(dāng)加入另外的硫時，最大扭矩增加，固化速度和焦燒安全性降低(化合物11)。
在加入再生橡膠本身的情況，化合物10，硬度略微增加，模量、拉伸強(qiáng)度及耐剪切性增加，而伸長率降低但仍可以接受。一經(jīng)加入硫，在化合物11中，硬度和模量進(jìn)一步增加，拉伸幾乎沒有變化，伸長率進(jìn)一步降低，其于是變得比希望的值小，撕裂增加。
聚合物的含量增加到20wt％(化合物12)，粘度和最大扭矩增加，焦燒安全性和固化速度變慢(化合物12與10比較)。性能值的差異很小除了硬度。但是，伸長率比希望值略低，但撕裂強(qiáng)度保持良好。另外的硫產(chǎn)生了微小的變化除了伸長率和撕裂強(qiáng)度(化合物13與12的比較)。另外的硫和加速劑產(chǎn)生了微小的變化(實施例14與13比較)除了撕裂再一次變得更高?；衔?4也具有最大的粘度和流變扭矩。含量增加到30wt％(化合物15)幾乎沒有變化除了伸長率減少和硬度增加。伸長率正好低于希望的水平。
在表13～15中，不僅流變而且物理性能的變化趨勢或多或少地與表10～12中的結(jié)果相同，盡管焦燒時間沒有增加的那么多，固化時間有一些變快。性能的值非常類似。模量略微變低，伸長率更大。
考慮表10～15的結(jié)果，其似乎顯示出沒有過多的必要將硫及加速劑加入到含有原EPDM及再生EPDM的化合物中。當(dāng)加入這些化合物時，焦燒安全性和伸長率減少。而且，在除了再生材料之外不加入任何的情況下，性能值似乎足夠。不加任何東西和另外的硫化劑的差異并不總是那么大。在再生120目材料存在的情況下，性能似乎略比100目的材料更好，即，伸長率和撕裂性更好。再生的EPDM很好地混合到原EPDM中并很好地壓片。一經(jīng)固化，再生EPDM的表面發(fā)光而且與原材料沒有區(qū)別。
化合物22和23是含有原SBR和再生SBR的SBR橡膠?；衔顰，作為參考，含有173.89phr的原SBR?；衔?2含有173.89phr的原SBR、45phr的再生SBR及10phr的炭黑?；衔?3含有173.89phr的原SBR、45phr的再生SBR及20phr的炭黑。再生的SBR通過使用方案A的方法得到。再生的SBR通過使用80目的碎屑SBR和環(huán)烷油得到。在這些化合物上進(jìn)行的試驗列于表16中。
表16化合物22和23的試驗

化合物22的固化性能非常類似于化合物A，化合物22甚至似乎固化地略快但具有相同的膠燒安全性。在較低的溫度下固化差異變大。在166℃下化合物22的Tc(80)為5.41分鐘，而化合物A的為約7.5分鐘?；衔?2的粘度非常令人感興趣，在擠出機(jī)中應(yīng)能很好地加工。物理性質(zhì)顯示出化合物22的性能應(yīng)與原SBR一樣好，由于其具有類似SBR的性能。在試驗期間，顯示出再生彈性體與對應(yīng)的原彈性體相容，而且具有類似的聚合物值。因此，在彈性體化合物中，再生彈性體應(yīng)取代部分通常使用的彈性體，而不影響化合物的性質(zhì)。最后，其證明了本發(fā)明第一方面方法的效率。
權(quán)利要求
1.一種使碎屑彈性體轉(zhuǎn)化為再生彈性體的方法，該方法包括如下步驟a)將碎屑彈性體引入配有攪拌裝置的容器中，所述的碎屑彈性體為粉末形式；b)攪拌并加熱所述的碎屑彈性體，將碎屑彈性體的加熱限制到低于彈性體開始降解的溫度；c)將油引入到所述的容器中，并一起混合碎屑彈性體和油；及d)冷卻如此形成的再生彈性體，由此再生彈性體具有類似于相應(yīng)原彈性體的性質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中所述的容器配有包括加熱系統(tǒng)的溫度控制設(shè)備。
3.如權(quán)利要求2的方法，其中所述的溫度控制設(shè)備進(jìn)一步包括冷卻系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求1～3任一項的方法，其中所述的攪拌裝置包括具有安裝于心軸上的至少一個葉片的轉(zhuǎn)子。
