CN106633264A - 一种弹性合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种弹性合金及其制备方法，弹性合金包括橡胶粉、热塑性树脂、过氧化物引发剂和界面改性剂，其中橡胶粉占弹性合金总重量的52wt％‑57wt％，热塑性树脂占弹性合金总重量的35wt％‑41wt％。制备方法包括：(1)对橡胶材料进行破碎，得到橡胶粉，对橡胶粉进行筛分、干燥；(2)将橡胶粉与热塑性树脂、过氧化物引发剂和界面改性剂混合得到混合物料，其中橡胶粉占混合物料总重量的52wt％‑57wt％，热塑性树脂占混合物料总重量的35wt％‑41wt％，将混合物料投入密炼机或双螺杆挤出机反应合成得到弹性合金；(3)造粒、注射成型得到产品。

Description

一种弹性合金及其制备方法

技术领域

本公开涉及橡胶粉的回收再利用，尤其涉及弹性合金及其制备方法。

背景技术

橡胶产品目前已经进入普通人的日常生活，成为了我们的生活必须品之一。但随着工业和现代文明的发展，废弃的橡胶产品的处理已经成为人们面临的一大难题。特别是当前大部分的橡胶产品所用的橡胶是经过化学交联的橡胶，其内部具有交联的网络结构，既不溶也不熔，处理难度加大。如何经济、有效、环保地回收具有交联结构的橡胶，始终是全社会关注的焦点问题。

发明内容

本发明的实施例提供一种弹性合金，包括橡胶粉、热塑性树脂、过氧化物引发剂和界面改性剂，其中所述橡胶粉占所述弹性合金总重量的52wt％-57wt％，所述热塑性树脂占所述弹性合金总重量的35wt％-41wt％。

在本发明的一种实施方式中，例如，所述橡胶粉占所述弹性合金总重量的54wt％-56wt％，优选为54.5wt％-55.5wt％；所述热塑性树脂占所述弹性合金总重量的36wt％-38wt％，优选为36.5wt％-37.5wt％。

在本发明的一种实施方式中，例如，所述橡胶粉的粒径范围为600μm-800μm。

在本发明的一种实施方式中，例如，所述热塑性树脂选自下述物质的一种或多种：聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯。

在本发明的一种实施方式中，例如，所述过氧化物引发剂选自下述物质的一种或多种：过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮、特丁基过氧化苯甲酰、二特丁基过氧化物。

在本发明的一种实施方式中，例如，所述界面改性剂选自下述物质的一种或多种：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。

本发明的实施例提供一种制备弹性合金的方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)对橡胶材料进行破碎，得到橡胶粉，对所述橡胶粉进行筛分、干燥；

(2)将所述橡胶粉与热塑性树脂、过氧化物引发剂和界面改性剂混合得到混合物料，其中所述橡胶粉占所述混合物料总重量的52wt％-57wt％，所述热塑性树脂占所述混合物料总重量的35wt％-41wt％，将所述混合物料投入密炼机或双螺杆挤出机反应合成得到弹性合金；

(3)造粒、注射成型得到产品。

在本发明的一种实施方式中，例如，在上述方法中，所述橡胶粉占所述混合物料总重量的54wt％-56wt％，优选为54.5wt％-55.5wt％；所述热塑性树脂占所述混合物料总重量的36wt％-38wt％，优选为36.5wt％-37.5wt％。

在本发明的一种实施方式中，例如，在上述方法中，所述橡胶粉的粒径范围为600μm-800μm。

在本发明的一种实施方式中，例如，在上述方法中，所述热塑性树脂选自下述物质的一种或多种：聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯。

在本发明的一种实施方式中，例如，在上述方法中，所述过氧化物引发剂选自下述物质的一种或多种：过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮、特丁基过氧化苯甲酰、二特丁基过氧化物。

在本发明的一种实施方式中，例如，在上述方法中，所述界面改性剂选自下述物质的一种或多种：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。

在本发明的一种实施方式中，例如，在上述方法中，所述将所述混合物料投入密炼机或双螺杆挤出机反应合成得到弹性合金：所述反应合成温度为100℃-180℃，将所述混合物料投入密炼机或双螺杆挤出机的速度为8kg/h-10kg/h，所述反应合成总时间为5min-20min。

在本发明的一种实施方式中，例如，在上述方法中，所述反应合成过程中采用阶梯升温，先升高温度至120℃，反应3min-5min，然后在1min内升温至140℃，反应3min-5min，最后在1min内升温至160℃，反应3min-5min。

