再生胶常压连续脱硫工艺

一种多阶螺杆连续脱硫制备再生橡胶的方法摘要环保意识的日益增强和再生资源的需求，推动了再生橡胶的大规模研发和生产。

本研究采用一种多阶螺杆连续脱硫制备再生橡胶的方法，研究了不同脱硫温度、脱硫时间和再生橡胶比例对制品力学性能的影响。

结果表明，最佳脱硫温度为180℃，脱硫时间为40 分钟，再生橡胶比例为20%。

通过优化工艺条件，制议得到具有优良力学性能的再生橡胶制品，达到了与新橡胶相近的性能指标。

关键词：多阶螺杆；脱硫；再生橡胶；力学性能；优化引言橡胶是一种广泛应用的高分子材料，随着近年来环保意识的不断增强和再生资源的需求，再生橡胶的研发与生产日益受到关注。

再生橡胶是通过回收废旧橡胶进行再加工处理，得到具有一定弹性的材料，可以替代一部分新橡胶以达到减少资源浪费和环境保护的目的。

多阶螺杆是一种在高熔度高粘度聚合物生产中广泛应用的挤出装置，其设计结构具有一定优势。

采用多阶螺杆进行连续脱硫处理，可以提高脱硫效率、降低生产成本、改善再生橡胶质量。

本研究旨在通过多阶螺杆连续脱硫制备再生橡胶的方法，研究不同脱硫温度、脱硫时间和再生橡胶比例对力学性能的影响，并通过优化工艺条件，得到具有优良力学性能的再生橡胶制品。

材料与方法1、实验材料再生橡胶：来源于回收废旧轮胎和橡胶制品。

2、实验设备多阶螺杆挤出机：型号XDE 系列，厂家上海东方传动机械有限公司。

力学性能测试仪：型号WDW-5M，厂家济南唯信试验仪器有限公司。

3、实验方法（1）脱硫处理将再生橡胶进行预处理，去除杂质和污染物，制备成符合实验要求的均质颗粒。

然后将颗粒加入多阶螺杆挤出机中进行脱硫处理。

实验中通过调节脱硫温度、脱硫时间和再生橡胶比例，研究影响力学性能的不同因素。

具体实验参数设置见表1。

（2）力学性能测试采用拉伸试验法对样品的拉伸强度、伸长率和断裂韧度等力学性能进行测试。

具体测试方法详见相关文献。

结果与分析1、脱硫处理通过实验发现，不同脱硫温度、脱硫时间和再生橡胶比例对脱硫效果和再生橡胶质量均有一定影响。

脱硫配方及实例脱硫是再生胶生产过程中一个主要环节，是影响再生胶产品质量的一个关键工序。

脱硫不是把硫黄从橡胶分子中脱出来，而是通过加热、氧化及再生剂的作用，使硫化胶中的8———9—8交联键断裂，发生降解，导致硫化胶从弹性状态变成塑性状态，以利于后期加工处理。

（一）脱硫配方脱硫配方是关系到再生胶脱硫效果好坏和后期加工难易的一个关键技术。

制定配方要根据胶粉的种类、脱硫工艺条件、后期机械加工条件等综合因素，选择适宜软化剂、活化剂品种和用量。

脱硫配方由胶粉、软化剂和活化剂等组成。

确定软化剂及其用量要考虑三个因素。

!"胶粉种类及细度胶粉有外胎胶粉、胶鞋胶粉、杂胶胶粉三类，每类又分若干品种（详见本章第四节）。

由于每种胶粉的胶质、含胶量及所含的配合剂不同，在选择软化剂时要首先考虑适应性。

（!）非极性软化剂（饱和烷烃或环烷烃成分）与极性橡胶分子互容性差，在渗透后只使分子溶胀，分子间距离增大，削弱分子间的作用力，使橡胶分子易于滑动变形，这类软化剂得到的再生胶塑性大，拉伸强度低。

（#）有一定极性并含双键或活性基的软化剂，由于与极性橡胶分子中的活性基有近似结构，互容性好，在极性作用下产生相互诱导力，使分于间的作用力加强，这类软化剂得到的再生胶，其物理机械性能和工艺性能较好。

（$）极性强、化学性活泼、含有双键的环状化合物作软化剂，除使极性橡胶分子溶胀外，它还吸附在橡胶分子上，其结构中的!电子云与橡胶分子双键中的!电子云相重叠，而产生结合力，同时在极性作用下产生较强的取向力和诱导力。

虽然由于渗透作用，在一定程度上削弱了橡胶分子间的作用力，但在极性作用下（结合力、诱导力、取向力）却使橡胶分子保持较高的相互作用力，此时再生胶具有较高的物理机械性能。

