Page 62 - 《橡塑技术与装备》2024年10期
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橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT
企业带来了 “ 换道超车 ” 良机 [11] 。 裂，造成分子量减小，获再生橡胶性能低于原始生胶。
3 轮胎行业存在问题 （2）脱硫再生过程难以精确控制温度、剪切力等
中国轮胎产品结构大概分全钢胎 ：半钢胎 ：其他 工艺参数且橡胶属于绝缘体热量传输较为困难，故难
品种依次为 45:45:10，双碳背景下 ： 以保证质量稳定性。
（1）中国经济结构迎来重大调整，钢铁、重化工 （3）脱硫再生过程及产品易产生二次污染，能耗
等高耗能产业必将受到发展限制，国内货物运输总量 高，环保性和安全性差。其余如原型利用、再生胶粉、
将随之减少，商用车轮胎尤其是重卡轮胎需求将大幅 再生胶粉、热裂解在中国应用比例较少。
减少 ； 4.1 动态共价交联橡胶的创新应用
（2）环保政策促使中国运输方式将朝 “ 公转铁 ” 从硫化橡胶内部结构源头研究，针对传统橡胶内
和 “ 公转水 ” 方向转变。这将大幅减少对轮胎需求量， 部存在缺陷，行业内研究人员开发并推出热塑性弹性
影响轮胎行业的发展。 体即内部包含两个或多个聚合物相，既具备传统交联
中国橡胶资源严重短缺，大量橡胶资源依赖于进 硫化橡胶拥有的高弹性、耐油性、耐老化等各项优异
口，制约中国轮胎行业发展的老问题即天然橡胶进口 性能，又具备传统塑料拥有的易塑化加工、回收方便
高关税问题，因而中国轮胎企业不得不使用质差价高 等优点，逐渐被应用于绝缘电线、鞋类、医疗器械等
的复合胶、混合胶，这大大增加中国轮胎生产成本， 领域。然其中依靠动态硫化技术制备的热塑性硫化胶
与国际上轮胎企业直接竞争中处于不利地位。同时双 因兼具橡胶与塑料的双重特性而被部分替代橡胶应用
碳背景下，制约中国轮胎行业发展的新问题如人工成 于汽车、建筑和电子等领域。与传统硫化橡胶相比，
本持续上升、能耗及能源价格上升、生产过程及产品 其缺点在于弹性、硬度、耐磨性、高温服役尺寸稳定
环保问题、原材料成本大幅提升等正凸显出来。如何 性、拉伸弹性模量等较差，直接影响应用范围 [17] 。故
破局，提升中国轮胎产品国际竞争力，需持续不断从 需从设计合成起点入手，尽可能避免产生橡胶废弃物，
原材料、轮胎结构、生产工艺与装备、数字化智能化 寻求开发兼具高回弹性、尺寸稳定性、可连续回收新
等方向进行创新发展，并借助中国新能源汽车崛起为 一代热塑性交联橡胶具有重要意义。
契机来实现对国际轮胎企业直接竞争中实现“换道超 近年来，因热塑性弹性体设计结构启发，利用可
车” [12~13] 。 交换动态共价键，并将其引入到传统橡胶材料中制备
出具有可塑加工性的交联聚合物弹性体引起广泛关注。
4 轮胎核心原材料的创新发展 可交换动态共价键指在特定外界（热、光或 pH 等）
传统轮胎在传统橡胶原材料中引入共价交联将聚 刺激作用下，键与键之间可发生断裂 - 重筑的一类共
合物链结合成单个分子三维网络结构的热固性聚合物。 价键。该类共价键相互间可发生可逆交换反应，促使
缺点为传统橡胶原材料中引入共价交联的永久不可逆 热固性聚合物内部的交联网络发生拓扑结构重排，从
的三维网络结构导致其难以再加工和再塑化循环利用 而赋予其新的功能性，如可塑变形、重复加工及自愈
且自然条件下难以降解，持续不断产生存放中占用土 合等 [18] 。如何从根源上解决橡胶材料绿色发展的关键
地、滋生蚊虫、环境污染及引发火灾，造成严重资源 在于开发高值循环利用的新型交联橡胶，而动态共价
浪费、环境污染及安全隐患等问题，被称为继塑料 “ 白 交联橡胶的发展为交联橡胶的高值资源化利用提供了
色污染 ” 外更难治理的 “ 黑色污染 ”，回收和处理技 全新思路，如图 1 所示。
术是环境保护实现可持续发展的重大难题 [14] 。
目前，中国废橡胶循环利用主要包括直接填埋、
原型利用、热能利用、生产胶粉、生产再生胶、轮胎
翻新和热裂解 7 种方式 [15~16] ，其中直接填埋处理方式
因其长期无法被生物降解于 1999 年被欧盟委员会禁
止。生产再生胶是中国废橡胶循环利用最主要方式，
图 1 动态共价交联橡胶兼具热塑性和热固性特点
存在问题 ：
（1）脱硫再生不可避免导致部分碳碳主链破坏断 根据反应机理不同，动态共价键分为解离型和缔
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