Page 132 - 《橡塑技术与装备》2026年3期

橡塑技术与装备
HINA R&P TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

脱硫需向材料施加能量，以完全或部分破坏硫化过程 原料回收似乎是聚合物实现原始单体回收的终极
中形成的三维交联网络。该过程难以实现，因为断裂 目标。对于某些纯聚合物而言这似乎可行 ；但对于橡
S—S 键和 C—S 键所需能量（分别为 227 和 273 kJ/ 胶等复杂产品混合物（其中大部分用于制造轮胎），
mol）较低，但接近断裂 C—C 键所需能量（348 kJ/ 目前尚无法实现原料回收至异戊二烯及其他组分的过
mol）。 程。然而，一种逆向硫化工艺（称为脱硫）使弹性体
脱硫过程的选择性越高，材料的机械性能越好。 材料重新具有可熔性和可加工性，为将废旧轮胎橡胶
科学家们开发了一种工具，用于研究硫化橡胶网链中 （ELTs）回收再利用制成高附加值材料和产品提供了
网链破坏的机制。因此，橡胶的可溶（溶）部分随剩 途径。通过脱硫处理，天然橡胶和合成橡胶可以得到
余不溶（凝胶）部分测得交联密度的增加而增加的速 部分替代和节约，从而带来多重经济和环境效益。
率，对于碳－硫键和碳－碳键的断裂是不同的。因此，
通过对脱硫橡胶样品进行溶部分和交联密度的测量， 6 轮胎回收过程通常如何运作？
可以指示网络破坏的主要机制。 轮胎被应用于各类车辆。使用数年后，因胎面磨
关于使用寿命，轮胎可分为两类 ：可重复使用轮 损和 / 或在反复受力及环境因素影响下变得脆裂，需
胎和不可重复使用轮胎。那些因严重损坏、结构变形 要更换。翻新主要适用于卡车轮胎，而乘用车轮胎多
或高度退化而无法翻新的轮胎，是 ELT （End-of-Life 为一次性使用。报废轮胎主要通过两种途径回收 ：材
Tires，废旧轮胎）回收的原材料。 料回收或能源回收。报废轮胎的热值接近煤炭，常用
在脱硫过程中，废旧轮胎通常被加工成胶粉 于造纸厂和水泥窑。通过热解可制取油料，但此过程
（GTR），可嵌入橡胶沥青、沥青、水泥、混凝土、瓷砖、 往往导致大量排放。另一种可能的用途是油污修复。
隔热隔音材料等。然而，将未经处理的胶粉直接混合 材料回收需要对报废轮胎进行颗粒化处理。 研磨工
到（弹性体）基质中会大大降低其机械性能，因为交 艺涵盖常温、湿法及低温处理。多数轮胎回收技术涉
联橡胶颗粒的界面粘附性和分散性较差。使用双螺杆 及金属与纺织（帘布）材料的分离，并通过研磨过程
挤出机进行热机械脱硫被证明是最实用的方法，因为 显著缩减轮胎尺寸。在研磨过程中，通常可获得几万
这种机械在聚合物工业中应用广泛。此外，在挤出机 分之一英寸或更小的颗粒，其温度可能低于轮胎中聚
方面，其可扩展到工业规模似乎是最佳解决方案。对 合物在室温下的玻璃化转变温度（即低温研磨）。所
于热化学挤出，使用超临界二氧化碳（scCO₂）显示 得粉末可作为填料使用，例如用于新轮胎化合物中，
出优势。二氧化碳化学无毒、惰性、不易燃且价格低 但只能少量使用。为了提高新橡胶化合物与 ELT 粉
廉，其临界点易于达到（31.1 ℃和 7.38 MPa）， 且 末之间的相容性，必须通过破坏三维交联网络，或至
脱硫橡胶中残留的超临界二氧化碳可轻易排放到环境 少通过改性颗粒表面来对 ELT 粉末进行脱硫。
中。 双螺杆挤出法是机械脱硫处理废旧轮胎在聚合物
行业中最实用的方法。该工艺无需化学试剂和加热，
5 如何在工业中实施真正的废旧轮胎回 可实现工业规模生产。采用超临界二氧化碳 (scCO₂)
收机制，包括脱硫处理？ 可使橡胶膨胀并拉伸长分子链间的交联结构 ；二氧化
随着全球人口持续增长，自 20 世纪 50 年代以来， 碳具有化学惰性、无毒、不可燃、成本低廉且环保的
热塑性塑料、热固性塑料和弹性体等聚合物的消费量 特性。该工艺可获得优质橡胶，挤出机每小时可处理
呈现显著增长态势，其中热塑性塑料占据绝对主导地 0.5~3 t 废旧轮胎，三班制年处理量达 18 000 t，相
位。2022 年全球塑料产量达到惊人的 4.003 亿 t，较 当于约 150 万条废旧轮胎。脱硫橡胶可制成颗粒，与
上年增长约 1.6%，这一增长态势在经历全球疫情及 沥青混合用于道路橡胶化，或作为模塑或挤出产品的
政治经济动荡的背景下尤为显著。自 20 世纪 50 年代 聚合物母料。
以来，塑料产量持续攀升，其生产规模与市场份额不
断扩大。然而，由于回收塑料制品（如水瓶）的压力 7 EcoUS 实验室研究成果
日益增大，这种历史性的稳定年增长率在未来几年将 EcoUS 开发了从含橡胶产品（如轮胎）中回收
趋于平缓。 橡胶的技术 ；对回收橡胶进行脱硫处理 ；对脱硫橡胶

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