一種彈性合金及其制備方法與流程

本公開(kāi)涉及橡膠粉的回收再利用，尤其涉及彈性合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

橡膠產(chǎn)品目前已經(jīng)進(jìn)入普通人的日常生活，成為了我們的生活必須品之一。但隨著工業(yè)和現(xiàn)代文明的發(fā)展，廢棄的橡膠產(chǎn)品的處理已經(jīng)成為人們面臨的一大難題。特別是當(dāng)前大部分的橡膠產(chǎn)品所用的橡膠是經(jīng)過(guò)化學(xué)交聯(lián)的橡膠，其內(nèi)部具有交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，既不溶也不熔，處理難度加大。如何經(jīng)濟(jì)、有效、環(huán)保地回收具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的橡膠，始終是全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種彈性合金，包括橡膠粉、熱塑性樹(shù)脂、過(guò)氧化物引發(fā)劑和界面改性劑，其中所述橡膠粉占所述彈性合金總重量的52wt％-57wt％，所述熱塑性樹(shù)脂占所述彈性合金總重量的35wt％-41wt％。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，例如，所述橡膠粉占所述彈性合金總重量的54wt％-56wt％，優(yōu)選為54.5wt％-55.5wt％；所述熱塑性樹(shù)脂占所述彈性合金總重量的36wt％-38wt％，優(yōu)選為36.5wt％-37.5wt％。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，例如，所述橡膠粉的粒徑范圍為600μm-800μm。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，例如，所述熱塑性樹(shù)脂選自下述物質(zhì)的一種或多種：聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，例如，所述過(guò)氧化物引發(fā)劑選自下述物質(zhì)的一種或多種：過(guò)氧化氫、過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀、過(guò)氧化二異丙苯、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化苯甲酰叔丁酯、過(guò)氧化甲乙酮、特丁基過(guò)氧化苯甲酰、二特丁基過(guò)氧化物。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，例如，所述界面改性劑選自下述物質(zhì)的一種或多種：丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、二乙烯基苯、丙烯腈、丙烯酰胺、醋酸乙烯酯。

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種制備彈性合金的方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)對(duì)橡膠材料進(jìn)行破碎，得到橡膠粉，對(duì)所述橡膠粉進(jìn)行篩分、干燥；

(2)將所述橡膠粉與熱塑性樹(shù)脂、過(guò)氧化物引發(fā)劑和界面改性劑混合得到混合物料，其中所述橡膠粉占所述混合物料總重量的52wt％-57wt％，所述熱塑性樹(shù)脂占所述混合物料總重量的35wt％-41wt％，將所述混合物料投入密煉機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)反應(yīng)合成得到彈性合金；

(3)造粒、注射成型得到產(chǎn)品。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，例如，在上述方法中，所述橡膠粉占所述混合物料總重量的54wt％-56wt％，優(yōu)選為54.5wt％-55.5wt％；所述熱塑性樹(shù)脂占所述混合物料總重量的36wt％-38wt％，優(yōu)選為36.5wt％-37.5wt％。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，例如，在上述方法中，所述橡膠粉的粒徑范圍為600μm-800μm。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，例如，在上述方法中，所述熱塑性樹(shù)脂選自下述物質(zhì)的一種或多種：聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，例如，在上述方法中，所述過(guò)氧化物引發(fā)劑選自下述物質(zhì)的一種或多種：過(guò)氧化氫、過(guò)硫酸銨、過(guò)硫酸鉀、過(guò)氧化二異丙苯、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化苯甲酰叔丁酯、過(guò)氧化甲乙酮、特丁基過(guò)氧化苯甲酰、二特丁基過(guò)氧化物。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，例如，在上述方法中，所述界面改性劑選自下述物質(zhì)的一種或多種：丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、二乙烯基苯、丙烯腈、丙烯酰胺、醋酸乙烯酯。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，例如，在上述方法中，所述將所述混合物料投入密煉機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)反應(yīng)合成得到彈性合金：所述反應(yīng)合成溫度為100℃-180℃，將所述混合物料投入密煉機(jī)或雙螺桿擠出機(jī)的速度為8kg/h-10kg/h，所述反應(yīng)合成總時(shí)間為5min-20min。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，例如，在上述方法中，所述反應(yīng)合成過(guò)程中采用階梯升溫，先升高溫度至120℃，反應(yīng)3min-5min，然后在1min內(nèi)升溫至140℃，反應(yīng)3min-5min，最后在1min內(nèi)升溫至160℃，反應(yīng)3min-5min。

