废胶粉的脱硫再生研究进展

络 ，从而 获得 性能 十分 接 近原橡 胶 的再 生 胶 。 由
于炭黑 具 有较 强 吸 收微 波 的 能 力 ， 此认 为炭 黑 因
用 于轮胎 、 胶鞋 、 沥青 改性 等方 面 。 ］
废胶 粉 的再生 方 法 可 分 为 物理 再 生 、 学 再 化 生 和微 生物 脱硫 再 生 ｌ ］ ３ 。本 文综 述 废 胶 粉 的再 生方 法及 其应 用进 展 。
微 波场 的摆 动受 到 干 扰 和 阻碍 ， 而在 极 性 基 团 从
作者简介 ： 肖大 玲 （ ９ １ ） 女 ， 北 鄂 州 人 ， 京 橡 胶 工 业 １８ ， 湖 北 研 究 设 计 院工 程 师 ， 士 ，橡胶 工业 》轮 胎 工 业 》 志 编 辑 。 硕 《 《 杂
超 声波 脱硫 是利 用其 声空化 作用 将能量 集 中 于分子 键 的局部 位 置 ， 种 局 部 能量 会 破 坏 硫 化 这 胶 中能 量 比 Ｃ Ｃ 键 （ 能为 ３ ０ｋ ｍｏ ） — 键 ７ Ｊ・ ｌ 低
为 １ ０和 ３ — Ｓ 键 的 弹性常 数介 于两 者 之 间 ， ０ ，Ｃ
因 此 高 剪 切 诱 导 产 生 的 弹 性 能 量 就 会 集 中 于 ｓ ｓ 键 ， 而 达 到 交 联 键 选 择 性 断裂 的 目的 。 — 从
该方法 适 用 于 Ｅ Ｄ 硫 化 胶 的 脱 硫 再 生 ， Ｐ Ｍ 且
硫 化胶 三维 网络结 构 ， 而不使 大分 子键 断裂 。
在 最 早 关 于 利 用 超 声 波 进 行 脱 硫 的 研 究 中ｌ ， ｇ 无论 是极 性或 非极 性硫化 胶 ， ］ 当受 到频 率为
ｆ
旦 ～
ｌ
ｌ
５ Ｈｚ 功率为 ５ ０Ｗ 的超声 功率发 生器 发 出 的 ０ｋ 、 ０
生等。
关键 词 ： 胶 粉 ； 理 脱 硫 再 生 ； 学 脱硫 再 生 ； 生 物 脱 硫 再 生 废 物 化 微
中 图 分类 号 ： ＴＱ３ ０ ５ ； ３ ． ６ ＴＱ３ ３ ９ ３．９ 文 献 标 志 码 ： Ｂ 文章 编 号 ： ０ ６ ８ ７ （ ０ ２ ０ — ４ ５ ０ １ ０ — １ １ ２ １ ） ８０ ５ ７
大多数 橡胶 和 弹性 体 在射线 作 用下发 生结 构 化交 联反 应 ， 有 极少 含 叔 碳 原 子基 团结 构 单元 只
的胶种 ， 丁基橡 胶 （Ｉ 和 ＩＲ硫化 胶 等在 高 能 如 ＩＲ） Ｉ
辐 射 场 下 呈 现 降 解 反 应 。 Ｉ 一 般 用 于 硫 化 胶 Ｉ Ｒ
Ｅ ＤＭ硫 化胶 未见超 声 波脱硫 再 生报 道 。 Ｐ
再生胶 性 能与 辐 照 剂 量 有关 ， 随着 辐 照 剂 量 的增 大 ，Ｉ 再 生 胶 的 可 塑 性 提 高 ， 伸 强 度 减 ＩＲ 拉 小 ， 断伸 长 率 为 ４ ０ ～ ５ ０ 。 因此 ， 用 电 拉 ６ ６ 采
图 ２ 动 态 脱 硫 反 应 器
子束 再生 法需 控 制 辐照 剂 量 ， 能 使再 生胶 的物 才
热 和压力 条件 下这 些键 不容 易选 择性 地 断裂 。然
而 Ｃ Ｃ ， Ｃ Ｓ 和 Ｓ ＿ 键 的 弹 性 常 数 相 差 — — ＿Ｓ
明在低 功率 阶段 ， 超声 波 功 率 的增 大促 进 了硫 化
