Способ активации резиновой крошки Российский патент 2024 года по МПК C08J11/04 C08J11/20 

Область техники, к которой относится изобретение (область применения изобретения):

Изобретение относится к технологии регенерации резиновой крошки из каучуков общего назначения и может быть использовано для изготовления резиновых изделий различного назначения: в производстве резино-технических изделий, производства шин, битумно-полимерных мастик, на основе которых могут быть получены гидроизоляционные материалы, используемые в строительстве и ремонте (кровельные мастики, изоляция труб, дорожные покрытия и бетонные конструкции).

Уровень техники (сведения из предшествующего уровня техники):

В настоящее время широко известны и используются в промышленности способы регенерации резиновой крошки: водонейтральный (нейтральный), термомеханический (риклемейтор-процесс), паровой и его модификации, паровоздушный и паровой высокотемпературный [Макаров В.М. и др. Использование амортизированных шин и отходов производства резиновых изделий. - Л.: Химия, 1986, с.66 - 83.].

Существует способ регенерации резин, который состоит в следующем: резиновую крошку до 10 мм обрабатывают в мягчителе и активаторе. В качестве мягчителя используют смесь мазута с растворителем керосином, о-ксилолом, уайт-спиртом. В качестве активатора используют тетрахлорид олова и/или его кристаллогидрат 4-7 мас. проц. от массы крошки. Предварительно в него вводят 2,4-4,2 мас. проц. от массы крошки оксида кальция. Выдерживают обработанную смесь в мягчителе и активаторе при 140-180 град. С 40-60 мин. (Патент РФ 2061710).

Также известен способ регенерации резиновой крошки, включающий обработку резиновой крошки в мягчителе и активаторе, при этом в качестве активатора деструкции резиновой крошки используют магнитную жидкость, полученную из отходов производства, в количестве 3-5%, причем после обработки резиновой крошки в мягчителе и активаторе полученную смесь выдерживают в автоклаве при температуре 185°C и давлении 3-4 атм в течение 3 часов (Патент РФ 2519476).

Указанные способы обладают рядом недостатков, таких как высокие энергозатраты при измельчении и переработке, использование металлоемкого оборудования, полученный регенерат значительно ухудшает свойства резиновых смесей, при его применении.

Наиболее близким является способ регенерации резиновой крошки, включающий обработку резиновой крошки в среде галогенсодержащих активаторов [Авторское свидетельство СССР № 421697, кл. C08J 11/20, 1974.]. В данном способе в качестве галогенсодержащего активатора берут дека-хлор C₁₀Cl₁₀ в количестве 2-3 мас.ч. на 100 мас.ч. регенерируемой смеси и обрабатывают 1 час в воздушной среде при 180°C. Этот способ частично устраняет недостатки указанных способов, но при этом возможности его применения ограничены тем, что он, при сравнительно низкой производительности, обеспечивает регенерацию только резины на основе бутилкаучука.

Раскрытие сущности изобретения (сведения, раскрывающие технический результат и сущность изобретения как технического решения, существенные признаки изобретения):

Цель данного изобретения заключается в разработке нового метода функционализации поверхности резиновой крошки для повышения ее активности и улучшения свойств резиновых композиций. Для достижения цели используется предварительная модификация крошки с помощью механохимической обработки в растворе галогеналкана. Затем следует последовательный процесс гидроксилирования или силанирования. Резиновую крошку фракцией до 400 мкм, полученную термомеханическим и криогенным измельчением, подвергают механохимической модификации в растворе галогеналкана в органическом растворителе в соответствии с патентом РФ № 2641273 (Способ химической модификации эластомеров в растворе хлорсодержащего углеводорода). После модификации крошка высушивается при температуре 70°С. Далее модифицированную резиновую крошку диспергируют в дистиллированной воде и нагревают при перемешивании до температуры 80 ^°С. Затем добавляют пероксодисульфат калия (K₂S₂O₈) и перемешивают в течение 4 ч при подаче сухого азота. После этого каучуковую крошку отфильтровывают, промывают водой и сушат. При изготовлении резиновой смеси вводят полисульфидный силановый связующий агент в количестве 4 м.ч. Предложенный способ значительно повышает количество функциональных групп (как гидроксильных, так и галогенсодержащих) на поверхности резиновой крошки и, как следствие, увеличивает количество межмолекулярных сшивок в процессе вулканизации резиновой смеси, что обеспечивает более эффективное взаимодействие резиновой крошки с эластомерной матрицей резиновой смеси в которой применяется активированная по данному способу резиновая крошка, что приводит к повышению механических характеристик резиновой смеси, по сравнению с исходной резиновой крошкой.

