Page 40 - 《橡塑智造与节能环保》2025年3期

技术与装备

用碳化大豆壳替代胎侧炭黑

章羽 编译
( 全国橡塑机械信息中心， 北京 100143）

炭黑是橡胶加工的主要填料，因为它具有优异的 冷却后，再次研磨CSH，并在甲苯中漂洗一小时
补强性，比重低于大多数矿物填料，并且由于表面活 以去除残留油脂，然后过滤并干燥72 h。对CSH进
性高而具有优异的分散性。炭黑顾名思义是一种从碳 行了炭黑特性、DBP吸收（ASTMD2414）、pH值
氢化合物石油燃烧中提取的工业产品，由于原料来自 （ASTMD1512）、炭黑分型（ASTMD3849）、
石油，炭黑的价格与石油成本挂钩，这导致了近年来 密度（ ASTMD 297 ）、改良筛残留物和氮吸附
的市场波动。炭黑被认为是一种致癌物质，因为它的 （ASTMD6556）测试。将试品混入示范胎侧配方
表面含有多芳烃(PAH)。炭黑的生产会造成氮氧化物和 中，并与N774进行对比，评估其MDR流变性能
硫氧化物形式的空气污染，其允许排放量受到美国环 （ASTMD5289）、未老化物理性能（ASTMD412）、
保署的管制。鉴于炭黑行业面临的诸多挑战，许多制 硬度性能（ASTMD2240）、比重（ASTMD792）、粒
造商都在寻找具有类似加固性和易用性的可持续填料 度仪（ASTMD7723）和撕裂模C（ASTMD624）。
替代品。 1.1 实验1：讨论与结果
大豆皮是大豆收获后剩下的植物下脚料，通常被 大豆壳颗粒、磨碎的大豆壳和碳化后的CSH的图
丢弃到垃圾填埋场或用作低成本动物饲料的填充物。 片见图1-6。在碳化和漂洗过程中，大豆壳的质量减少
因此，在工业应用中使用大豆皮不会像其他可持续选 了60%。对CSH进行了ASTMD2414DBP吸收测试，数
择那样影响人类的食物供应。它还能阻止大豆壳被填 据见表1。
表1 DBP吸收情况
埋，因为大豆壳在分解过程中会产生甲烷；它还能为
N774 CSH
大豆种植者提供额外收入。2023年6月，炭黑的成本为 DBP 吸收量 cm /100 g 73.0 23.2
3
每吨1,960美元，而豆壳的成本为每吨165美元。
对追求可持续原材料最感兴趣的公司是那些面向
普通消费者销售的公司，如汽车和轮胎公司、制鞋公
司、体育用品制造商以及屋顶和地板公司。面向普通
消费者销售的公司希望增加可持续或可回收成分，从
而在竞争中占据优势，因为许多人都在寻找减少化石
燃料对环境影响的方法。这些公司正在寻找替代合成
原材料的可持续或可回收材料，以提高市场竞争力。
研究人员对碳化大豆壳（CSH）的概念进行了探
讨，发现在不添加任何油的开炼机混炼的普通NR配方
中，CSH可成功替代25%的N550。本文评估了CSH作
图1 大豆壳
为700系列炭黑的部分替代品在示范胎侧配方中的应
用。
“DBP吸收是一种用于表征炭黑结构的测试。团
聚体的几何形状越复杂，其结构就越高。结构与加工
1 实验
性能有关，结构较高的炭黑往往具有更好的分散性。
将大豆壳用高速磨碎机磨碎，然后在真空条件
N774炭黑的结构远高于CSH炭黑。事实上，CSH炭黑
下，使用金属夹具在350 ℃的氮气环境中热解3h。

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