作用。
１３ ． 电子 束
较 大 ，ｃ —ｃ 和 ｓ ｓ 键 的弹性 常数 相 对 值分 别 ＿
但 增 大到一 定值 后 ， 硫度 反而 减小 ， 脱 即脱 硫度存
１ ４ 剪 切 场 连 续 再 生 ．
使用 挤 出机对 废 旧胶料 进行 动 态脱硫 生产 再 生橡 胶 的技 术被 称 为 连 续 橡 胶 回收技 术 （ 可 称 也
为 剪 切 场 连 续 再 生 ）】 Ｃ ｃ 键 的 键 能 与 ｌ 。 ～
１ ２ 超 声 波 ．
微 波再 生法 是一 种 非 机 械 物 理方 法 ， 在微 波 场 中橡 胶分 子 网络 中极 性基 团 因迅速 改变 自己的
方 向而 不停摆 动 ， 由于 其 自身 的热 运 动 和 相邻 但
分 子 间的相 互作 用 及 分 子运 动 的惯 性 ， 分 子 随 使
ห้องสมุดไป่ตู้
法使 用 的生 产设 备费用 少 ， 生产成 本低 ， 有一 定 具
经 济性 引。
一
粉 中橡胶分 子 为三维交 联 网络 ， 表面 活性 低 ， 与橡
胶 的结合力 差 ， 掺进橡 胶 中不易 分散 ， 导致 胶料 加
般认 为 微 波 再 生 只 适 用 于极 性 橡 胶 硫 化
工性 能和 物理性 能较 差 ， 限制 了胶粉 在 橡 胶 中的
１ 物 理 脱 硫 再 生
填充硫 化胶 的微 波再 生效 果较 好 。但赵树 高 等［ ７ ］ 进行 了炭 黑和 白炭 黑分别 填充 非极 性硫 化橡 胶 的
微波 脱硫 研究 ， 结果 发现 胶粉 的粒 径越 大 ， 硫效 脱
果越好 ， 天然橡 胶 （ ） 化胶 粉 的脱 硫效 果 优于 ＮＲ 硫
性的。
精 ｑ 炼
成 品再 生 胶
炼 —— 压 ——计 —— 赢 片 量
Ｊ 再 ｌ ～ 毕
图 １ ＩＲ脱 硫 再 生 工 艺 流 程 Ｉ
再生 胶胶 料生 产 ６ ５ — １ ． ０ ６规 格 内胎 ， 性能 完全 满 足要 求 。此 外 ， 生 Ｉ 三 元 乙丙 橡 胶 （ Ｐ Ｍ） 再 Ｉ Ｒ／ Ｅ Ｄ 并用 已成 功制 备 防水 卷 材 。 电子束再 生 Ｉ 技 术 是 冷 加 工 工 艺 ， 程 中 Ｉ Ｒ 过 不产 生废料 ， 存 在 热加 工 工 艺 带 来 的环 境 污 染 不
粒 径为 ３ ～５ｍｍ 的废胶 粉在频 率 为 ９ ５ＭＨｚ １ 的 微 波场 中辐 射 ５ ｍｉ ， 可 充 分 破 坏硫 黄 交 联 网 ｎ即
最大 限度保 持 橡胶 的原 有 性 能 ， 即破坏 胶 粉 中 的
交联 键 和三维 交联 网络 结 构 得 到再 生 胶 粉 ， 同 但 时需 减少 橡胶 分子 主链 的断裂 。再 生胶 粉广 泛应
４６ ５
轮 胎 工
业
２ １ 年第 ３ ０２ ２卷
的 （ Ｓ 键 （ 能 为 ３ ０ｋ ｍｏ ） ｓ Ｓ 键 键 １ Ｊ・ ｌ 和 ＿
废 旧橡 胶
液 氮］ 琐 冷— 碎 — — 细 碎② — 叶 细 燥
（ 能 为 ２ ０ｋ ｍｏ ） 从 而有 选 择 性 地 破 坏 键 ７ Ｊ・ ｌ ，
第 ８ 期
肖大 玲 等 ． 胶 粉 的 脱 硫 再 生 研 究 进 展 废
４５ ５
废 胶 粉 的 脱 硫 再 生 研 究 进 展