Предлагаемое изобретение характеризуется следующими примерами конкретного применения. Для изучения свойств были изготовлены резиновые смеси по рецептуре, приведенной в таблице 1. Свойства вулканизатов резиновых смесей указаны в таблицах 2, 3.

Таблица 1. Рецептура резиновой смеси

Ингредиент Содержание (массовая часть) Каучук 70 Резиновая крошка 30 Оксид цинка 4 Стеариновая кислота 2 Сера 1,75 Сульфенамид Ц 1,25

Режим изготовления резиновых смесей. Температура перемешивания в резиносмесителе составляет 75°C, частота вращения ротора - 50 об/мин, а время перемешивания - 10 мин. Вулканизующие агенты (сера и Ускоритель вулканизации) добавляются на второй стадии на лабораторных вальцах при температуре 50° C, время гомогенизации - 5 мин. В случае очень небольшого количества предварительно модифицированной резиновой крошки вся смесь готовится на смесительных вальцах. Вулканизация осуществляется в прессе при T = 160°C и давлении 180 бар.

Таблица 2. Свойства вулканизатов резиновой смеси на основе натурального каучука.

Состав смеси Условная прочность, МПа Относительное удлинение. % Натуральный каучук (без крошки) 28 640 Натуральный каучук с резиновой крошкой 12 500 Натуральный каучук с активированной резиновой крошкой по предлагаемому способу 14 480

Таблица 3. Свойства вулканизатов резиновой смеси на основе бутадиен-стирольного каучука.

Состав смеси Условная прочность, МПа Относительное удлинение. % Бутадиен-стирольный каучук (без крошки) 1,7 390 Бутадиен-стирольный с резиновой крошкой 2,2 300 Бутадиен-стирольный с активированной резиновой крошкой по предлагаемому способу 3,5 180

Таким образом, исходя из представленных примеров, видно, что предлагаемый способ активации резиновой крошки позволяет повысить прочностные свойства резин, по сравнению с резиновой крошкой, полученной простым термомеханическим и криогенным измельчением. Усиливающий эффект наиболее ярко проявляется при использовании в резиновых смесях на основе синтетических каучуков.

Изобретение относится к технологии регенерации резиновой крошки из каучуков общего назначения и может быть использовано для изготовления резиновых изделий различного назначения: в производстве резино-технических изделий, производства шин, битумно-полимерных мастик, на основе которых могут быть получены гидроизоляционные материалы, используемые в строительстве и ремонте. Способ осуществляют путем подвержения резиновой крошки фракцией до 400 мкм, полученной термомеханическим или криогенным измельчением, предварительной механохимической модификации в растворе галогеналкана в органическом растворителе, после модификации крошка высушивается при температуре 70°С. Далее модифицированную резиновую крошку диспергируют в дистиллированной воде и нагревают при перемешивании до температуры 80°С. Затем добавляют пероксодисульфат калия и перемешивают в течение 4 ч при подаче сухого азота. После этого каучуковую крошку отфильтровывают, промывают водой и сушат, при изготовлении резиновой смеси вводят полисульфидный силановый связующий агент в количестве 4 м.ч. Технический результат заявленного изобретения заключается в разработке нового метода функционализации поверхности резиновой крошки для повышения ее активности и улучшения свойств резиновых композиций. 3 табл.

Способ активации резиновой крошки, заключающийся в том, что резиновую крошку фракцией до 400 мкм, полученную термомеханическим или криогенным измельчением, подвергают предварительной механохимической модификации в растворе галогеналкана в органическом растворителе, после модификации крошка высушивается при температуре 70°С, далее модифицированную резиновую крошку диспергируют в дистиллированной воде и нагревают при перемешивании до температуры 80°С, затем добавляют пероксодисульфат калия и перемешивают в течение 4 ч при подаче сухого азота, после этого каучуковую крошку отфильтровывают, промывают водой и сушат, при изготовлении резиновой смеси вводят полисульфидный силановый связующий агент в количестве 4 м.ч.