在本发明的一种实施方式中，例如，在上述方法中，所述将所述橡胶粉与热塑性树脂、过氧化物引发剂和界面改性剂混合得到混合物料包括：将所述橡胶粉与所述过氧化物引发剂投入混合机中，混合6min-8min至均匀，然后将所述界面改性剂投入混合机中，继续混合6min-8min至均匀，最后将所述热塑性树脂投入混合机中，继续混合6min-8min至均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1为橡胶粉质量百分含量对弹性合金断裂伸度(elongation at break)的影响；

图2为橡胶粉质量百分含量对弹性合金抗拉强度(tensile strength)的影响；

图3为热塑性树脂质量百分含量对弹性合金断裂伸度(elongation at break)的影响；

图4为热塑性树脂质量百分含量对弹性合金抗拉强度(tensile strength)的影响；

图5为橡胶粉粒径对弹性合金断裂伸度(elongation at break)的影响；

图6为橡胶粉粒径对对弹性合金抗拉强度(tensile strength)的影响。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，本公开所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

实施例1，橡胶粉重量配比的影响

体现弹性合金性能的关键参数有两个，一是断裂伸度(elongation at break)，一是抗拉强度(tensile strength)。为研究橡胶粉重量配比对上述两个性能参数的影响，在保持其他条件不变的前提下，改变橡胶粉重量配比，从实验结果的对比得到橡胶粉重量配比的最优区间。

制备方法为：

(1)对橡胶材料进行破碎，得到橡胶粉，对所述橡胶粉进行筛分得到平均粒径为750μm的橡胶粉，通风干燥至含水率小于1％；

(2)将所述橡胶粉与热塑性树脂聚丙烯、过氧化物引发剂过氧化苯甲酰和界面改性剂丙烯酸酯混合得到混合物料，所述混合过程为：将所述橡胶粉与所述过氧化物引发剂投入混合机中，混合7min至均匀，然后将所述界面改性剂投入混合机中，继续混合7min至均匀，最后将所述热塑性树脂投入混合机中，继续混合7min至均匀；

其中所述橡胶粉占所述混合物料总重量的百分比在20wt％-80wt％范围内变化，所述热塑性树脂与所述橡胶粉重量之和占所述混合物料总重量的98wt％，过氧化物引发剂过氧化苯甲酰和界面改性剂丙烯酸酯的重量之和占所述混合物料总重量的2wt％(各1％)，将所述混合物料投入双螺杆挤出机反应合成得到弹性合金，所述反应合成的条件包括：先升高温度至120℃，反应5min，然后在1min内升温至140℃，反应5min，最后在1min内升温至160℃，反应3min，将所述混合物料投入双螺杆挤出机的速度为10kg/h；

(3)造粒、注射成型得到产品。

对获得的产品进行性能测试，得到如图1、2的结果。其中图1是橡胶粉质量百分含量对弹性合金断裂伸度(elongation at break)的影响；图2是橡胶粉质量百分含量对弹性合金抗拉强度(tensile strength)的影响。由图1可见，断裂伸度在橡胶粉质量百分含量为55％前后达到最大值，低于这个值或者高于这个值，断裂伸度都会下降。由图2可见，抗拉强度在橡胶粉质量百分含量为56％前后达到最大值，低于这个值或者高于这个值，抗拉强度都会下降。改变其他条件，例如改变橡胶粉粒径范围、改变物料混合时间和强度、改变反应合成的温度、改变混合物料投入双螺杆挤出机的速度，得到的结果基本一致。因此，所述橡胶粉占所述弹性合金总重量的范围可以为52wt％-57wt％；优选的，所述橡胶粉占所述弹性合金总重量的54wt％-56wt％，进一步优选的，所述橡胶粉占所述弹性合金总重量的54.5wt％-55.5wt％。

实施例2，热塑性树脂重量配比的影响

为研究热塑性树脂重量配比对断裂伸度(elongation at break)和抗拉强度(tensile strength)的影响，在保持其他条件不变的前提下，改变热塑性树脂重量配比，从实验结果的对比得到热塑性树脂重量配比的最优区间。

制备方法为：

(1)对橡胶材料进行破碎，得到橡胶粉，对所述橡胶粉进行筛分得到平均粒径为750μm的橡胶粉，通风干燥至含水率小于1％；

(2)将所述橡胶粉与热塑性树脂聚丙烯、过氧化物引发剂过氧化苯甲酰和界面改性剂丙烯酸酯混合得到混合物料，所述混合过程为：将所述橡胶粉与所述过氧化物引发剂投入混合机中，混合7min至均匀，然后将所述界面改性剂投入混合机中，继续混合7min至均匀，最后将所述热塑性树脂投入混合机中，继续混合7min至均匀；