胶粉的细度一般要求在#%&$#目，胶粉细度越大，软化剂用量越少，否则反之。

软化剂用量不足，将有一部分胶粉得不到膨胀，影响脱硫效果。

用量过多，使工艺操作困难，产品质量下降。

新东岳集团研制常压连续脱硫设备获得成功---中国橡胶协会自行车摩托车分会专家组在再生胶行业，传统的废旧硫化胶再生设备一般采用动态脱硫罐，将废旧硫化胶粉、水、油和活化剂等物料按比例投入罐内，在罐内保持一定压力，通油或通电加热及在搅拌桨进行搅拌的条件下，实现硫化胶粉脱硫再生。

这种脱硫设备加热效率低、罐内压力高、有大量废水废气排放，且无法连续生产，不利于生产的自动化发展。

近几年来在再生胶行业也在尝试开发一种常压、连续、无废水废气排放的废旧硫化胶粉脱硫设备，但存在陶瓷管电加热效率低、挥发性物质泄露、螺旋粘胶堵料、设备不可靠、做的再生胶质量不稳定等缺陷，此类生产设备已经逐步淘汰，被新的产品所替代。

2009年起，新东岳集团再生科技有限公司开始研制常压连续脱硫工艺，在生产中不断探索研究橡胶脱硫机的改进，新东岳集团再生科技有限公司自行开发研制的自清式电磁感应加热废旧硫化胶再生设备，采用大直径双螺旋搅拌输送，两支交叉的螺旋叶片相互清除粘附在相对螺旋轴及叶片上的物料，在生产过程中自动完成了螺旋叶片的自清，保证了螺旋的输送效率，生产效率高，产量大；硫化胶粉在螺旋输送过程中进行加热、脱硫，自动控制连续生产，有利于实施自动化、规模化生产；由于不添加水作为工作介质，不产生蒸汽压力，投料口和卸料口常开，机筒内常压，使用安全；采用电磁感应加热，加热效率高，不添加水节省了水汽相变的功耗，脱硫后的胶粉在机筒内冷却到常温后排出，无废气废水排放，节能环保；设备采用框架式模块式结构，滚动轴承支撑，螺旋叶片自清洁，使用维护方便。

新东岳集团研制的常压连续脱硫设备有如下优点：1、常压安全：采用常压高温脱硫条件对废橡胶胶粉混合物料进行再生，投料口和出料口均为常开，因没有水做为工作介质，不产生蒸汽压力，避免动态脱硫罐（中压）在连续高低温交变环境当中引发的容器结构变形及压力容器使用过程中的不安全因素。

2、效率高产量大：设备输送胶粉采用直径200mm/300mm的双螺旋输送，效率高、产量大，日产再生胶粉10-20吨。

（二）橡胶脱硫1橡胶再生废橡胶再生是指利用物理、化学或其他方法使硫化橡胶还原为未硫化状态,也就是将硫一硫(S—S)键、硫一碳(S-C)键重新打开,而碳一碳(C-C)键不被破坏,有选择性地破坏橡胶三维网络结构而不引起大分子链断裂,以实现硫化橡胶的重复利用。

再生胶是指废弃的橡胶经过粉碎后，通过挤出机加热和机械挤压等过程，从而使其失去弹性变成可以可塑、有粘性和再硫化的橡胶。

再生胶生产过程中的关键工艺技术是粉碎技术和脱硫技术,这两项技术体现着整套工艺的技术经济性，两过程也极具关联性。

一般再生胶生产工艺流程如下图：再生过程的实质是在热、再生剂、机械等的综合作用下，使橡胶的分子网络受到破坏并降解，因此橡胶的再生过程我们也可以称之为脱硫过程。

2.再生胶粉脱硫的目的和机理2.1脱硫的目的橡胶具有弹性，需要通过粉碎、加热、机械挤压等处理，橡胶部分降解，橡胶原有的网状分子结构破坏，不在具有弹性。

因此脱硫就可以让其具有可塑性和粘性。

脱硫过程中橡胶分子结构变化如下图：2.2胶粉脱硫的机理使不同的再生剂或再生工艺，其再生机理有所区别。

有下面几种脱硫方法。

（1）机械脱硫硫化胶分子在螺杆的剪切、挤压力等作用下，可以使其的三维交联网状分子结构得到破坏。

采用机械方法对废旧橡胶进行再生时，在较低的温度下，大多数硫化胶的分子链的断裂就可以发生。

（2）热氧脱硫在80°C，硫化胶分子内部的热运动就已经剧烈，通过显微设备，可以明显观察到分子的热裂解。

当温度达到150°C，硫化胶分子的热裂解速度加快，最终其分子链就会发生断裂。

（3）再生剂的作用在上述方法的基础上，往胶粉中加入软化剂、活化剂和抗氧剂等再生剂，起到软化硫化胶的作用，生产出的再生胶可塑性强，粘性好。

3脱硫工艺3.1热机械脱硫热-机械剪切脱硫是一种力化学反应,交联橡胶的网络结构在剪切应力的作用下被高度拉伸,由于S-S、C-S的键能和键的弹性系数比C-C键低,所以S-S、C-S键先达到断裂极限,使硫化橡胶恢复了再硫化的可能。