5.如權(quán)利要求4的方法，其中所述碎屑彈性體的攪拌通過轉(zhuǎn)動所述的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生剪切力而進(jìn)行。
6.如權(quán)利要求1～5任一項的方法，其中轉(zhuǎn)子以150～1200rpm的旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)動。
7.如權(quán)利要求6的方法，其中轉(zhuǎn)子以160～200rpm的旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)動。
8.如權(quán)利要求1～7的方法，其中所述碎屑彈性體轉(zhuǎn)化為所述再生彈性體的時間為30秒～20分鐘。
9.如權(quán)利要求8的方法，其中所述的時間為5分鐘～15分鐘。
10.如權(quán)利要求9的方法，其中所述的時間約為10分鐘。
11.如權(quán)利要求1～10任一項的方法，其中容器為雙鍋爐型容器。
12.如權(quán)利要求11的方法，其中所述的鍋爐包括混合室和加熱室。
13.如權(quán)利要求1～3任一項的方法，其中所述的碎屑彈性體由攪拌產(chǎn)生的熱動能產(chǎn)生的熱量進(jìn)行加熱。
14.如權(quán)利要求13的方法，其中所述的攪拌裝置包括具有安裝于心軸上的至少一個葉片的轉(zhuǎn)子。
15.如權(quán)利要求14的方法，其中所述碎屑彈性體的攪拌通過轉(zhuǎn)動所述的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生剪切力進(jìn)行。
16.如權(quán)利要求14或15的方法，其中轉(zhuǎn)子以1500～3000rpm的旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)動。
17.如權(quán)利要求16的方法，其中轉(zhuǎn)予以1800～2000rpm的旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)動。
18.如權(quán)利要求13～17任一項的方法，其中所述的容器是混合器。
19.如權(quán)利要求18的方法，其中所述的混合器為熱動能型混合器。
20.如權(quán)利要求13～19任一項的方法，其中所述碎屑彈性體轉(zhuǎn)化為所述再生彈性體的時間為30秒～5分鐘。
21.如權(quán)利要求20的方法，其中所述的時間為45秒～3分鐘。
22.如權(quán)利要求21的方法，其中所述的時間約為1分鐘。
23.如權(quán)利要求1～22任一項的方法，其中所述的碎屑彈性體在50℃～200℃的溫度t1下加熱。
24.如權(quán)利要求23的方法，其中所述的溫度t1是140℃～170℃。
25.如權(quán)利要求24的方法，其中所述的溫度t1為約160℃。
26.如權(quán)利要求1～25任一項的方法，其中所述粉末的粒度為約15～約200目。
27.如權(quán)利要求26的方法，其中所述的粒度為約20～約120目。
28.如權(quán)利要求27的方法，其中所述的粒度為約80～100目。
29.如權(quán)利要求1～25任一項的方法，其中粉末由至少90％的至少為15目大小的粒子組成。
30.如權(quán)利要求29的方法，其中所述粒子的大小為至少30目。
31.如權(quán)利要求1～25任一項的方法，其中粉末由至少99％的至少為15目大小的粒子組成。
32.如權(quán)利要求31的方法，其中所述粒子的大小為至少30目。
33.如權(quán)利要求1～32任一項的方法，其中所述的攪拌是這樣進(jìn)行的以避免容器中存在所述彈性體的停滯粒子。
34.如權(quán)利要求1～33任一項的方法，其中所述的攪拌是這樣進(jìn)行的以均一地加熱碎屑彈性體，因此防止其降解。
35.如權(quán)利要求1～34任一項的方法，其中所述方法的油/碎屑彈性體重量比為0.03～0.2。
