Page 66 - 《橡塑技术与装备》2023年6期

橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

超声波脱硫新工艺制备轮胎胶粉

再生胶及其性能研究

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1
张小萍 1,2 ，韦帮风 ，张航天 ，寇振扬 1
(1. 徐州工业职业技术学院 , 江苏省橡胶循环利用工程技术研发中心 , 江苏 徐州 221140 ；
2. Department of Polymer Engineering, The University of Akron, Akron, OH 44325-
0301, USA ；
3. 徐州徐轮橡胶有限公司，江苏 徐州 221011)

摘要 ： 采用负载超声波发生装置的同向旋转双螺杆挤出机对 40 目废旧轮胎胶粉（GTR）进行超声波脱硫，对比研究了不施加
超声波及不同超声波振幅作用下脱硫 GTR（DGTR）的凝胶含量、流变性能、硫化特性以及 DGTR 硫化胶的力学性能。结果表明，
在 13 μm 超声波振幅作用下得到的 DGTR 的凝胶含量、黏度及储能模量最低，说明在该条件下交联键断裂数量最多，脱硫程度最
高 ；在 8 μm 超声波振幅作用下得到的 DGTR 脱硫程度最低，但在相同硫化配合剂用量下其硫化胶的拉伸强度和拉断伸长率最高，
分别为 8.26 MPa 和 192%。
关键词 ： 超声波脱硫 ；轮胎胶粉 ；凝胶含量 ；流变性能 ；硫化特性 ；力学性能
中图分类号 ： TQ336.1 文章编号 ： 1009-797X(2023)06-0018-06
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2023.06.005

橡胶材料由于其独特的高弹性，为我国及世界工 的机械剪切力及热的作用，便能实现对橡胶的常压连
业的发展做出了突出贡献，被誉为 “ 第四大战略资源 ”。 续化脱硫，是目前最具发展前景的橡胶绿色再生方法
与此同时，我国橡胶工业的发展，也面临着一些亟待 [8] 。本工作主要使用最新研发的负载超声波发生装置
解决的难题。一方面，橡胶资源紧缺，自给率低 [1~2] ； 的双螺杆挤出机，对 40 目废旧轮胎胶粉（GTR）进
另一方面，大量的废橡胶资源未能有效利用，且破坏 行了超声波脱硫，对比研究了有无超声波条件下脱硫
生态环境 [3] 。废橡胶的再利用主要包含以下 5 种途径： GTR（DGTR）的加工工艺性能及物理机械性能。
燃烧产能、热裂解、轮胎翻新、生产胶粉和再生胶 [4] ；
其中，生产再生胶是当前最为科学、合理的途径，也 1 试验部分
是在国内应用最为广泛的一条途径。它将废旧橡胶破 1.1 主要原材料
碎成胶粉，再利用化学助剂或采用一定的物理或生物 GTR，40 目，由轿车胎或卡车胎制备而得，主要
的手段，破坏掉橡胶分子的三维网状结构，使橡胶恢 成分为天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、炭黑、无机
复到可以重新加工利用的状态，进而实现废旧橡胶的 添加剂及加工油，美国 Rondy 有限公司产品 ；硫磺、
循环利用。 氧化锌、硬脂酸、N— 环己基 —2— 苯并噻唑次磺酰
超声波脱硫是一种通过建立超声波发射场引起高 胺（CBS）均为美国 Akrochem 有限公司产品。
频伸缩振动以产生较高能量，来选择性断裂硫化胶的
C—S 键和 S—S 键，进而达到再生目的的一种绿色、 作者简介 ：张小萍（1984-），女，硕士，讲师，主要从事
低碳、环保的橡胶工业化脱硫方法 [5~6] 。该脱硫工艺 胶粉超声波脱硫技术及其在橡胶制品中的应用研究工作，已发
表论文 20 余篇，授权发明专利 10 余项，获省部级奖励 4 项。
采用负载超声波发生装置的双螺杆挤出机，通过对超
基金项目 ：江苏省高校优秀中青年教师境外研修项目 ；徐
声波能量、螺杆结构、螺杆转速、脱硫温度等脱硫工 州工业职业技术学院高水平院校建设专项（XGY2020HA02）；
艺参数的控制，实现对废旧胶粉的脱硫再生 [7] 。该脱 江苏省高职院校青年教师企业实践培训项目（2022QY
SJPX101）。
硫工艺无需添加化学脱硫剂，仅依靠超声波及挤出机
收稿日期 ：2023-01-06
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·18· 第 49 卷 第 期