Page 48 - 《橡塑智造与节能环保》2024年6期

节能环保新技术与产品

械、热机械、微波和超声波工艺；而化学过程包括使 研究人员在一种独特的金属锥形高剪切密炼机中
用化合物或微生物破坏交联的所有方法。 对轮胎磨碎的橡胶进行脱硫处理。在这种由冷水流冷
却的装置中，一个锥体是静止的，而另一个锥体则旋

3 橡胶再生和脱硫 转并对系统加压。该仪器向其中加入大块 GTR，以
任何将硫化橡胶废料转变为与新橡胶混合、加工 减小尺寸并降低交联密度。然而，这种反应主要发生
并再次硫化的过程均称为再生或回收。回收具有很高 在橡胶颗粒表面，因此这种技术属于橡胶表面活化现
的回收橡胶废料的潜力，因为它可以打破起始的永久 象，并不适用大块胶脱硫。
三维网络，并充分降低分子量，以实现废橡胶的可塑 另一种脱硫技术是高压高温烧结（HPHTS），它
性和再加工。然而，回收大多会导致降解，橡胶骨架 允许通过施加热量和压力来回收硫化橡胶粉末。施加
上碳-碳（C—C）键的裂解使其无法重新获得初始大 的压力压缩了颗粒并增加了颗粒间的接触，而80℃至
分子。因此，更需要脱硫来选择性地裂解分子间硫化 240℃的温度促进了交联键的断裂。这反过来又在颗粒
物，如碳硫（C—S）和/或硫硫（S—S）键，在不涉 界面形成新的共价键，从而将颗粒烧结成一个整体。
及主链断裂和聚合物降解的情况下分解三维网络。 研究人员发现，烧结橡胶的机械性能与传统制造的橡

3.1 机械热裂解-机械脱硫 胶相当。
热机械脱硫是工业上应用最广泛的脱硫方法。橡 3.2 超声波脱硫
胶屑受到内部摩擦和外部来源带来的机械剪切和高温 超声波脱硫是最方便的脱硫方式之一，因为它允
（约200℃）。可以在研磨之前或研磨过程中加入水、 许高度脱硫和精确控制脱硫剂的性质。这种类型的脱
油、己烷或超临界流体等溶剂，以促进研磨过程，溶 硫是快速的，并且不涉及化学溶剂。然而，它需要专
解小链并使橡胶膨胀。 门的技术设备，这阻碍了它的大规模应用。
近几十年来，人们对热机械脱硫技术进行了大量 超声波方法利用高频的机械波在介质中产生拉压
研究，因为这种技术通常能产生较高的脱硫产量。最 应力和空化气泡，从而提供足够的能量来破坏C—S和
常见的机械和热机械脱硫技术可分为间歇式混炼或连 S-S键。然而，在压力和温度下，超声波也可能破坏碳
续式挤压，但也有其他设备被尝试使用。 主链，这就是为什么必须仔细选择测试条件的原因。
基于分批密炼机的脱硫相对简单、成本低且环境 3.3 微波脱硫
友好，通常在没有外部加热或化学品的情况下进行。 微波脱硫利用微波辐照激发分子，从而提高温度
密炼机分为（i）开放式、双辊开炼机或Brabender密炼 并诱导交联断裂。虽然微波工艺不能在生产过程中实
机，以及（ii）封闭式密炼机、Lancaster-Banbury密 施，但它仍然是研究最广泛的脱硫技术之一。
炼机。采用强力机械剪切法对碎橡胶进行脱硫处理， 3.4 超临界溶剂
温度可达250℃。为了防止聚合物链的过度加热和降 超临界状态是具有共存的气相和液相的特定聚
解，最近提出了一种技术，该技术涉及水冷双辊开炼 集。由于不存在液相/气相边界，超临界流体（SCF）
机来对填充炭黑的天然橡胶进行脱硫。然而，最终的 没有表面张力，表现出与液体相似的溶剂性质，并具
脱硫程度非常低：在20%和37.8%之间。 有与气体相似的性质。因此，它们可以溶解溶质，与
最常见的机械脱硫是Ficker法，或单/双螺杆挤 普通气体混溶，并可以穿透固体中的孔隙。超临界流
出机法。该技术被广泛使用，因为挤出机在橡胶制造 体呈现液体状密度；但是它们的粘度和扩散性介于气
中是常见的且容易获得的，并且允许连续的高产率脱 体和液体的粘度和膨胀性之间。
硫。在许多将工艺参数与脱硫质量和产量相关的研究 超临界二氧化碳由于其化学活性低、无毒、不易
工作中，以及响应面法（RSM）中，都强调了优化螺 燃、成本低，是一种创新的绿色脱硫介质。其低温、
杆速度和筒体温度对正确脱硫的重要性。交联断裂的 低压临界点（约31.1℃和7.4MPa）允许使用简单的设
选择性随着温度的升高而降低，随之而来的是C-C键 备；并且通过释放压力可以容易地去除过量的scCO 2 。
断裂的增加和再硫化物的机械性能的降低。因此，在 scCO₂的作用尚未完全了解，但它可能与硫化橡胶的膨
适度的操作条件下，脱硫的质量会提高。 胀有关。由于scCO2会拉伸硫化物连接，使其更容易

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