其中所述热塑性树脂占所述混合物料总重量的百分比在20wt％-80wt％范围内变化，所述橡胶粉与所述热塑性树脂重量之和占所述混合物料总重量的98wt％，过氧化物引发剂过氧化苯甲酰和界面改性剂丙烯酸酯的重量之和占所述混合物料总重量的2wt％(各1％)，将所述混合物料投入双螺杆挤出机反应合成得到弹性合金，所述反应合成的条件包括：先升高温度至120℃，反应5min，然后在1min内升温至140℃，反应5min，最后在1min内升温至160℃，反应3min，将所述混合物料投入双螺杆挤出机的速度为10kg/h；

(3)造粒、注射成型得到产品。

对获得的产品进行性能测试，得到如图3、4的结果。其中图3是热塑性树脂质量百分含量对弹性合金断裂伸度(elongation at break)的影响；图2是热塑性树脂质量百分含量对弹性合金抗拉强度(tensile strength)的影响。由图3可见，断裂伸度在热塑性树脂质量百分含量为38％前后达到最大值，低于这个值或者高于这个值，断裂伸度都会下降。由图4可见，抗拉强度在热塑性树脂质量百分含量为37％前后达到最大值，低于这个值或者高于这个值，抗拉强度都会下降。改变其他条件，例如改变橡胶粉粒径范围、改变物料混合时间和强度、改变反应合成的温度、改变混合物料投入双螺杆挤出机的速度，得到的结果基本一致。因此，所述热塑性树脂占所述弹性合金总重量的范围可以为35wt％-41wt％；优选的，所述热塑性树脂占所述弹性合金总重量的36wt％-38wt％，进一步优选的，所述热塑性树脂占所述弹性合金总重量的36.5wt％-37.5wt％。

实施例3，阶段升温

本实施例研究阶段升温对最终弹性合金产品性能的影响。制备方法为：

(1)对橡胶材料进行破碎，得到橡胶粉，对所述橡胶粉进行筛分得到平均粒径为750μm的橡胶粉，通风干燥至含水率小于1％；

(2)将所述橡胶粉与热塑性树脂聚丙烯、过氧化物引发剂过氧化苯甲酰和界面改性剂丙烯酸酯混合得到混合物料，所述混合过程为：将所述橡胶粉与所述过氧化物引发剂投入混合机中，混合7min至均匀，然后将所述界面改性剂投入混合机中，继续混合7min至均匀，最后将所述热塑性树脂投入混合机中，继续混合7min至均匀；

其中所述橡胶粉占所述混合物料总重量的百分比为57wt％，所述热塑性树脂重量占所述混合物料总重量的41wt％，过氧化物引发剂过氧化苯甲酰和界面改性剂丙烯酸酯的重量之和占所述混合物料总重量的2wt％(各1％)，将所述混合物料投入双螺杆挤出机反应合成得到弹性合金，所述反应合成的条件包括：采用不同的加热方式以进行对比，将所述混合物料投入双螺杆挤出机的速度为10kg/h；

(3)造粒、注射成型得到产品。

反应合成过程中采用不同的加热方式以进行对比，对比结果如下表所示。由对比试验结果可知，在固定温度下反应，不同温对对产品性能影响不大；而采用阶梯升温的反应方式，则断裂伸度和抗拉强度两个性能参数都能得到提高。一种可能的解释是，阶段升温的反应方式让各组分之间反应时有充足的缓冲(温度的缓冲、时间的缓冲等)，从而各组分之间反应更加充分，因而得到产品的性能也更好。

表一、不同加热方式的结果对比

实施例4，橡胶粉颗粒粒径的影响

本实施例研究橡胶粉颗粒粒径对最终弹性合金产品性能的影响。制备方法为：

(1)对橡胶材料进行破碎，得到橡胶粉，对所述橡胶粉进行筛分得到平均粒径为300μm-900μm不同粒径的橡胶粉，通风干燥至含水率小于1％；

(2)将所述橡胶粉与热塑性树脂聚乙烯、过氧化物引发剂过氧化苯甲酰和界面改性剂丙烯酸酯混合得到混合物料，所述混合过程为：将所述橡胶粉与所述过氧化物引发剂投入混合机中，混合7min至均匀，然后将所述界面改性剂投入混合机中，继续混合7min至均匀，最后将所述热塑性树脂投入混合机中，继续混合7min至均匀；