在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，例如，在上述方法中，所述將所述橡膠粉與熱塑性樹(shù)脂、過(guò)氧化物引發(fā)劑和界面改性劑混合得到混合物料包括：將所述橡膠粉與所述過(guò)氧化物引發(fā)劑投入混合機(jī)中，混合6min-8min至均勻，然后將所述界面改性劑投入混合機(jī)中，繼續(xù)混合6min-8min至均勻，最后將所述熱塑性樹(shù)脂投入混合機(jī)中，繼續(xù)混合6min-8min至均勻。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅涉及本發(fā)明的一些實(shí)施例，而非對(duì)本發(fā)明的限制。

圖1為橡膠粉質(zhì)量百分含量對(duì)彈性合金斷裂伸度(elongation at break)的影響；

圖2為橡膠粉質(zhì)量百分含量對(duì)彈性合金抗拉強(qiáng)度(tensile strength)的影響；

圖3為熱塑性樹(shù)脂質(zhì)量百分含量對(duì)彈性合金斷裂伸度(elongation at break)的影響；

圖4為熱塑性樹(shù)脂質(zhì)量百分含量對(duì)彈性合金抗拉強(qiáng)度(tensile strength)的影響；

圖5為橡膠粉粒徑對(duì)彈性合金斷裂伸度(elongation at break)的影響；

圖6為橡膠粉粒徑對(duì)對(duì)彈性合金抗拉強(qiáng)度(tensile strength)的影響。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于所描述的本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

除非另作定義，本公開(kāi)所使用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)或者科學(xué)術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。

實(shí)施例1，橡膠粉重量配比的影響

體現(xiàn)彈性合金性能的關(guān)鍵參數(shù)有兩個(gè)，一是斷裂伸度(elongation at break)，一是抗拉強(qiáng)度(tensile strength)。為研究橡膠粉重量配比對(duì)上述兩個(gè)性能參數(shù)的影響，在保持其他條件不變的前提下，改變橡膠粉重量配比，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比得到橡膠粉重量配比的最優(yōu)區(qū)間。

制備方法為：

(1)對(duì)橡膠材料進(jìn)行破碎，得到橡膠粉，對(duì)所述橡膠粉進(jìn)行篩分得到平均粒徑為750μm的橡膠粉，通風(fēng)干燥至含水率小于1％；

(2)將所述橡膠粉與熱塑性樹(shù)脂聚丙烯、過(guò)氧化物引發(fā)劑過(guò)氧化苯甲酰和界面改性劑丙烯酸酯混合得到混合物料，所述混合過(guò)程為：將所述橡膠粉與所述過(guò)氧化物引發(fā)劑投入混合機(jī)中，混合7min至均勻，然后將所述界面改性劑投入混合機(jī)中，繼續(xù)混合7min至均勻，最后將所述熱塑性樹(shù)脂投入混合機(jī)中，繼續(xù)混合7min至均勻；

其中所述橡膠粉占所述混合物料總重量的百分比在20wt％-80wt％范圍內(nèi)變化，所述熱塑性樹(shù)脂與所述橡膠粉重量之和占所述混合物料總重量的98wt％，過(guò)氧化物引發(fā)劑過(guò)氧化苯甲酰和界面改性劑丙烯酸酯的重量之和占所述混合物料總重量的2wt％(各1％)，將所述混合物料投入雙螺桿擠出機(jī)反應(yīng)合成得到彈性合金，所述反應(yīng)合成的條件包括：先升高溫度至120℃，反應(yīng)5min，然后在1min內(nèi)升溫至140℃，反應(yīng)5min，最后在1min內(nèi)升溫至160℃，反應(yīng)3min，將所述混合物料投入雙螺桿擠出機(jī)的速度為10kg/h；

(3)造粒、注射成型得到產(chǎn)品。

對(duì)獲得的產(chǎn)品進(jìn)行性能測(cè)試，得到如圖1、2的結(jié)果。其中圖1是橡膠粉質(zhì)量百分含量對(duì)彈性合金斷裂伸度(elongation at break)的影響；圖2是橡膠粉質(zhì)量百分含量對(duì)彈性合金抗拉強(qiáng)度(tensile strength)的影響。由圖1可見(jiàn)，斷裂伸度在橡膠粉質(zhì)量百分含量為55％前后達(dá)到最大值，低于這個(gè)值或者高于這個(gè)值，斷裂伸度都會(huì)下降。由圖2可見(jiàn)，抗拉強(qiáng)度在橡膠粉質(zhì)量百分含量為56％前后達(dá)到最大值，低于這個(gè)值或者高于這個(gè)值，抗拉強(qiáng)度都會(huì)下降。改變其他條件，例如改變橡膠粉粒徑范圍、改變物料混合時(shí)間和強(qiáng)度、改變反應(yīng)合成的溫度、改變混合物料投入雙螺桿擠出機(jī)的速度，得到的結(jié)果基本一致。因此，所述橡膠粉占所述彈性合金總重量的范圍可以為52wt％-57wt％；優(yōu)選的，所述橡膠粉占所述彈性合金總重量的54wt％-56wt％，進(jìn)一步優(yōu)選的，所述橡膠粉占所述彈性合金總重量的54.5wt％-55.5wt％。