36.如權(quán)利要求35的方法，其中所述的比例為0.04～0.14。
37.如權(quán)利要求36的方法，其中所述的比例為0.05～0.09。
38.如權(quán)利要求1～37任一項的方法，其中預(yù)熱所述的油然后混合。
39.如權(quán)利要求23～25任一項的方法，其中在大于或等于t1的溫度t2下預(yù)熱所述的油然后混合。
40.如權(quán)利要求39的方法，其中溫度t2的值為t1～t1+60℃。
41.如權(quán)利要求40的方法，其中溫度t2的值為t1+10～t1+40℃。
42.如權(quán)利要求1～41任一項的方法，其中所述的油選自合成油、植物油及其混合物。
43.如權(quán)利要求42的方法，其中所述的油是合成油。
44.如權(quán)利要求43的方法，其中所述的合成油選自芳香油、環(huán)烷油、石蠟油及其混合物。
45.如權(quán)利要求44的方法，其中所述的合成油為石蠟油。
46.如權(quán)利要求45的方法，其中所述的碎屑彈性體是乙烯丙烯二烯單體橡膠。
47.如權(quán)利要求44的方法，其中所述的合成油是芳香油或環(huán)烷油。
48.如權(quán)利要求47的方法，其中所述的碎屑彈性體是苯乙烯丁二烯橡膠。
49.如權(quán)利要求1～48任一項的方法，其中在步驟(c)中維持所述的攪拌。
50.如權(quán)利要求1～48任一項的方法，其中在步驟(c)和(d)期間維持所述的攪拌。
51.如權(quán)利要求1～48任一項的方法，其中所述的方法進(jìn)一步在步驟(b)后及步驟(c)之前包括b′)停止所述的攪拌，及在將油引入到所述的容器中后，在步驟(c)中又開始所述的攪拌。
52.如權(quán)利要求1～51任一項的方法，其中在步驟(d)中使再生彈性體保持連續(xù)移動以避免降解。
53.如權(quán)利要求1～52任一項的方法，其中所述的方法進(jìn)一步在步驟(c)后及步驟(d)之前包括c′)將所述的再生彈性體從所述的容器中脫出。
54.如權(quán)利要求53的方法，其中使用螺旋型冷卻設(shè)備進(jìn)行步驟(d)。
55.如權(quán)利要求54的方法，其中所述的螺旋型冷卻設(shè)備包括溫度控制設(shè)備。
56.如權(quán)利要求1～55任一項的方法，其中在步驟(d)中，所述的再生彈性體冷卻到低于120℃的溫度以防止其降解。
57.如權(quán)利要求56的方法，其中所述的溫度為90℃～120℃。
58.如權(quán)利要求1～57任一項的方法，其中所述的方法在空氣存在下進(jìn)行。
59.如權(quán)利要求1～57任一項的方法，其中所述的方法在惰性氣氛下進(jìn)行。
60.如權(quán)利要求59的方法，其中所述的惰性氣氛基本上不含氧。
61.如權(quán)利要求59或60的方法，其中所述的惰性氣體為氬或氮。
62.如權(quán)利要求59～61任一項的方法，其中可減少可能的副反應(yīng)的危險。
63.如權(quán)利要求62的方法，其中所述的副反應(yīng)是氧化。
64.如權(quán)利要求1～63任一項的方法，其中所述的碎屑彈性體沒有發(fā)生塑煉。
65.如權(quán)利要求1～64任一項的方法，其中所述的再生彈性體沒有發(fā)生塑煉。
66.如權(quán)利要求1～65任一項的方法，其中在所述工藝結(jié)束時得到的再生彈性體的量值相當(dāng)于所述碎屑彈性體和所述引入容器中的油結(jié)合重量的97.0～99.9％。
67.如權(quán)利要求66的方法，其中所述的值為所述碎屑彈性體和所述引入容器中的油結(jié)合重量的98.5～99.5％。
68.如權(quán)利要求1～45、47和49～67任一項的方法，其中碎屑彈性體是碎膠，及再生彈性體為再生橡膠。
69.一種再生彈性體，通過如權(quán)利要求1～35和38～68任一項的方法得到。
70.如權(quán)利要求69的再生彈性體，其中所述的再生彈性體為粉末形式。
71.如權(quán)利要求70的再生彈性體，其中所述的再生彈性體具有發(fā)泡粉末外觀。
