本發(fā)明涉及廢橡膠再生環(huán)保方法，屬于廢橡膠資源回收再生利用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國是橡膠使用大國，大量的橡膠在使用后造成了十分嚴(yán)重的環(huán)境污染，并且是對資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。僅2016年度我國的輪胎產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到9.4億條，廢輪胎超過1.3億條，加強(qiáng)對廢橡膠資源的有效回收利用，能夠在環(huán)保、資源、收益等方面均取得巨大回報(bào)，促進(jìn)廢橡膠的合理、高質(zhì)量回收是十分重要的。

橡膠再生方法大體上可以分為三類：物理再生、化學(xué)再生和微生物再生。

1、物理再生技術(shù)

物理再生是利用外加能置，如力、熱力、冷力、微波、超聲波、射線能等，使交聯(lián)橡膠的三維網(wǎng)絡(luò)破碎，形成具有流動性的再生膠。

(1)微波再生。微波脫硫法是一種非化學(xué)、非機(jī)械的一步再生法，它是利用微波能置切斷硫硫鍵（s-s)、硫碳鍵（s-c)而不破壞碳碳鍵（c-c）,從而達(dá)到再生的目的。因?yàn)槲⒉芰渴强煽氐模鞣N化學(xué)鍵的鍵能不同，斷裂時需要的能里也不同，所以微波能斷鍵是有選擇性的，用這種方法生產(chǎn)的再生膠性能接近原膠。

(2)超聲波再生。利用超聲波也能夠選擇性地破壞交聯(lián)鍵而保留分子主鏈，使硫化橡膠達(dá)到再生的目的。在硫化橡膠的超聲波脫硫過程中除了破壞三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)外，也導(dǎo)致了部分大分子鏈c-c鍵的斷裂，因此還有必要進(jìn)一步研究，以提高超聲波脫硫的選擇性，只有有選擇地破壞化學(xué)鍵，才能最大限度地保持原膠性能。

(3)電子束再生。電子束輻照再生方法是利用丁基橡膠(iir)獨(dú)有的對射線敏感的特征，借助電子加速器產(chǎn)生的高能電子束，對其產(chǎn)生化學(xué)斷鍵一解聚效應(yīng)，使之獲得再生。

(4)剪切流動場反應(yīng)技術(shù)。剪切流動場反應(yīng)控制技術(shù)不使用化學(xué)藥劑，通過對廢橡膠施加熱能、壓力和剪切力，使硫化膠的硫鍵發(fā)生斷裂，從而生成性能穩(wěn)定且有塑性的再生膠。

2、化學(xué)再生技術(shù)

化學(xué)再生就是在一定的溫度和溶劑氛圍條件下，化學(xué)助劑與廢膠中的硫-硫鍵（s-s)作用，使硫鍵斷裂，生成具有流動性的再生膠。常用的方法為油法、水油法和動態(tài)脫硫法，脫硫效果明顯。但在高溫條件下，硫-硫鍵（s-s)也易斷裂，往往會生成許多小分子碎片，使再生膠的性能下降。加上高溫裂解和廢膠中小分子的揮發(fā)，會對大氣和水源造成極大的污染?？v觀廢橡膠的再生歷史，有效的再生劑有以下幾種：

(1)二硫化物、硫醇二硫化物和硫醇再生劑，主要有二硫化二苯、二硫化二芐和丁硫醇等。這些物質(zhì)均含有活性硫，在熱和機(jī)械能的作用下，可催化斷裂s-s鍵、s-c鍵，但也有斷裂c-c鍵的可能，所以用此類再生劑再生廢橡膠效果顯著，但性能保持率不高，且二硫化物和硫醇等有難聞的氣味，對環(huán)境也存在一定的污染，近年來應(yīng)用逐漸減少。

(2)無機(jī)化合物。金屬鈉可以使硫化膠得到再生。將膠粉懸浮于甲苯、環(huán)己烷等溶劑中，在300℃高溫，金屬鈉存在的條件下隔氣處理，可使單硫鍵、雙硫鍵和多硫鍵斷裂。但是金屬鈉是活潑金屬，在環(huán)境條件下易發(fā)生激烈的化學(xué)反應(yīng)，且反應(yīng)過程不易控制。隔氧處理的反應(yīng)條件也比較苛刻，另外，生成的硫化鈉以及剩余的溶劑會對環(huán)境造成污染。