實(shí)施例2，熱塑性樹(shù)脂重量配比的影響

為研究熱塑性樹(shù)脂重量配比對(duì)斷裂伸度(elongation at break)和抗拉強(qiáng)度(tensile strength)的影響，在保持其他條件不變的前提下，改變熱塑性樹(shù)脂重量配比，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比得到熱塑性樹(shù)脂重量配比的最優(yōu)區(qū)間。

制備方法為：

(1)對(duì)橡膠材料進(jìn)行破碎，得到橡膠粉，對(duì)所述橡膠粉進(jìn)行篩分得到平均粒徑為750μm的橡膠粉，通風(fēng)干燥至含水率小于1％；

(2)將所述橡膠粉與熱塑性樹(shù)脂聚丙烯、過(guò)氧化物引發(fā)劑過(guò)氧化苯甲酰和界面改性劑丙烯酸酯混合得到混合物料，所述混合過(guò)程為：將所述橡膠粉與所述過(guò)氧化物引發(fā)劑投入混合機(jī)中，混合7min至均勻，然后將所述界面改性劑投入混合機(jī)中，繼續(xù)混合7min至均勻，最后將所述熱塑性樹(shù)脂投入混合機(jī)中，繼續(xù)混合7min至均勻；

其中所述熱塑性樹(shù)脂占所述混合物料總重量的百分比在20wt％-80wt％范圍內(nèi)變化，所述橡膠粉與所述熱塑性樹(shù)脂重量之和占所述混合物料總重量的98wt％，過(guò)氧化物引發(fā)劑過(guò)氧化苯甲酰和界面改性劑丙烯酸酯的重量之和占所述混合物料總重量的2wt％(各1％)，將所述混合物料投入雙螺桿擠出機(jī)反應(yīng)合成得到彈性合金，所述反應(yīng)合成的條件包括：先升高溫度至120℃，反應(yīng)5min，然后在1min內(nèi)升溫至140℃，反應(yīng)5min，最后在1min內(nèi)升溫至160℃，反應(yīng)3min，將所述混合物料投入雙螺桿擠出機(jī)的速度為10kg/h；

(3)造粒、注射成型得到產(chǎn)品。

對(duì)獲得的產(chǎn)品進(jìn)行性能測(cè)試，得到如圖3、4的結(jié)果。其中圖3是熱塑性樹(shù)脂質(zhì)量百分含量對(duì)彈性合金斷裂伸度(elongation at break)的影響；圖2是熱塑性樹(shù)脂質(zhì)量百分含量對(duì)彈性合金抗拉強(qiáng)度(tensile strength)的影響。由圖3可見(jiàn)，斷裂伸度在熱塑性樹(shù)脂質(zhì)量百分含量為38％前后達(dá)到最大值，低于這個(gè)值或者高于這個(gè)值，斷裂伸度都會(huì)下降。由圖4可見(jiàn)，抗拉強(qiáng)度在熱塑性樹(shù)脂質(zhì)量百分含量為37％前后達(dá)到最大值，低于這個(gè)值或者高于這個(gè)值，抗拉強(qiáng)度都會(huì)下降。改變其他條件，例如改變橡膠粉粒徑范圍、改變物料混合時(shí)間和強(qiáng)度、改變反應(yīng)合成的溫度、改變混合物料投入雙螺桿擠出機(jī)的速度，得到的結(jié)果基本一致。因此，所述熱塑性樹(shù)脂占所述彈性合金總重量的范圍可以為35wt％-41wt％；優(yōu)選的，所述熱塑性樹(shù)脂占所述彈性合金總重量的36wt％-38wt％，進(jìn)一步優(yōu)選的，所述熱塑性樹(shù)脂占所述彈性合金總重量的36.5wt％-37.5wt％。

實(shí)施例3，階段升溫

本實(shí)施例研究階段升溫對(duì)最終彈性合金產(chǎn)品性能的影響。制備方法為：

(1)對(duì)橡膠材料進(jìn)行破碎，得到橡膠粉，對(duì)所述橡膠粉進(jìn)行篩分得到平均粒徑為750μm的橡膠粉，通風(fēng)干燥至含水率小于1％；

