CN100558804C - 一种用再生胶生产的硬木板材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用再生胶生产的硬木板材及其制备方法。硬木板材的制备方法：首先废旧橡胶制品经脱硫制成再生胶，然后用捏合机将以重量份计按再生胶100份、硫化剂10～20份、硫化促进剂0.3～5份、活化剂0.1～10份、填充剂1～80份、防老剂0.1～1.5份、增塑剂0.1～5份混炼均匀，再送入平板硫化机模压成型、硫化，硫化温度140～180℃，压力20～40MPa，时间20～60分钟，制成所需要的硬质橡胶板材。本发明的硬木板材具有很高静曲强度和模量，使其可用作结构材料，以替代传统的硬质木材，硬木板材还具有优异的耐老化性能，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属于一种生产硬木板材的制备方法，具体涉及的是一种用再生胶生产硬木板材的制备方法。
背景技术
天然木材资源不足已成为一个世界性的问题，我国更是一个木材资源极其贫乏的国家，因此，寻找新的木材替代品，创造“第二森林”，已成为迫切需要解决的问题。
另一方面，随着橡塑制品的广泛应用，每年产生大量的橡塑废弃物，如仅废橡胶轮胎全世界每天就可产生约500万条。废弃物综合利用不足不仅造成了巨大的浪费，而且造成了森林的过度砍伐，由此引发一系列的社会和生态问题。
在上述背景下，近年来木塑复合材料的开发与工业化生产受到了广泛重视。开发木塑复合材料有利于缓解木材日趋紧张的压力，有利于保护森林和塑料废弃物的综合利用。但木塑复合材料存在弹性差、不防滑等问题，而用再生胶生产的硬质橡胶板材具有一系列优点，某些性能甚至优于木材，如不吸水变形、不开裂、不虫蛀、耐腐蚀、抗静电等。另外，硬木板材不易蠕变变形、耐冲击和湿滑性好。
废旧橡胶轮胎等制品回收综合利用主要得到再生胶和胶粉。胶粉是一种由橡胶、炭黑、软化剂及硫化促进剂等多种材料组成的含交联结构的材料，因此，胶粉只能作为填充剂使用，以降低生胶的用量。另外，胶粉表面呈惰性，与主体材料的相容性较差，如果直接或过多地填充容易导致材料性能下降。采用再生胶作为硬质板材的原料则基本不存在以上问题。
一般橡胶制品具有优异的弹性，但刚性差，作为结构材料的板材需要一定的刚性，这就要求橡胶具有较高的交联密度。增加硫磺用量有助于提高橡胶的交联密度，但采用普通生胶作为原料时，随硫磺用量增加会产生喷硫现象，影响硫磺在胶料中的分散均匀性，使硫化胶的质量降低。本发明采用废旧橡胶轮胎等为原料生产的再生胶作为原料，由于其分子量较低，能增加硫磺的溶解性，使硫磺在胶料中的分散性较好，从而提高硬木板材的性能。
由于硬质橡胶板材的交联密度较高，使聚合物分子链的饱和度增加，从而提高了硬质橡胶制品的耐老化性能，延长了制品的使用寿命。
另外，可添加玻璃纤维布作为增强材料，以提高采用再生胶生产的硬木板材的强度。
发明内容
本发明的目的是提供一种用再生胶生产具有高静曲强度和高模量，以及优异耐老化性能的硬木板材的制备方法。
用再生胶生产的硬木板材：原料以重量份计按再生胶100份、硫化剂10～20份、硫化促进剂0.3～5份、活化剂0.1～10份、填充剂1～80份、防老剂0.1～1.5份、增塑剂0.1～5份。
所述的硫化剂为硫磺，硫化促进剂为2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑、二苯胍或二硫化四甲基秋兰姆的一种或它们的混合物。活化剂为氧化镁、氧化锌或硬脂酸的一种或它们的混合物。填充剂为白碳黑、石英粉、硅藻土、碳酸镁、滑石粉、硅酸铝、碳酸钙、硫酸钡、云母粉、陶土或碳黑的一种或它们的混合物。防老剂为N-苯基-2-萘胺、2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-特苯酚)、N，N’-二苯基对苯二胺或2，2，4-三甲-1，2-二氢化喹啉聚合体的一种或它们的混合物。增塑剂为硬脂酸、油酸、松焦油或石蜡的一种或它们的混合物。