(3)rv還原再生劑，rv橡膠再生劑是一種再生膠新技術(shù)，其基本原理是采用一種化學(xué)劑使其與s-s鍵反應(yīng)，而不破壞c-c鍵，使硫化網(wǎng)絡(luò)斷裂。

(4)再生資源(rrm)再生劑，印度的研究人員開發(fā)了以一種植物產(chǎn)品作為再生劑的技術(shù)，即利用可再生資源(rrm)作為再生劑。在國內(nèi)，劉安華等入從大蒜、橘子皮等植物產(chǎn)品中提取了一種植物再生劑用子廢橡膠的再生，也獲得了較好的效果。天然植物再生劑利用了可再生資源，具備了可持續(xù)發(fā)展的條件，對黑色污染的治理以及橡膠資源的回收利用具有長遠(yuǎn)意義。

3、微生物再生技術(shù)

微生物脫硫就是減少硫磺的氧化或者硫磺交聯(lián)，使廢橡膠粉末表面降解或者改性。用微生物脫硫具有成本低和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。但是，微生物脫硫的商業(yè)化路稈還很長。

另外，將聚合物涂料用于膠粉的表面處理或活化，能夠提高膠粉和橡膠或熱塑性基體的黏合稃度。表面處理工藝可以使膠粉應(yīng)用在高附加值的場合。采用含有交聯(lián)劑的可交聯(lián)聚合物包覆膠粉的表面處理工藝已在美國和荷蘭商品化，分別稱為tirecvle和surcrum。用反應(yīng)性氣體處理膠粉，摶制膠粉的表而氧化產(chǎn)生極性基團(tuán)，可以使膠粉與膠粘劑如聚氨酯具有更好的相容性，美國的vistamer已商品化。

中國專利cn105860130a將硫化橡膠及解交聯(lián)助劑混合后，通過溶劑溶脹并保持解交聯(lián)溫度，通過解交聯(lián)助劑的相互作用及配合對硫化橡膠進(jìn)行解交聯(lián)，可以對廢橡膠中的硫-硫鍵有很好的選擇性斷裂作用，在相對較低的溫度下能夠?qū)崿F(xiàn)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的大幅破裂，得到再生膠。

中國專利cn106366342a涉及一種再生橡膠的生產(chǎn)方法，包括膠粉的制備，然后將膠粉鋪在運(yùn)輸帶上，厚度2cm以下，在溫度80?150℃的熱空氣環(huán)境中，保持時間在30?120分鐘制備再生橡膠。

中國專利cn104151660b公開了一種無味再生橡膠的制備方法是化學(xué)脫硫工序，加入胎面膠粉、環(huán)?；罨瘎?、植物油軟化劑和水；其中環(huán)?；罨瘎┯蛇^硫酸鹽和脂肪酸，植物油軟化劑是各種植物油，再生橡膠達(dá)到國家一級再生橡膠標(biāo)準(zhǔn)。

中國專利cn106313362a涉及一種一次低溫制備再生橡膠的方法，將硫化橡膠粉、助劑及増塑劑加入到高剪切密煉機(jī)中，密煉后排出再生橡膠片，密煉溫度保持在60-90℃。本低溫制備再生橡膠的方法既能夠保留低溫制備時不影響外界環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，還能夠大大提高低溫密煉的效率和再生橡膠的質(zhì)量。

中國專利cn1085224c公開的一種廢橡膠脫硫方法，是將由單環(huán)芳徑、有機(jī)酸、金屬氧化物與無機(jī)酸所組成的脫硫劑，按一定配比與廢橡膠棍合均勻，在10~150℃下反應(yīng)0.1-200小時，即可使廢椽膠有效脫硫。

中國專利cn100486789c是通過微波裝置連續(xù)地處理廢橡膠粉表面，從而使其能連續(xù)且更有效地處理廢橡膠粉的表面，再生膠具有良好的表面粗糙度和可加工性能，制品的物理和化學(xué)性能都得到了改善；缺點(diǎn)是脫硫效果差，產(chǎn)生產(chǎn)生大量廢氣。