再生胶脱硫方法大全再生胶生产方法很多，归纳为五大类。

各种方法的脱硫工艺过程简要介绍如下。

(一)蒸汽法1．油法将胶粉与再生剂混合均匀，放入铁盘中，送进卧式脱硫罐内，用直接蒸汽加热。

蒸汽压力为7MPa(5~7kgf／cm2），脱硫时间为10小时左右。

此法工艺设备简单。

2．过热蒸汽法将胶粉与再生剂混合均匀，放入带有电热器的脱硫罐中，通直接蒸汽，用电热器将温度提高到220~250℃，使胶粉中的纤维得到破坏，蒸汽压力为0．4MPa(4kgf／cm2)。

3．高压法将胶粉与再生剂混合均匀，放进密闭的高压容器内，通入4．9~69MPa(50-70kgf ／cm2直接蒸汽进行脱硫再生。

此法设备要求高，投资较大。

4．酸法首先用稀硫酸浸泡胶粉，破坏其中的纤维物质，然后用碱将酸中和进行清洗，再通入直接蒸汽进行脱硫再生。

此法需要耐腐蚀设备，耗用酸碱量大，工艺及设备复杂，成本高，产品易老化。

(二)蒸煮法1．水油法此法脱硫设备为一立式带搅拌的脱硫罐，在夹套中通入0．9~0．98MPa(9~l0kgf ／cm2)的蒸汽。

罐中注入温水（80℃）作为传热介质。

脱硫时将已用机械除去纤维的胶粉和再生剂加入罐中，搅拌时间约3小时。

此法虽然设备较多，但机械化程度高，产品质量优良且稳定。

2．中性法中性法与水油法基本相似，区别在于中性法不提前除去纤维，而在脱硫过程中加入氯化锌溶液以除去纤维。

效果不如水油法好。

3．碱法用氢氧化钠（5～10%浓度）来破坏胶粉中的纤维，然后用酸中和并清洗，再以直接蒸汽加热进行脱硫再生。

此法设备易腐蚀，产品质量低劣，方法落后。

（三）机械法1．密炼机法所采用的密炼机为超强度结构，转子表面镀硬铬或堆焊耐磨合金。

转速为60～80r/min，上顶栓压力为1.24MPa(12.6kgf/cm2)，操作温度控制在230～280℃，时间7～15分钟。

此法生产周期短，效率高。

2．螺杆压出法主机为螺杆压出机（与橡胶压出机相似），螺杆直径有6、8、12in三种。

13中国橡胶近年来，废轮胎综合利用受到国家及社会的高度关注，许多高等院校、科研院所、国外研究机构纷纷参与进来，金融资本逐渐涌入该领域，行业内企业也纷纷投入到这项研究工作中来，江西国燕高新材料科技有限公司就是积极参与其中的企业之一。

在橡胶工业“十一五”规划中，明确提出了提升“动态脱硫法”工艺技术，鼓励常压连续脱硫技术。

笔者就目前正在运行的4种再生胶脱硫工艺进行评价，以便让社会和更多的企业明白各种工艺技术的优势及不足，避免被假象所误导。

一、二氧化碳超临界脱硫技术该技术采用干冰在7MPa ～14MPa 压力下打断S 键。

当颗粒橡胶门尼小于80时，物料流动很重要，在7MPa 工作压力状态下，密封装置设计难度较大，因此形成工业化规模生产尚需要许多高技术支持，其技术成熟还有较长的路要走。

安徽世界村新材料有限公司与加拿大滑铁卢大学化工系高分子研究所合作研发的“超临界二氧化碳挤出法橡胶脱硫”技术，第一条Tyromer 商业化生产线2015再生橡胶四种脱硫工艺的技术探讨江西国燕高新材料科技有限公司董事长 张燕斌年在加拿大投产，再生胶产能500千克/小时。

生产过程中没有使用任何软化剂，产品无味、环保、无污染，橡胶烃可恢复到70%。

在轮胎配方中掺用5～10份再生胶，可提高轮胎抗冲击力，排气性能良好，轮胎正品率提高，降低轮胎配方成本，是生产轮胎的优质橡胶材料。

没有使用软化剂的再生胶可塑度较差，小于2.0，橡胶流动性差。

在再生胶用量较多的橡胶制品中，如输送带、三角带、胶管、胶鞋、力车胎、杂件产品等，如果不改变配方和炼胶工艺则无法使用。

此外，该工艺技术设备投入大、设备折旧费和财务费用较高，预计再生胶生产成本在6000元/吨，难以进入市场竞争。

但随着科技进步，生产成本存在一定的下降空间。

二、螺杆挤出工艺技术该项技术发明源于美国，北京化工大学对螺杆挤出工艺技术进行了升级，把一次挤出改为二次挤出工艺。

增加了橡胶颗业界观点 Industry Viewpoint业界观点 Industry Viewpoint14中国橡胶粒软化剂浸泡和温度渗透的时间，硫化橡胶在压力、温度和软化剂作用下，S键产生断裂从而达到脱硫的目的。