硬木板材的制备方法：首先用废橡胶制品经脱硫制成再生胶，然后用捏合机将以重量份计按再生胶100份、硫化剂10～20份、硫化促进剂0.3～5份、活化剂0.1～10份、填充剂1～80份、防老剂0.1～1.5份、增塑剂0.1～5份混炼均匀，再送入平板硫化机模压成型、硫化，硫化温度140～180℃，压力20～40MPa，时间20～60分钟，制成所需要的硬质橡胶板材。
本发明的硬木板材是采用废旧橡胶制品经脱硫而得到的再生胶制成，具有很高的静曲强度和模量，使其可用作结构材料，以替代传统的硬质木材，硬木板材还具有优异的耐老化性能，使用寿命长。
硬木板材应用范围广，如可在各种条件下用作木材的替代品，其中特别适用于替代室外园林景观装饰用木材，如用作室外地板、栅栏、扶手、花箱、垃圾箱、凉亭、木屋、阳台、楼梯、露台等，制品在日晒雨淋条件下具有不易蠕变变形、耐冲击和湿滑性好、不吸水变形、不开裂、不虫蛀、耐腐蚀等一系列优点。另外，此硬木板材的原料来源于废旧橡胶制品，产品成本低，并提高了废旧橡胶制品的利用率。
具体实施方式
本发明用再生胶生产的硬质橡胶板材的强度和模量主要受硫化剂和促进剂种类和用量、填充剂种类和用量等的影响，并且通过调节上述因素可改变其强度和模量。
硫化剂硫磺可使聚合物由长链分子转变为网状大分子，由于硬质橡胶制品中硫磺的用量较大，为了获得高质量的硫化胶，硫磺在胶料中的均匀分布非常重要。采用再生胶作为基胶，能增加硫磺的溶解性，使硫磺在胶料中的分散性较好，从而提高硬木板材的性能。
硫化促进剂可促进橡胶的硫化作用，降低硫化所需要的温度，缩短硫化时间，并改善硫化胶的物理机械性能。2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑、二苯胍及二硫化四甲基秋兰姆中的一种或它们的混合物可作为再生胶的硫化促进剂。
为了加速发挥促进剂的活性和促进作用，还可加入金属氧化物(如氧化镁、氧化锌)、有机酸类(如硬脂酸)作为活化剂。
再生胶通常已含有补强填充剂，为了增加胶料的容积以节约再生胶，从而降低成本或改善工艺性能，可加入惰性填充剂。可作为填充剂的有白碳黑、石英粉、硅藻土、碳酸镁、滑石粉、硅酸铝、碳酸钙、硫酸钡、云母粉、陶土或碳黑中的一种或它们的混合物。
虽然硬质橡胶板材的交联密度较高，使聚合物分子链的饱和度增加，耐老化性能得到改善，但聚合物易受氧及臭氧的氧化作用，光和热都能促进氧化作用，使分子链断裂、支化或进一步交联，从而使橡胶发粘***，物理机械性能变坏，以至失去使用价值。为提高橡胶板材的耐老化性能，需要加入防老剂，能够作为防老剂的为N-苯基-2-萘胺、2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-特苯酚)、N，N’-二苯基对苯二胺(防老剂H)、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体中的一种或它们的混合物。
为了使再生胶软化，增加可塑性便于加工，减少动力消耗，以及增进胶料的自粘性和粘性，可加入增塑剂。硬脂酸、油酸、松焦油、石蜡中的一种或它们的混合物可作为增塑剂。
随要求不同橡胶板材规格多种多样，有薄至0.3～2.0mm的薄板，3～10mm的中板，还有厚到10～60mm的厚板；宽度可达100～1500mm。胶板表面有的平整光滑，有的带有沟槽花纹。
硬质橡胶板材的制备方法为用捏合机将各组份混炼均匀，再经炼胶机混炼得到混炼胶，混炼胶送入平板硫化机模压成型、硫化，硫化温度140～180℃，压力20～40MPa，时间20～60分钟。
实施例1
向100重量份的再生胶中，于室温下在捏合机中与下列物质混合：硫磺12份、二硫化二苯并噻唑0.6份、二硫化四甲基秋兰姆0.6份、陶土1份、氧化锌2份、硬脂酸0.5份、N，N’-二苯基对苯二胺0.5份、石蜡0.8份，各组份混合均匀后，再经炼胶机混炼得到混炼胶，混炼胶送入平板硫化机模压成型、硫化，硫化温度160℃，压力25MPa，时间35分钟。