中國專利cn101418082b公開一種廢橡膠綠色脫硫工藝方法，將廢橡膠顆粒經(jīng)加料區(qū)加入雙螺桿橡膠脫硫反應(yīng)裝置中，經(jīng)壓縮剪切區(qū)的高溫、高壓和剪切能共同作用，使橡膠的交聯(lián)健發(fā)生斷裂，然后排氣凈化，再經(jīng)過雙螺桿橡膠脫硫反應(yīng)裝置混煉區(qū)的混煉，生成性能穩(wěn)定的新型再生膠。優(yōu)點(diǎn)在于整個工藝過程是連續(xù)、密閉、膠粉流動狀態(tài)下的剪切脫硫工藝，在雙螺桿橡膠脫硫反應(yīng)裝置的加料段|采用強(qiáng)制連續(xù)輸送方式，進(jìn)一步對膠|粉顆粒進(jìn)行粉碎細(xì)化，提高脫硫效率。缺點(diǎn)高溫反應(yīng)、處理不均勻，產(chǎn)生廢氣。

中國專利201110031880.5公開了一種廢舊橡膠自動微波裂解反應(yīng)裝置，由自動控制系統(tǒng)、變頻電機(jī)、螺旋推進(jìn)式微波裂解反應(yīng)倉、氣動密閉自動進(jìn)料閥門組合和氣動密閉出渣閥門組合組成，微波磁控管均勻設(shè)在螺旋推進(jìn)式微波裂解反應(yīng)倉內(nèi)螺旋推進(jìn)器兩側(cè)的外壁上，氣動密閉自動進(jìn)料閥門組合設(shè)在螺旋推進(jìn)式微波裂解反應(yīng)倉的進(jìn)料端，氣動密閉出渣閥門組合設(shè)在螺旋推進(jìn)式微波裂解反應(yīng)倉的出料端，物料分配器設(shè)在氣動密閉自動進(jìn)料閥門組合的進(jìn)料口上。

中國專利201120034422.2公開了一種廢橡膠微波脫硫再生裝置，包括攪拌倉，攪拌器和驅(qū)動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)與攪拌器連接。葉片上設(shè)置有拐點(diǎn)，使葉片的弧度向軸方向進(jìn)行了變相，減少了攪拌過程中受到的阻力，降低了能耗，攪拌效果好。

中國專利201320815701.1公開了新型橡膠微波脫硫裝置，包括進(jìn)料機(jī)構(gòu)、物料旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和微波諧振腔，進(jìn)料機(jī)構(gòu)包括進(jìn)料管和螺旋葉片，物料旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括原料旋轉(zhuǎn)管、再生膠旋轉(zhuǎn)管和微波脫硫管，原料旋轉(zhuǎn)管、再生膠旋轉(zhuǎn)管采用不銹鋼或碳鋼，微波脫硫管采用陶瓷或玻璃。缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜、脫硫效果差，產(chǎn)生產(chǎn)生大量廢氣。

中國專利201521109962.7公開了一種橡膠微波脫硫裝置，包括至少兩組橡膠微波脫硫加熱機(jī)構(gòu)；每組橡膠微波脫硫加熱機(jī)構(gòu)包括微波諧振腔、送料螺旋以及順次連接的進(jìn)料管、陶瓷脫硫管、出料管，陶瓷脫硫管位于微波諧振腔內(nèi)，送料螺旋橫向貫穿在進(jìn)料管、陶瓷脫硫管、出料管內(nèi)。中國專利2016103883215.5公開了廢舊橡膠微波自動裂解反應(yīng)裝置，包括控制單元、還原劑供應(yīng)單元、催化還原單元、微粒捕集單元和溫度傳感器，催化還原單元與微粒捕集單元通過連通管道連接，且連通管道上設(shè)有支路連接所述還原劑供應(yīng)單元。缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜、脫硫不充分、效果差，產(chǎn)生產(chǎn)生大量廢氣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了多功能塑膠加工裝置，具有設(shè)計(jì)先進(jìn)、緊湊，使用環(huán)保、方便，保證生產(chǎn)安全，節(jié)省能耗，降低生產(chǎn)成本。