肖大 玲 ， 淑 华 吴
（ 京 橡 胶 工 业 研 究 设 计 院 ， 京 １０ ４ ） 北 北 ０ １ ３
摘 要 ： 合 近 年 来 废 胶 粉脱 硫 再生 的研 究 成 果 ， 述 了废 胶 粉 脱 硫 再 生 的 机 理 、 术 和 方 法 ，重 点 介 绍 了 物 理 脱 结 综 技 硫 再生 、 学 再 生 剂 脱 硫 再 生 和 微 生 物脱 硫 再 生 方 法 。物 理 脱 硫 再 生 包 括 微 波 、 声 波 、 子 束 、 化 超 电 剪切 场 连 续 再 生 和 远 红 外线 再 生 ； 学 脱 硫 再 生 剂 包 括 无 机 化 合物 、 机 化 合 物 、 ｅＬｎ 化 有 Ｄ — ｉｋ和 ＲＲ ； 生 物 脱 硫 再 生 包 括 硫 杆 菌 、 母 菌 再 Ｍ 微 酵
超 声波 作用 ２ ｎ后 ， 料 的三维 网络 结构 出现 Ｏｍｉ 胶 变 化 ，Ｃ Ｓ 键 和 Ｓ 一 键 断裂 ， — ＿Ｓ 而 Ｃ 键 则 保存 完 好 ， 现 了硫 化胶 的脱 硫 。并 且 将脱 硫 后 实 的橡胶 重新 加工 硫 化 发 现 ， 脱硫 后 再 硫 化 的橡 胶 具 有 与原橡胶 相 似 的性 能 ， 其生 产 过 程 是 间断 但
丁苯 橡胶 （ Ｂ 硫 化胶 粉 ， Ｓ Ｒ） 白炭 黑填 充 硫 化 胶 的 脱硫 效果 好 于炭黑 填充 硫化 胶 。
１ １ 微 波 ．
肖鹏 研究 发 现废胶 粉在 微波 辐射 过程 中发
生脱 硫 现象 而活 性 大 大增 强 ， 胶 粉 在 沥 青 中 的 废 颗粒 形 貌显得 更 加蓬松 ， 网络结构 更加 均匀 致密 ， 膨胀 体 积更 加 明显 ， 性 沥 青 的热 稳 定 性 得 到 明 改 显 的改 善 。
问题 。
Ａ．． ｓｙ ｖ等 ” 最 先 尝 试 在 挤 出 机 机 头 Ｉ Ｉａ ｅ 上 安装 超 声 功 率 发 生 器 来 实 现硫 化 胶 的连 续 脱
硫 。在 对未 填充 ＮＲ硫 化 胶 进行 脱 硫 试 验 中 ， 发 现 在 初始 阶段 ， 大超 声 波 幅值 时 ， 硫 度增 大 ， 增 脱
应用 。因此 ， 须对 轮胎胶 粉进 行改 性 ， 必 改性 的直 接 目标是恢 复 橡胶 的流 动 性 和 可加 工 性 ， 以达 到
胶 ， 罗鹏 等＿ 的 研 究 表 明 ，炭 黑填 充 硫 黄 硫 化 但 ６
的极性 和非 极性 废 橡 胶 都 可 采 用微 波 辐 射 再 生 ，
度 极低 ， 学性 质稳定 ， 化 因此不 能采 用常用 的方 法 脱硫 再生 。电子束 辐照 法是利 用 Ｉ Ｉ Ｒ独 有 的对 射
线 敏感 性特 征 ， 助 电子加 速器 的高 能 电子束 ， 借 对
其 产 生 化 学 断 键 —— 解 聚 效 应 ， 而 获 得 再 生 。 从
ＩＲ 再 生 胶 工 艺 流 程 如 图 １所 示 。 Ｉ
借助 于远 红外线 使 废 胶 粉 氧化 断 链 ， 通 过 炼 胶 再
２ ２ 有 机 化 学 试 剂 ．
Ｃ Ｓ 键 相 差 ６ Ｊ・ｔｏ一 ， Ｓ Ｓ 键 相 差 — Ｏｋ ｏ ｌ 与 — １ ０ｋ ｔｏ ， 者 的 键 能 相 差 不 大 ， 此 在 加 ０ Ｊ・ ｌ 三 ｏ 因