制得的硬木板材具有如下的物理性能：静曲强度为62.7MPa；静曲弹性模量为7150MPa。
实施例2
向100重量份的再生胶中，于室温下在捏合机中与下列物质混合：硫磺16份、二硫化二苯并噻唑1.2份、陶土20份、氧化镁2份、硬脂酸0.8份、2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-特苯酚)0.8份、油酸1.5份，各组份混合均匀后，再经炼胶机混炼得到混炼胶，混炼胶送入平板硫化机模压成型、硫化，硫化温度160℃，压力30MPa，时间30分钟。
制得的硬木板材具有如下的物理性能：静曲强度为77.5MPa；静曲弹性模量为11550MPa。
实施例3
向100重量份的再生胶中，于室温下在捏合机中与下列物质混合：硫磺12份、二硫化二苯并噻唑0.6份、二苯胍0.8份、硫酸钡40份、氧化锌3份、硬脂酸1.2份、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体0.5份、松焦油2.0份，各组份混合均匀后，再经炼胶机混炼得到混炼胶，混炼胶送入平板硫化机模压成型、硫化，硫化温度160℃，压力35MPa，时间35分钟。
制得的硬木板材具有如下的物理性能：静曲强度为43.7MPa；静曲弹性模量为3560MPa。
实施例4
向100重量份的再生胶中，于室温下在捏合机中与下列物质混合：硫磺12份、二硫化四甲基秋兰姆1.8份、碳酸钙70份、氧化镁5份、硬脂酸1.8份、N-苯基-2-萘胺0.3份、油酸4.0份，各组份混合均匀后，再经炼胶机混炼得到混炼胶，混炼胶送入平板硫化机模压成型、硫化，硫化温度150℃，压力40MPa，时间40分钟。
制得的硬木板材具有如下的物理性能：静曲强度为33.4MPa；静曲弹性模量为5960MPa。
实施例5
向100重量份的再生胶中，于室温下在捏合机中与下列物质混合：硫磺12份、二硫化四甲基秋兰姆0.8份、二苯胍0.8份，碳酸镁50份、氧化锌4份、硬脂酸1.8份、2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-特苯酚)0.7份、石蜡1.0份，各组份混合均匀后，再经炼胶机混炼得到混炼胶，混炼胶送入平板硫化机模压成型、硫化，硫化温度150℃，压力40MPa，时间40分钟。
制得的硬木板材具有如下的物理性能：静曲强度为39.7MPa；静曲弹性模量为4660MPa。
Claims (3)
1.一种用再生胶生产的硬质板材的制备方法，其特征在于：向100重量份的再生胶中，于室温下在捏合机中与下列物质混合：硫磺12份、二硫化二苯并噻唑0.6份、二硫化四甲基秋兰姆0.6份、陶土1份、氧化锌2份、硬脂酸0.5份、N，N’-二苯基对苯二胺0.5份、石蜡0.8份，各组分混合均匀后，再经炼胶机混炼得到混炼胶，混炼胶送入平板硫化机模压成型、硫化，硫化温度160℃，压力25MPa，时间35分钟。
2.一种用再生胶生产的硬质板材的制备方法，其特征在于：向100重量份的再生胶中，于室温下在捏合机中与下列物质混合：硫磺12份、二硫化二苯并噻唑0.6份、二苯胍0.8份、硫酸钡40份、氧化锌3份、硬脂酸1.2份、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体0.5份、松焦油2.0份，各组分混合均匀后，再经炼胶机混炼得到混炼胶，混炼胶送入平板硫化机模压成型、硫化，硫化温度160℃，压力35MPa，时间35分钟。
3.一种用再生胶生产的硬质板材的制备方法，其特征在于：向100重量份的再生胶中，于室温下在捏合机中与下列物质混合：硫磺12份、二硫化四甲基秋兰姆1.8份、碳酸钙70份、氧化镁5份、硬脂酸1.8份、N-苯基-2-萘胺0.3份、油酸4.0份，各组分混合均匀后，再经炼胶机混炼得到混炼胶，混炼胶送入平板硫化机模压成型、硫化，硫化温度150℃，压力40MPa，时间40分钟。
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