Page 47 - 《橡塑智造与节能环保》2025年8月

节能环保新技术与产品

性能与原生橡胶相似。 表 1 硫化橡胶和废橡胶的再生 / 脱硫化方法
方法 加工基础
通过脱硫化工艺获得的再生橡胶具有良好的混
化学 通过脱硫化剂进行交联断裂
炼和再硫化相容性，其流变学和力学性能与天然橡胶 物理 热力学 热诱导交联断裂
超声波 通过超声波能量进行交联断裂
（NR）相似。在典型的传统脱硫化工艺中，橡胶硫化 机械 剪切诱导交联断裂
微波 通过微波能量进行交联断裂
体的交联断裂可能通过热、化学或热化学方法实现。 微生物学 微生物 微生物降解
化学脱硫化最适合处理废橡胶，如报废轮胎。 热化学 在高温下进行的靶向化学反应
组合 热机械 热和剪切诱导的交联断裂
然而，多位研究人员指出，在该过程中使用化学 机械化学 剪切和化学脱硫化

试剂和化学脱硫剂时会产生二次污染。然而，有假设
脱硫橡胶硫化物展现出较短的硫化时间（t s ）、较低
认为，超临界二氧化碳（scCO 2 ）作为替代化学脱硫化
的拉伸强度、断裂伸长率、阻尼系数（tan δ）以及分
反应介质，使该方法具有环保性。
子量（Mw），但其玻璃化转变温度（T g ）却更高。因
2.1 超临界流体
此，在工业生产中，通常采用相对较低的再生橡胶比
温度和压力均高于临界点的物质被广泛应用于许
例（1 %至10%质量分数）来制造新的橡胶产品。
多重要的工业过程。例如，超临界水被用于从木质生
通常情况下，脱硫化橡胶硫化物的性能与未硫化
物质中生产燃料气体。废弃轮胎侧壁橡胶的脱硫化过
橡胶硫化物的性能极为相似，前提是在回收过程中橡
程采用超临界乙醇进行。在所有超临界流体中，二氧
胶的主链结构未发生显著变化。这一结果是通过在超
化碳（CO 2 ）是最常见且首选的，尤其适用于橡胶硫
临界二氧化碳（scCO 2 ）环境中使用反应器或高压釜进
化物的脱硫化，因为它是一种优秀的橡胶材料溶剂，
行热化学脱硫化而实现的，通过提供必要的热量来激
成本低廉，且具有相对实用且易于操作的临界点（约
活脱硫化剂，从而加速脱硫化进程。多位研究人员指
31.1 ℃和7.38 MPa）。此外，超临界二氧化碳是一种
出，在超临界二氧化碳中进行热化学脱硫化时，所采
安全的反应介质，具有不燃、惰性和无毒的特性，适
用的较高温度对橡胶主链会产生轻微的负面影响。另
用于热化学脱硫化过程。为了使超临界二氧化碳脱硫
有研究人员报告称，采用机械化学和热机械回收方法
化过程完全环保且成本效益高，必须仔细评估化学试
处理橡胶时，会带来较为严重的负面影响。
剂和脱硫化剂的有效性与成本之间的关系。尽管研究
人员已成功利用不经济且不环保的商业化脱硫剂在超
4 橡胶硫化物的化学脱硫化
临界二氧化碳中对橡胶硫化物进行脱硫化，但目前仍
传统化学脱硫化旨在尽可能逆转硫化过程，同时
缺乏利用易于获取、低成本、无毒且可生物降解材料
不破坏橡胶主链的键合。在此过程中，单硫键、双硫
在超临界二氧化碳中进行脱硫化的工艺。
键和多硫键的交联结构会被选择性地断裂：脱硫剂仅
用于断裂橡胶硫化体中的硫—硫（S—S）和碳—硫
3 橡胶回收方法
（C—S）键。硫化橡胶中的硫键断裂所需能量相对较
为推动循环经济发展，多年来研究人员致力于研
低，与橡胶主链中的碳－碳（C—C）键相比。各种键
究和开发从废旧轮胎中回收橡胶的多种再生及脱硫工
的能量值如表2所示。
艺。相关研究对这些方法进行了详尽探讨。表1对这些
在工业规模上，使用多种化学试剂从CR中回收橡
方法进行了综合总结。这些方法主要分为三类：物理
胶。这些试剂通常为无机物、有机二硫化物或硫醇，
法、化学法和微生物学法，既可单独使用，也可组合
其在有无机械剪切作用及不同温度条件下的有效性已
使用，以高效实现废橡胶中橡胶的回收。其中，部分
得到广泛研究。
工艺能够在常温或接近常温的条件下进行，而其他工
涉及反应器或高压釜的化学脱硫化过程通常不涉
艺则需在高温环境下操作。
及机械剪切，据报道，该过程对橡胶主链的C—C键几
Abraham 等和 Shi 等对硫化、机械及动态性能的
乎不造成降解，从而获得质量相对较高的回收橡胶。
橡胶回收进行了量化研究。与天然橡胶（NR）相比，

2025年 第8期 总第572期 15