ДЕВУЛКАНИЗАТОР РЕЗИНОВЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2013 года по МПК C08L21/00 C08K5/09 C08K5/47 C08J11/10 

Изобретение относится к модификаторам для рециклизации резиновых отходов, а точнее к их девулканизаторам. Оно может быть наиболее широко использовано как ресурсо- и энергосберегающее средство при переработке изношенных автопокрышек.

Ежегодно в отходы уходит 20 млн тонн изношенных автопокрышек. Только 25% из них перерабатываются в полезный продукт, остальные содержатся в отвалах. Наиболее экономически целесообразный способ рециклизации отходов - это механохимическое преобразование резиновой крошки из отходов в сырую резиновую смесь для изготовления новых изделий. Механические и другие свойства получаемой резиновой смеси можно корректировать специальными добавками. В этой связи интерес к такому наиболее целесообразному способу рециклизации резиновых отходов становится все более широким.

Основными веществами, входящими в состав смесей, позволяющих девулканизировать вулканизаты по серным связям, являются активаторы и акселераторы, поэтому в известных изобретениях используются химические компоненты такой направленности.

Известен состав вещества, в котором в качестве девулканизатора содержатся 50%-ный раствор дисульфидизооктилфенола в веретенном масле (а.с. СССР №1016202, кл. C08L 9/00, опубл. 07.05.1983 г.). Полученная с помощью этого вещества девулканизированная крошка после формовки в изделия и вулканизации приобретает прочность на разрыв не более 7,2 МПа при низкой концентрации цепей.

Известен также состав смеси для девулканизации резиновой крошки (патент РФ №2400495, кл. C08J 11/10, опубл. 27.09.2010 г.), в которой основными девулканизующими резиновую крошку веществами являются карбоцепной каучук и сера, активированная хиноловым эфиром. После девулканизации эффективная регенерация резины происходит за счет действия синергической смеси «каучук-хиноловый эфир-сера». Однако вторичный вулканизат, полученный с использованием такого состава, имеет прочность на разрыв не более 7,9 МПа.

Известно также вещество-девулканизатор отходов резины (патент РФ №2121484, кл. C08J 11/10, опубл. 10.11.1998 г.), содержащее тиазол (альтакс), карбоцепной каучук, сульфенамид, канифоль. Недостатком известного вещества является необходимость добавки его в количестве до 30% по отношению к обрабатываемой крошке, что вызывает большие материальные затраты, хотя прочность рециклизата на разрыв достигает 7,5 МПа.

Известен принимаемый за прототип девулканизатор резиновых отходов (патент США №5770632, кл. C08J 11/04, опубл. 23.06.1998 г.), содержащий карбоцепной каучук, окись цинка, стеариновую кислоту, диэтилдитиокарбонат цинка и сульфенамид N-тетрабутил-2-бензотиазол (тиазол или альтакс). Недостатком этого девулканизатора является повышенная сложность состава и соответственно высокая стоимость, а также потребность добавления его в процесс от 6 до 8%. В частности при добавке 8% достигается предел прочности на разрыв 12 МПа при относительном удлинении до 350%.

Полученные характеристики не являются достаточными для получения высококачественных изделий из ревулканизата.

Задача настоящего изобретения - создание вещества для девулканизации резиновой крошки, позволяющего получать резину с прочностью на растяжение до 15 МПа при относительном удлинении более 340% и твердости по Шору в пределах 60-64.

Другой задачей настоящего изобретения является создание вещества с низкой себестоимостью за счет низкой стоимости используемых компонентов и их малой потребности для эффективной девулканизации и последующей рециклизации.

Эти, а также другие поставленные задачи решаются девулканизатором, содержащим смесь альтакса и карбоцепного каучука, который в соответствии с настоящим изобретением дополнительно содержит стеарат цинка при следующем соотношении, мас.ч.:

альтакс - 4,5;

карбоцепной каучук - 1,5;

стеарат цинка - 2,2.

В качестве полимерной основы девулканизатора были применены следующие карбоцепные каучуки: дивиниловый (СКД-2), полиизопреновый (СКИ-3), бутадиенметилстирольный (СКМС-30 АРКМ-15).

Предлагаемый девулканизатор отличается простотой и низкой себестоимостью при потребном количестве для процесса девулканизации около 5% к массе крошки, что в 1,5-3 раза меньше, чем во всех аналогах.

Принцип действия заявляемого девулканизатора заключается в образовании активного молекулярного комплекса между альтаксом и стеаратом цинка, который собственно и является ускоряющим агентом в процессе рециклизации резиновых отходов, приводя к образованию полисульфидных подвесок ускорителя (альтакса), которые при температуре вулканизации превращаются в поперечные связи. Полисульфидные связи обладают относительно малой энергией (менее 268 кДж/моль), поэтому при повышенных температурах вулканизации сравнительно легко распадаются и перегруппировываются, обеспечивая получение девулканизированного эластомерного материала. Восстановлению поперечных связей и образованию новых способствует наличие в девулканизаторе стеарата цинка.

Количественный состав девулканизатора выбран оптимальным, так как снижение или повышение количества любого компонента совместно или в отдельности, в частности, на 10% приводило к ухудшению физико-механических свойств рециклизата на 7-15%.

Таким образом, при введении нового компонента и его взаимодействии с другими компонентами создаются новые дополнительные связи и упрочняется рециклизат.

В таблице приведено сопоставление прототипа и заявляемого девулканизатора, включая физико-механические свойства рециклизатов на их основе.

Девулканизатор Потребность для смеси с резиновой крошкой, % Себестоимость руб./кг Свойства рециклизата Условная прочность при растяжении, МПа Относительное удлинение, % Твердость по Шору Заявляемый в составе, мас.ч.: 5 120       альтакс - 4,5;       карбоцепной каучук - 1,5,       например: - СКД-2 15,1 340 64 - СКИ-3 15,3 350 62 -СКМС-30 АРКМ-15 15,0 360 64 стеарат цинка - 2,2       Прототип 6-8 180 12,0 350 64

Как видно из таблицы, физико-механические показатели рециклизатов на основе примеров заявляемого девулканизатора между собой отличаются несущественно.

Все поставленные задачи заявляемый девулканизатор благодаря отличительным признакам выполняет в полном объеме.

Изобретение относится к модификаторам для рециклизации резиновых отходов и может быть использовано при переработке изношенных автопокрышек. Девулканизатор резиновых отходов содержит, мас.ч.: альтакс - 4,5, карбоцепной каучук - 1,5, стеарат цинка - 2,2. Девулканизатор по изобретению позволяет перерабатывать резиновые отходы в сырую резиновую смесь высокого качества, способную образовывать при вторичной вулканизации дополнительные полисульфидные поперечные связи, улучшить прочность рециклизата, 1 табл.

Девулканизатор резиновых отходов, содержащий смесь альтакса и карбоцепного каучука, отличающийся тем, что девулканизатор дополнительно содержит стеарат цинка при следующем соотношении, мас.ч.:
альтакс 4,5 карбоцепной каучук 1,5 стеарат цинка 2,2