Page 48 - 《橡塑智造与节能环保》2025年8月

节能环保新技术与产品

表 2 硫交联键和橡胶分子中的键能 （scCO 2 ）是一种环保且经济实惠的橡胶回收脱硫化
键类型（单键 / 双键 / . -1
多键） 键能 /(kJ mol ） 交联橡胶中的位置 介质，因为它无害且是一种易于获取的可重复使用气
C—C 348 橡胶分子中的主链 体。此外，使用超临界二氧化碳可节省时间，因为脱
（骨架）键
C—S—C 273 单硫键交联 硫化产物无需与其他回收材料（如工业中常用的有
C—S—S—C 227 双硫键交联
C—Sx—C，其中 x ≥ 2 251 多硫键交联 毒、昂贵且传统的油类或有机溶剂）分离，即可从废
旧轮胎中回收橡胶。
4.1 有机脱硫剂 使用超临界二氧化碳进行脱硫化过程尚未完全理
用于天然橡胶和合成橡胶的有机脱硫剂在市场
解，但许多研究人员已成功将其应用于不同类型橡胶
上已广泛可得，主要用于恢复并提升橡胶的性能。研
硫化物的脱硫化。超临界二氧化碳最初是为二苯基二
究这些脱硫剂对橡胶硫化物脱硫效率的影响，主要关
硫化物（DPDS）脱硫化剂开发的，DPDS是目前从废
注溶胶分数、凝胶分数、交联密度、硫含量、分子量
橡胶中回收橡胶最常用的脱硫化剂。
（Mw）、玻璃化转变温度（T g ）、门尼黏度以及多
拉萨尼采用超临界二氧化碳（scCO 2 ）和二苯
分散指数（PDI）等因素。通过使用这些脱硫剂，能
基二硫醚（DPDS），通过两水平全因子实验设计
够选择性靶向并断裂交联键，从而实现高效的脱硫效
（DOE）研究了从整车轮胎中脱硫化CR的过程。该
果。此外，使用这些脱硫剂，特别是与超临界二氧化
方法旨在确定脱硫化过程中的相互作用、影响该过程
碳（scCO 2 ）结合使用时，回收橡胶的物理性能仅会出
的变量以及如何控制这些变量。回收的橡胶通过测
现轻微的损失。
试交联密度、溶胶分数、凝胶分数和硫含量进行表
脱硫剂通常以0.5%~10%（重量百分比）的用量
征。其中，硫含量反映了DPDS与CR之间的反应；而
与催化剂和再生油配合使用，用于脱硫硫化橡胶。
交联密度、溶胶和凝胶分数则提供了脱硫化程度的信
Abraham等人指出，脱硫化剂可加速并引入新的反应
息。DPDS在scCO2中于最佳温度和压力下成功脱硫化
途径，如自动氧化降解反应。在橡胶回收过程中使用
CR，形成与橡胶链反应的自由基。
的催化剂是化学化合物，即使在小剂量下也有效。为
曼吉利等人使用DPDS作为脱硫剂，研究了来自
了加速橡胶的氧化并提高回收橡胶的塑性，再生油和
整车轮胎的CR交联网络在超临界二氧化碳中的性质。
溶剂也作为自由基接受体，防止在橡胶回收过程中形
这些性质包括溶胶分数、凝胶分数、交联密度、硫含
成凝胶。为了部分替代传统油和溶剂，多位研究人员
量、分子量（Mw）和分子量分布指数（PDI）。类似
建议在热化学脱硫过程中使用经济且环保的溶剂，如
地，李特等人和曼吉利等人观察到，经DPDS处理后，
植物油。
溶胶分数、硫含量和PDI增加，而凝胶分数、交联密
4.2 超临界二氧化碳
度和Mw则减少。脱硫化过程发生，DPDS主要影响
在标准温度和压力（STP）下，二氧化碳通常以
橡胶链的交联网络而非主链。作者还混合并再硫化了
气体形式存在（在空气中）或以固体形式存在，称为
脱硫化CR（T-CR）与原生NR（97.5份/100橡胶 [份]
干冰。然而，当温度和压力升高至或超过二氧化碳的 NR/5份 T-CR、95份 NR/10份 T-CR 和 90份 NR/20份
临界点时，它会进入超临界状态，此时液体和气体
T-CR）并发现，尽管CR中残留的交联网络阻碍了再
共存。在此状态下，二氧化碳变成超临界二氧化碳
硫化过程，但胶料的最终性能仍可接受。
（scCO 2 ），可特别高效地用于辅助橡胶硫化物的脱硫
Liu等人研究了含苯乙烯丁二烯橡胶（SBR）和
化过程。
丁二烯橡胶（BR）的轮胎胎面中CR在超临界二氧化
脱硫化剂通常通过加热激活，尤其是在热化学
碳（scCO 2 ）中的脱硫化过程。与其他研究者不同，
脱硫化过程中；而使用二氧化碳反应介质的反应器或
Mangili等和Liu等人在脱硫化过程中除了考虑DPDS与
高压釜被认为是为该过程提供热量的理想选择。这
CR的质量比外，还考虑了温度、压力和时间的参数。
是因为，与其他超临界流体不同，超临界二氧化碳
脱硫化橡胶产品通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、

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