[发明专利]一种双阶双螺杆挤出机连续制备再生胶的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种制备再生胶的新方法，尤其涉及一种双阶双螺杆挤出机再生废橡胶的方法，属于废旧橡胶循环再利用领域。

背景技术

我国以轮胎为主的橡胶消费持续高增长，使中国成为世界最大的废橡胶产生国，废旧橡胶的综合利用是橡胶工业循环经济的核心，对于降低我国橡胶资源对外依存度，节约石化资源，保护环境具有重要意义。利用物理，化学或者生物等方法，打开废橡胶三维交联网络，制备再生胶是目前我国废橡胶循环再利用的最主要方式，理想的再生是只断开交联键，而橡胶分子主链（C-C分子链）保持完好。据不完全统计，我国2010年再生胶产量达到300万吨左右，再生胶产品应用于橡胶制品各行业，其中管带、胶鞋和轮胎的再生胶使用量居多。

再生胶行业经过多年的发展与技术创新，形成了以“高温高压动态脱硫”为主的脱硫再生工艺。其脱硫反应是在脱硫罐中完成，将再生剂和水一起加入脱硫罐中，工作压力2.2MPa左右，工作温度220℃左右，脱硫时间3小时左右后，泄压取料得脱硫胶粉，然后经3~4台高速精炼机压片得到再生胶，得到的再生胶呈现出较优异的加工性能和力学性能，应用广泛。从脱硫反应机理来看，高温高压动态脱硫属于化学再生，即在外界热的作用下，活化剂在软化剂的辅助下，渗透并进入废橡胶内部与之发生反应，破坏交联网络，使之成为准线性化的、可再加工的过程。但是利用此方法再生剂向废橡胶的渗透是在高温高压较长时间内完成，不仅能耗高、存在严重的安全隐患，而且长时间的高温反应增加了主链断裂的概率，不利于再生胶的利用性能。因此，通过缩短高温反应时间并保证脱硫胶粉的隔氧冷却，以进一步提高再生胶的力学性能；实现生产过程的安全简单连续、节能和环保，是废旧橡胶再生行业可持续发展的关键所在。

螺杆挤出机因其可连续化生产、生产效率高、适用范围广等优势，逐渐被国内外学者应用于废橡胶脱硫再生领域。日本的Matsushita等（US6,77,453 B1.Aug.17,2004：Method of reclaiming crosslinked rubber and Molded article of reclaimed rubber.）采用双螺杆挤出机再生废橡胶，通过双螺杆挤出机对废橡胶施加高温高压高剪切的作用，实现废橡胶的脱硫再生，其脱硫温度在100℃~520℃。并通过在螺杆内引入某种除气载体带走分解产物，达到连续生产、净化排气的作用。

陶国良等（CN 101418082 B废橡胶绿色脱硫工艺方法）将废橡胶颗粒经加料区加入双螺杆橡胶脱硫反应装置中，经压缩剪切区的高温、高压和剪切能共同作用，使橡胶的交联键发生断裂，然后排气净化，再经过双螺杆橡胶脱硫反应装置混炼区的混炼，生成再生胶。其加料区温度为250℃~350℃，因加料过程不可避免得会带入氧气，过高的进料口温度会导致氧化，不仅不利于再生胶的力学性能，而且会导致进料口处冒烟，污染环境；压缩剪切区的压力位20Mpa~80Mpa,如此高的压力不仅对设备材质、设计要求严格，增加成本，而且增加了安全隐患。

马如琦等（CN 1908042A.2007.一种橡胶脱硫的方法及装置）将已硫化橡胶经过粉碎、筛选、磁选后再经过微波炉进行微波脱硫，脱硫后由微波炉出料口直接进入挤出机喂料口，通过挤出机进行塑化、降温、过滤，最后完成整个生产过程。可以看出此方法工艺复杂，效率不高，而且微波再生废橡胶温度不易控制，所得再生胶质量不稳定，仅在实验室取得成功，尚未见工业化报道。

张立群等（CN 101508795A.Aug.19,2009.一种采用双螺杆挤出机脱硫再生硫化橡胶的方法）引入双阶螺杆挤出机脱硫的概念，提出采用物理化学联动和双螺杆联动相结合的方法，将经过预处理的胶粉加入第一台双螺杆挤出机中加热加压，温度在200~230℃，压力在2~3Mpa，然后侧向对接入第二台挤出机继续加温加压，使温度达到250~300℃，压力达3~5Mpa。虽然此方法能够实现工艺的连续、环保，但是连续的高温高压高剪切可能导致主链的过分降解，不利于保证力学性能。