ДЕВУЛКАНИЗАТОР РЕЗИНОВЫХ ОТХОДОВ
RUBBER WASTES DIGESTER

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.