其中所述橡胶粉占所述混合物料总重量的百分比为57wt％，所述热塑性树脂重量占所述混合物料总重量的41wt％，过氧化物引发剂过氧化苯甲酰和界面改性剂丙烯酸酯的重量之和占所述混合物料总重量的2wt％(各1％)，将所述混合物料投入双螺杆挤出机反应合成得到弹性合金，所述反应合成的条件包括：先升高温度至120℃，反应5min，然后在1min内升温至140℃，反应5min，最后在1min内升温至160℃，反应3min，将所述混合物料投入双螺杆挤出机的速度为10kg/h；

(3)造粒、注射成型得到产品。

对获得的产品进行性能测试，得到如图5、6的结果。其中图5是橡胶粉粒径对对弹性合金断裂伸度(elongation at break)的影响；图6是橡胶粉粒径对对弹性合金抗拉强度(tensile strength)的影响。

由图5、6可见，不同橡胶粉粒径对产品性能参数有一定影响，但不十分明显。综合来看，粒径范围在600μm-800μm之间将获得比较好的结果。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (15)

1.一种弹性合金，包括橡胶粉、热塑性树脂、过氧化物引发剂和界面改性剂，其中所述橡胶粉占所述弹性合金总重量的52wt％-57wt％，所述热塑性树脂占所述弹性合金总重量的35wt％-41wt％。

2.根据权利要求1所述的弹性合金，其特征在于，所述橡胶粉占所述弹性合金总重量的54wt％-56wt％，优选为54.5wt％-55.5wt％；所述热塑性树脂占所述弹性合金总重量的36wt％-38wt％，优选为36.5wt％-37.5wt％。

3.根据权利要求1所述的弹性合金，其特征在于，所述橡胶粉的粒径范围为600μm-800μm。

4.根据权利要求1-3的任一项所述的弹性合金，其特征在于，所述热塑性树脂选自下述物质的一种或多种：聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯。

5.根据权利要求1-3的任一项所述的弹性合金，其特征在于，所述过氧化物引发剂选自下述物质的一种或多种：过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮、特丁基过氧化苯甲酰、二特丁基过氧化物。

6.根据权利要求1-3的任一项所述的弹性合金，其特征在于，所述界面改性剂选自下述物质的一种或多种：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。

7.一种制备弹性合金的方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)对橡胶材料进行破碎，得到橡胶粉，对所述橡胶粉进行筛分、干燥；

(2)将所述橡胶粉与热塑性树脂、过氧化物引发剂和界面改性剂混合得到混合物料，其中所述橡胶粉占所述混合物料总重量的52wt％-57wt％，所述热塑性树脂占所述混合物料总重量的35wt％-41wt％，将所述混合物料投入密炼机或双螺杆挤出机反应合成得到弹性合金；

(3)造粒、注射成型得到产品。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述橡胶粉占所述混合物料总重量的54wt％-56wt％，优选为54.5wt％-55.5wt％；所述热塑性树脂占所述混合物料总重量的36wt％-38wt％，优选为36.5wt％-37.5wt％。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述橡胶粉的粒径范围为600μm-800μm。

10.根据权利要求7-9任一项所述的方法，其特征在于，所述热塑性树脂选自下述物质的一种或多种：聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯。

11.根据权利要求7-9任一项所述的方法，其特征在于，所述过氧化物引发剂选自下述物质的一种或多种：过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮、特丁基过氧化苯甲酰、二特丁基过氧化物。

12.根据权利要求7-9任一项所述的方法，其特征在于，所述界面改性剂选自下述物质的一种或多种：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。

13.根据权利要求7-9任一项所述的方法，其特征在于，所述将所述混合物料投入密炼机或双螺杆挤出机反应合成得到弹性合金：

所述反应合成温度为100℃-180℃，将所述混合物料投入密炼机或双螺杆挤出机的速度为8kg/h-10kg/h，所述反应合成总时间为5min-20min。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述反应合成过程中采用阶梯升温，先升高温度至120℃，反应3min-5min，然后在1min内升温至140℃，反应3min-5min，最后在1min内升温至160℃，反应3min-5min。

15.根据权利要求7-9任一项所述的方法，其特征在于，所述将所述橡胶粉与热塑性树脂、过氧化物引发剂和界面改性剂混合得到混合物料包括：

将所述橡胶粉与所述过氧化物引发剂投入混合机中，混合6min-8min至均匀，然后将所述界面改性剂投入混合机中，继续混合6min-8min至均匀，最后将所述热塑性树脂投入混合机中，继续混合6min-8min至均匀。