Page 69 - 《橡塑技术与装备》2023年6期

理论与研究 张小萍 等·超声波脱硫新工艺制备轮胎胶粉再生胶及其性能研究
超声波作用下制得的 DGTR 的储能模量与角频率的关
系。可以看出，随着角频率的增加，DGTR 的储能模
量 G´ 逐渐增加 ；而随着超声波振幅的增加，DGTR
的储能模量则先增加后逐渐降低 ；当超声波振幅为 8
μm 时，所得 DGTR 的储能模量最高，说明 DGTR 的
弹性高，脱硫程度低 ；当超声波振幅为 13 μm 时，所
得 DGTR 的储能模量最低，由此说明在该超声波振幅
下交联键断裂数量最多，会产生更多的二维线性高分
子，因而 G´ 下降，DGTR 的弹性下降
图 5 DGTR 的储能模量与角频率的关系
图 6 所示为在 90 ℃下未施加超声波及不同振幅
超声波作用下制得的 DGTR 的 tan δ 与角频率的关系。
可以看出，当未施加超声波时，DGTR 的 tan δ 最低 ；
当超声波振幅达到 10 μm 及 13 μm 时，DGTR 的 tan
δ 相当，达到最高。
图 6 DGTR 的损耗因子与角频率的关系
以上 DGTR 的凝胶含量及流变性能测试结果表
明，当超声波振幅为 8 μm 时，DGTR 脱硫程度最低，
低于未施加超声波条件下的脱硫程度 ；随着超声波振
幅的进一步增大，超声波作用增强，DGTR 脱硫程度
年
2023 第 49 卷
增加，当超声波振幅为 13 μm 时，DGTR 的脱硫程度
最高。为何在超声波振幅为 8 μm 时 DGTR 的脱硫程
度最低？鉴于 GTR 在脱硫过程中机筒部分位点的实测
温度高于试验前的设定温度，而温度会在一定程度上
会影响 GTR 分子热运动活性，并影响 GTR 受到的螺
杆剪切作用力，因而下文给出了 GTR 在脱硫过程中挤
出机机筒不同位点的实测温度并分析了其可能的影响。
2.4 机筒温度
[7] 。 图 7 所示为 GTR 在脱硫过程中挤出机机筒不同位
点的实测温度，位点 1 至位点 6 均匀分布在挤出机机
筒上，其顺序为从挤出机入口至口模 ；其中超声波发
生装置的位置介于位点 3 与位点 4 之间，靠近位点 4 ；
在超声波发生装置部位，设计有 30 ℃的恒温水装置
冷却超声变幅器，压缩空气冷却转换器，以保护超声
波发生装置。
从图 7 可见，在未施加超声波时，GTR 喂入挤出
机后，机筒内实测温度迅速升高，位点 2 及位点 3 处
的温度从设定的 170 ℃分别升高至 201 ℃及 205 ℃，
位点 5 处的温度升高至 181 ℃。在未施加超声波条件
下，GTR 在机筒中主要受到热氧以及螺杆的剪切作用
以产生一定程度的脱硫。当施加 5 μm 较低强度超声
波时，机筒各位点的实测温度与未施加超声波时相当；
当超声波振幅增加至 8 μm 时，位点 2 与位点 3 处的
温度从设定的 170 ℃分别升高至 206 ℃及 216 ℃，
GTR 在机筒中受到超声波、热氧及螺杆的剪切作用，
但由于此时的机筒温度显著高于未施加超声波条件下
的温度，GTR 的分子热运动加剧，体系黏度下降，导
致 GTR 受到的螺杆剪切作用力减弱，GTR 在超声波、
热氧及减弱的螺杆剪切力三方面因素的共同作用下产
生一定程度的脱硫 ；在该条件下，GTR 虽然受到一定
强度的超声波脱硫作用，但其显著减弱的螺杆剪切作
用对 GTR 的脱硫影响更大，因而 8 μm 超声波振幅作
用下的 DGTR 的脱硫程度最低。
当超声波振幅分别设定为 10 μm 及 13 μm 时，
GTR 受到的超声波脱硫作用增强 ；其次，以上条件下
位点 2 及位点 3 处的温度也明显低于未施加超声波条
件下的温度，GTR 受到的螺杆剪切作用更强 ；因而其
综合作用效果表现为，GTR 在 10 μm 及 13 μm 超声
波振幅作用下获得了更高的脱硫程度。
2.5 DGTR 混炼胶的硫化特性
由图 8 可以看出，对于未施加超声波及不同振幅
超声波作用下所得 DGTR 的混炼胶而言，在 160 ℃条
·21·