(2)將所述橡膠粉與熱塑性樹(shù)脂聚丙烯、過(guò)氧化物引發(fā)劑過(guò)氧化苯甲酰和界面改性劑丙烯酸酯混合得到混合物料，所述混合過(guò)程為：將所述橡膠粉與所述過(guò)氧化物引發(fā)劑投入混合機(jī)中，混合7min至均勻，然后將所述界面改性劑投入混合機(jī)中，繼續(xù)混合7min至均勻，最后將所述熱塑性樹(shù)脂投入混合機(jī)中，繼續(xù)混合7min至均勻；

其中所述橡膠粉占所述混合物料總重量的百分比為57wt％，所述熱塑性樹(shù)脂重量占所述混合物料總重量的41wt％，過(guò)氧化物引發(fā)劑過(guò)氧化苯甲酰和界面改性劑丙烯酸酯的重量之和占所述混合物料總重量的2wt％(各1％)，將所述混合物料投入雙螺桿擠出機(jī)反應(yīng)合成得到彈性合金，所述反應(yīng)合成的條件包括：采用不同的加熱方式以進(jìn)行對(duì)比，將所述混合物料投入雙螺桿擠出機(jī)的速度為10kg/h；

(3)造粒、注射成型得到產(chǎn)品。

反應(yīng)合成過(guò)程中采用不同的加熱方式以進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果如下表所示。由對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果可知，在固定溫度下反應(yīng)，不同溫對(duì)對(duì)產(chǎn)品性能影響不大；而采用階梯升溫的反應(yīng)方式，則斷裂伸度和抗拉強(qiáng)度兩個(gè)性能參數(shù)都能得到提高。一種可能的解釋是，階段升溫的反應(yīng)方式讓各組分之間反應(yīng)時(shí)有充足的緩沖(溫度的緩沖、時(shí)間的緩沖等)，從而各組分之間反應(yīng)更加充分，因而得到產(chǎn)品的性能也更好。

表一、不同加熱方式的結(jié)果對(duì)比

實(shí)施例4，橡膠粉顆粒粒徑的影響

本實(shí)施例研究橡膠粉顆粒粒徑對(duì)最終彈性合金產(chǎn)品性能的影響。制備方法為：

(1)對(duì)橡膠材料進(jìn)行破碎，得到橡膠粉，對(duì)所述橡膠粉進(jìn)行篩分得到平均粒徑為300μm-900μm不同粒徑的橡膠粉，通風(fēng)干燥至含水率小于1％；

(2)將所述橡膠粉與熱塑性樹(shù)脂聚乙烯、過(guò)氧化物引發(fā)劑過(guò)氧化苯甲酰和界面改性劑丙烯酸酯混合得到混合物料，所述混合過(guò)程為：將所述橡膠粉與所述過(guò)氧化物引發(fā)劑投入混合機(jī)中，混合7min至均勻，然后將所述界面改性劑投入混合機(jī)中，繼續(xù)混合7min至均勻，最后將所述熱塑性樹(shù)脂投入混合機(jī)中，繼續(xù)混合7min至均勻；

其中所述橡膠粉占所述混合物料總重量的百分比為57wt％，所述熱塑性樹(shù)脂重量占所述混合物料總重量的41wt％，過(guò)氧化物引發(fā)劑過(guò)氧化苯甲酰和界面改性劑丙烯酸酯的重量之和占所述混合物料總重量的2wt％(各1％)，將所述混合物料投入雙螺桿擠出機(jī)反應(yīng)合成得到彈性合金，所述反應(yīng)合成的條件包括：先升高溫度至120℃，反應(yīng)5min，然后在1min內(nèi)升溫至140℃，反應(yīng)5min，最后在1min內(nèi)升溫至160℃，反應(yīng)3min，將所述混合物料投入雙螺桿擠出機(jī)的速度為10kg/h；

(3)造粒、注射成型得到產(chǎn)品。

對(duì)獲得的產(chǎn)品進(jìn)行性能測(cè)試，得到如圖5、6的結(jié)果。其中圖5是橡膠粉粒徑對(duì)對(duì)彈性合金斷裂伸度(elongation at break)的影響；圖6是橡膠粉粒徑對(duì)對(duì)彈性合金抗拉強(qiáng)度(tensile strength)的影響。

由圖5、6可見(jiàn)，不同橡膠粉粒徑對(duì)產(chǎn)品性能參數(shù)有一定影響，但不十分明顯。綜合來(lái)看，粒徑范圍在600μm-800μm之間將獲得比較好的結(jié)果。

以上所述僅是本發(fā)明的示范性實(shí)施方式，而非用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求確定。