脱硫再生胶.doc

橡胶脱硫 1橡胶再生 废橡胶再生是指利用物理、化学或其他方法使硫化橡胶还原为未硫化状态,也就是将硫一硫(S—S)键、硫一碳(S-C)键重新打开,而碳一碳(C-C)键不被破坏,有选择性地破坏橡胶三维网络结构而不引起大分子链断裂,以实现硫化橡胶的重复利用。 再生胶是指废弃的橡胶经过粉碎后，通过挤出机加热和机械挤压等过程，从而使其失去弹性变成可以可塑、有粘性和再硫化的橡胶。 再生胶生产过程中的关键工艺技术是粉碎技术和脱硫技术,这两项技术体现着整套工艺的技术经济性，两过程也极具关联性。一般再生胶生产工艺流程如下图： 再生过程的实质是在热、再生剂、机械等的综合作用下，使橡胶的分子网络受到破坏并降解，因此橡胶的再生过程我们也可以称之为脱硫过程。 2.再生胶粉脱硫的目的和机理 2.1脱硫的目的 橡胶具有弹性，需要通过粉碎、加热、机械挤压等处理，橡胶部分降解，橡胶原有的网状分子结构破坏，不在具有弹性。因此脱硫就可以让其具有可塑性和粘性。脱硫过程中橡胶分子结构变化如下图： 2.2胶粉脱硫的机理 使不同的再生剂或再生工艺，其再生机理有所区别。有下面几种脱硫方法。 （1）机械脱硫 硫化胶分子在螺杆的剪切、挤压力等作用下，可以使其的三维交联网状分子结构得到破坏。采用机械方法对废旧橡胶进行再生时，在较低的温度下，大多数硫化胶的分子链的断裂就可以发生。 （2）热氧脱硫 在80°C，硫化胶分子内部的热运动就已经剧烈，通过显微设备，可以明显观察到分子的热裂解。当温度达到 150°C，硫化胶分子的热裂解速度加快，最终其分子链就会发生断裂。 （3）再生剂的作用 在上述方法的基础上，往胶粉中加入软化剂、活化剂和抗氧剂等再生剂，起到软化硫化胶的作用，生产出的再生胶可塑性强，粘性好。 3脱硫工艺 3.1热机械脱硫 热-机械剪切脱硫是一种力化学反应,交联橡胶的网络结构在剪切应力的作用下被高度拉伸,由于S-S、C-S的键能和键的弹性系数比C-C键低,所以S-S、C-S键先达到断裂极限,使硫化橡胶恢复了再硫化的可能。如下图： 热机械剪切脱硫的反应机理:　　(a)力降解。首先是在强剪切和热能的作用下键能较弱的S-S断裂,生成直链硫自由基。同时与异丙烯基相连C-C断裂后的自由基可以与双键形成比较稳定的共振结构,离解能要比一般C-C弱,所以部分分子主链也会发生降解导致分子量降低。具体过程如下： (b)交联网络断裂。如下图，由于硫自由基不稳定,会夺取被双键活化的α-H,生成硫醇。碳自由基异构化导致交联网络的断裂。 3.2热机械——双螺杆挤出机法 3.2.1再生胶机械脱硫挤出机的机理 螺杆的形状和螺纹端面确定 利用相对运动啮合原理来推导同向双螺杆挤出机的螺杆的形状。在啮合区，两根螺杆上的任一点只是作平移运动，并没有发生滚动。螺杆曲线的生成是以螺杆与螺杆之间间隙为零为基础计算出的。在实际中，螺杆和机筒是有缝隙的， 双螺杆的分类及自洁性 根据旋转方向和啮合程度等平行双螺杆挤出机可分为啮合型和非啮合型双螺杆，如下图： 同向旋转的双螺杆有相当高的剪切速度和剪切应力，并且它能刮去各种积料，使螺杆自洁。 与单螺杆相比，双螺杆主要是增加物料塑化，降低配方成本及使原辅材料分散更均匀，同时提高生产效率，产品物理性能更好，外观更漂亮。具体结构图： 在未加任何脱硫剂的情况下,利用双螺杆挤出机提供的热能和强剪切作用，使拌入再生剂的废旧胶粉在热、剪切、压力、脱硫剂的综合作用下，于短时间内使废旧胶粉获得较高塑性，对硫化橡胶进行了脱硫回收方法。 3.2.2双螺杆结构构造 挤出机：机筒、底座、跟机筒相连的机头、机筒内的双螺杆，加热装置和喂料筒体等装置。如下图： 工作过程：电机通过减速器带动全啮合型的双螺杆螺杆同向旋转，从料斗加入已经与再生剂混合好的废旧轮胎的胶粉，通过螺杆旋转，胶粉被带入到螺槽中，在螺纹输送元件作用下不断向前输送，进入脱硫区时，在剪切块强剪切力和热化学共同作用下脱硫，熔融状的胶料最后经过机头挤出，形成一定形状的再生胶。 3.2.3双螺杆挤出机几个重要参数 （1）转速和脱硫温度对胶料脱硫与否的影响 以废旧轮胎胎面橡胶胶粉(ＷＴＲＰ),规格30目为例； 从下图看出，随着螺杆转速增加或反应温度升高,ＷＴＲＰ的凝胶含量和交联密度都明显下降。 从下图看出，随着螺杆转速增加或反应温度升高,脱硫ＷＴＲＰ硫化胶的拉伸强度和扯断伸长率曲线均出现了峰值。 故在剪切脱硫过程中，通过控制螺杆转速和脱硫反应的温度即可以达到最佳的脱硫效果,从而使再生胶的拉伸强度和扯断伸长率达到最佳。 将螺杆转速控制在50～120r/min、反应温度控制在190/180/170～210/190/200℃时脱硫效果最佳。在最佳脱硫条件下再生胶的拉伸强度和扯断伸长率最