72.如權(quán)利要求70或71的再生彈性體，其中所述的再生彈性體包括一定量的3～14wt％的所述油，所述的油包膠進(jìn)入所述的粉末。
73.如權(quán)利要求72的再生彈性體，其中一定量所述的油為5～8wt％。
74.如權(quán)利要求69～73任一項的再生彈性體，其中所述的再生彈性體具有光滑的觸感，而且無粘著性。
75.如權(quán)利要求69～74任一項的再生彈性體，其中所述的再生彈性體不含水份。
76.如權(quán)利要求69～75任一項的再生彈性體，其中所述的再生彈性體不沾污接觸的手。
77.如權(quán)利要求69～76任一項的再生彈性體，其中所述的再生彈性體是未塑煉的彈性體。
78.如權(quán)利要求69～77任一項的再生彈性體，其中所述的再生彈性體顯示出使用通常橡膠工業(yè)中使用的混合、模塑、擠出及壓延方法進(jìn)行加工所需要的所有必需的特性。
79.一種如權(quán)利要求46限定的方法得到的再生彈性體，其中所述的再生彈性體可有效地用于選自襯墊、軟管及屋頂產(chǎn)品的組合物中。
80.一種如權(quán)利要求48限定的方法得到的再生彈性體，其中所述的再生彈性體可有效地用于軟管和汽車輪胎的組合物中。
81.一種如權(quán)利要求68限定的方法得到的再生彈性體，其中所述橡膠的聚合物含量為10～40wt％。
82.如權(quán)利要求81的再生彈性體，其中聚合物含量為25～35wt％。
83.如權(quán)利要求69～78任一項的再生彈性體在橡膠工業(yè)中的用途。
84.如權(quán)利要求83的用途，其中再生彈性體在其用于橡膠工業(yè)前，通過選自混合、模塑、擠出及壓延的方法制備。
85.如權(quán)利要求83或84的用途，其中所述的再生彈性體在其用于橡膠工業(yè)前，可加入通常制備天然橡膠中使用的添加劑。
86.如權(quán)利要求69～78任一項的再生彈性體在機(jī)動車工業(yè)產(chǎn)品的組合物中的用途。
87.如權(quán)利要求86的用途，其中所述的組合物包括1～40wt％的所述的再生彈性體。
88.如權(quán)利要求87的用途，其中所述的組合物包括25～35wt％的所述的再生彈性體。
89.如權(quán)利要求69～78任一項的再生彈性體在軟管制造中的用途。
90.如權(quán)利要求89的用途，其中所述的軟管包括1～40wt％的所述的再生彈性體。
91.如權(quán)利要求90的用途，其中所述的軟管包括25～35wt％的所述的再生彈性體。
92.如權(quán)利要求69～78任一項的再生彈性體在襯墊或密封制造中的用途。
93.如權(quán)利要求92的用途，其中所述的襯墊包括1～40wt％的所述的再生彈性體。
94.如權(quán)利要求93的用途，其中所述的襯墊包括25～35wt％的所述的再生彈性體。
95.如權(quán)利要求92的用途，其中所述的密封包括1～40wt％的所述的再生彈性體。
96.如權(quán)利要求95的用途，其中所述的密封包括25～35wt％的所述的再生彈性體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使碎屑彈性體轉(zhuǎn)化為再生彈性體的方法，該方法包括如下步驟a)將碎屑彈性體引入配有攪拌裝置的容器中，所述的碎屑彈性體為粉末形式；b)攪拌并加熱所述的碎屑彈性體，將碎屑彈性體的加熱限制到低于彈性體開始降解的溫度；c)將油引入到所述的容器中，并一起混合碎屑彈性體和油；及d)冷卻如此形成的再生彈性體，由此再生彈性體具有類似相應(yīng)原彈性體的性質(zhì)。也公開了再生彈性體及其用途。
文檔編號B29B13/02GK1541244SQ02815621
公開日2004年10月27日 申請日期2002年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月8日
發(fā)明者羅蘭德·富爾福德, 丹尼爾·馬丁, 哈迪·扎迪, 馬丁, 扎迪, 羅蘭德 富爾福德 申請人:富爾福德集團(tuán)有限公司