再生胶工艺流程
《再生胶工艺流程》
再生胶是一种通过回收废弃橡胶制品并加工再利用的环保材料。

再生胶的制作工艺流程包括了废胶收集、清洗、粉碎、脱硫、混合以及加工成再生胶制品等多个步骤。

首先，废胶收集是再生胶制作的第一步。

废弃橡胶制品可以来自于废弃轮胎、废旧鞋子、废弃橡胶管等等。

这些废弃物会被收集起来并送往再生胶加工厂。

接着，收集来的废胶需要进行清洗，以去除附着在表面的污垢和异物。

清洗后的废胶会被送入粉碎机进行粉碎，将大块的废胶粉碎成小颗粒。

脱硫是再生胶制作中一个非常重要的步骤，因为橡胶产品在使用过程中会添加一些硫化剂以增加弹性和耐摩擦性。

脱硫的目的是去除硫化剂，使再生胶不受硫化剂的影响。

接下来，清洗后的废胶会被送到混合机中进行混合。

在混合机中，再生胶会与新鲜的橡胶进行混合，以达到一定的比例。

混合后的再生胶可以根据需要进行加工，制成再生胶制品，如再生胶轮胎、再生胶鞋子等。

再生胶工艺流程的完成不仅能够有效利用废弃橡胶制品，还能减少对环境的污染，是一种符合可持续发展的环保技术。

随着
环保意识的不断提高和再生胶技术的不断成熟，再生胶制品在未来肯定会有着广阔的发展前景。

再生胶车间脱硫作业指导书工作前，检查传动轴和电机周围是否有杂物阻碍，放气阀门、上下罐口是否关好，平台上压力表和远程压力表是否归零，冷却罐是否运转正常，尾气冷却罐和尾气喷淋罐中是否有水。

1设.备确认无误后，开启控制台总电源，开启电源按钮，开启加热按钮。

开启后观察控制台罐口关闭灯、加热灯是否亮起，将所需原材料过秤准备到平台上，脱硫罐加温到16℃0。

热罐完成，开启脱硫罐循环水、开启尾气处理泵、热淋泵。

开启放气阀门匀速放气，先往存气罐放，存气罐和脱硫罐气压平衡后，关闭存气阀门，开启尾气处理端阀门，开除尘箱和气泵等到压力表指针归零后五分钟，拔掉安全片，开启上罐口。

开启搅拌、开气泵、开除尘，放好罐口漏斗，将所准备的原材料装入脱硫罐中（口袋绳及外包装严禁入脱硫罐）。

2开.吹风机，清理上盖边缘，将上罐口石磨圈附近的胶粉清理干净，抹上黄油，关闭上罐口，旋紧罐口到限位，控制台指示灯亮。

插好保险片，清理脱硫罐上附近的胶粉。

观察控制台加热是否正常，做好详细记录。

装罐完成，关闭气泵、除尘、尾气处理泵、喷淋泵，关闭吹风机，脱硫时间内，备料上平台。

观察各压力表加热是否正常，盘根和罐口是否有漏气、漏水现象，当压力表达到指定压力后，停止加热，进行保压，至保压时间前5分钟，停止搅拌，让脱硫罐胶粉沉淀，保压完成后，开启尾气处理循环水开关，拔掉安全片，开启脱硫罐总阀门，向存气罐排气，当气压平衡后，关闭存气罐阀门，开启尾气处理端阀门，最北面阀门是定量阀门，严禁开关，待压力表归零后，开启搅拌，将胶粉内空气排空，停止搅拌，开启脱硫罐下面传送带，开启冷却罐风机和搅拢，打开冷却罐循环水，慢慢开启下罐口，如看到气压过大，应静等2分钟，下料口出料观察胶粉，如果过硫，粘度大，禁止入冷却罐。

用推车直接接料，倒到指定位置冷却。

出料过程中，点动脱硫罐搅拌，（正反转交替过程中必须等减速机完全停止），使脱硫罐中胶粉全部把搅出。

清理传送带和平搅拢周围的胶粉。

出料完成后，清理下罐口的胶粉，石磨圈抹黄油，开启控手柄上的油泵开关，关好下罐口，插好保险片，关闭尾气处理泵，关闭冷却罐循环水，关闭尾气循环水开关。