本發(fā)明技術(shù)方案描述以下：

1、廢橡膠再生環(huán)保方法，其特征在于：在氮?dú)獗Ｗo(hù)、低壓、低溫狀態(tài)下，在密閉攪拌反應(yīng)設(shè)備中將廢橡膠預(yù)熱、攪拌均勻，攪拌狀態(tài)下進(jìn)行物理再生；物理再生后，直接加入化學(xué)助劑，攪拌狀態(tài)下繼續(xù)進(jìn)行化學(xué)再生，生產(chǎn)再生橡膠。

2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢橡膠再生環(huán)保方法，其特征在于：物理再生是微波脫硫法。

3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢橡膠再生環(huán)保方法，其特征在于：氮?dú)獗Ｗo(hù)是用高純度氮?dú)獬浞种脫Q反應(yīng)設(shè)備中空氣，并補(bǔ)充氮?dú)狻?/p>

4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢橡膠再生環(huán)保方法，其特征在于：低壓狀態(tài)的壓力是表壓為-0.095mpa至0.1mpa。

5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢橡膠再生環(huán)保方法，其特征在于：低溫狀態(tài)的溫度是50℃至160℃。

6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢橡膠再生環(huán)保方法，其特征在于：密閉攪拌反應(yīng)設(shè)備是帶微波發(fā)生器的捏合機(jī)。

7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢橡膠再生環(huán)保方法，其特征在于：微波脫硫的預(yù)熱溫度是50℃至130℃。

由于上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果:

1、氮?dú)獗Ｗo(hù)可以防止生產(chǎn)的再生膠進(jìn)一步氧化、降解。

2、低壓、低溫狀態(tài)可以大大降低廢橡膠再生過程的廢氣產(chǎn)生量。

3、微波脫硫法的微波能量是可控的，各種化學(xué)鍵的鍵能不同，斷裂時需要的能里也不同，所以微波能斷鍵是有選擇性的，可以根據(jù)不同廢橡膠種類、型號，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度和時間進(jìn)行生產(chǎn)加工。

4、化學(xué)再生法結(jié)合微波脫硫法，可以生產(chǎn)接近原膠性能的再生膠。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明示意性的部分實(shí)施例，并非用以限制本發(fā)明的范圍，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)包括在本專利保護(hù)范圍之內(nèi)。

實(shí)施例

密閉攪拌反應(yīng)設(shè)備為500l螺桿下出料捏合機(jī)，捏合機(jī)缸蓋上有7個預(yù)留孔，分別連接dn20氮?dú)夤艿?、dn25真空管道、4個dn50口安裝4個1kw微波發(fā)生器、1個dn500進(jìn)料口；捏合機(jī)缸體工作容積為250l；缸體外部為換熱夾套，夾套內(nèi)有熱媒，連接熱媒系統(tǒng)。

第一步：向捏合機(jī)加入30目廢胎面膠粉200千克，然后開啟真空系統(tǒng)。

第二步：捏合機(jī)內(nèi)壓力達(dá)到-0.08mpa時，關(guān)閉真空閥；打開充氮?dú)忾y，充氮?dú)庵脫Q；重復(fù)操作三次。

第三步：開啟熱媒系統(tǒng)給捏合機(jī)缸體內(nèi)物料加熱，使物料溫度達(dá)到80℃。

第四步：啟動捏合機(jī)攪拌，溫度達(dá)到120℃時，停止熱媒加熱；攪拌狀態(tài)下，開啟微波發(fā)生器，對廢胎面膠粉進(jìn)行微波物理再生，同時使捏合機(jī)缸體內(nèi)壓力保持在-0.03mpa左右；物料溫度達(dá)到130-145℃，關(guān)閉微波發(fā)生器，停止微波再生。

第四步：關(guān)閉微波發(fā)生器后，真空加入化學(xué)復(fù)合再生助劑4.5千克左右；攪拌狀態(tài)下，繼續(xù)進(jìn)行化學(xué)再生10-30分鐘，完成本批次廢胎面膠粉的再生生產(chǎn)。

下表為本發(fā)明的廢橡膠再生環(huán)保方法生產(chǎn)的再生膠產(chǎn)品分析數(shù)據(jù)：