废橡胶超声波再生的研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com中国材料科技与设备(双月刊)废橡胶超声波再生的研究2008年·第2期废橡胶超声波再生的研究曾海泉，刘施，潘殿彩(1．沈阳工业大学机械工程学院，辽宁沈阳110023；2．辽宁省国际工程咨询中心，辽宁沈阳110006)摘要：废旧橡胶的再生，是关系到环保和资源综合利用的重要课题，超声波再生法，被认为是最具发展前途的再生方法之一，本文对废旧轮胎胶粉的超声波脱硫过程进行了实验研究。结果表明，超声波能有效地对硫化胶进行脱硫再生，超声波的振幅和作用问隙对脱硫过程起关键作用。关键词：再生胶；超声波；交联密度；废旧橡胶中图分类号：TQ33O．6；0426．9

2、文献标识码：A0引言工作头产生的纵向超声波作用在胶料上，产生脱硫，超声波的幅值及缝隙的距离可以调节。全世界每年要产生大量的废旧橡胶，它们具有稳定的三1．3实验过程维化学网络结构，既不熔化也不溶解，积攒在大自然中，对环可主动控制的工艺参数分档设置如下：机温度设置存境构成了严重的污染，同时，也带来巨大的资源浪费。因此，12O、15O、18O℃三挡。超声工作头端面与机头端面缝隙在废旧橡胶的再生利用是具有战略意义的重要课题，各国对此1．2mm，2．0mm，3．5mm之间变化。超声波的振幅分1O”m、都十分重视。目前再生胶生产方法主要有水油法、油法和热2Om和3Om三种。螺杆转速设置在2O、40、

3、60rpm三挡。机械法。这些方法都不同程度地存在着一些难以克服的缺轮流变化它们，得到这些工艺参数的影响。点。水油法生产过程中会产生大量的有毒废水和废气，而且胶料到挤出机机头经超声波脱硫后，马上接到水槽急生产周期长，设备投资大；油法生产的再生胶质量不高；热机E10E)l0I，^冷，待其稳定后，进行收集，然后放入65℃烘箱内干燥24h械法生产过程不易控制，设备磨损严重。为此，人们一直在再对其进行交联密度测定。寻找更好的脱硫再生方法，并且取得了不少进展[】]。超声波再生法，是被认为是最具发展前途的方法之一[2]，国外对其1．4测试方法进行了不少研究]，但国内尚未见到相关的研究报道。本用脱硫胶的

4、交联密度来度量脱硫程度，交联密度用平衡文对此进行了实验研究。溶胀法测定，按F1ory—Refiner公式计算，溶剂为甲苯。1原料及实验2结果与讨论2．1超声波振幅的影响1．1原料将其他参数设置为固定值，改变超声波振幅的大小，得废旧轮胎胶粉(后称GRT)，东北橡塑公司产品，直径为到不同超声波振幅的脱硫胶粉，用平衡溶胀法对它们进行交0．5—0．8mm(材质不祥，估计主要为NR和SBR等)。联密度测试，结果如图2所示。由图可见，当其他条件不变1．2实验装置实验装置由一台30mm橡胶挤出机外加超声波装置组成，机头和超声工作头关系如图1所示，从机头出来的胶粉遇到超声工作头后改变方向，由四周缝隙流过

5、，在此过程中，lU152053UAmplitude／[Jm图2当间隙一2．0mm，温度一150~C，螺杆转速一40rpm时，交联密度与超声波振幅的关系Fig．2CrosslinkdensityVS．ultrasonicamplitude图1脱硫装置工作原理图atclearance=2．0mm-Barreltemperature=15O℃Fig．1Schematicdiagramoftheapparatusandscrewrotationspeed一40rpm基金项目：辽宁省科技厅资助项目(20031009)；辽宁省教育厅资助项目(202093074)*作者简介：曾海泉(1963一)，男，

6、博士，教授，主要从事材料加工工艺及设备方面的研究工作。电话：13322479630，E—mail：haiquanzeng@sina．corn·81·http：／／．cmasteq．cn；wWw．heatind．Cn；WWW．clqklw．Cn维普资讯http://www.cqvip.com2008年·第2期技术研究中国材料科技与设备(双月刊)时，超声波振幅越大，脱硫效果越明显，这很好理解，因超声变时，螺杆转速越高，脱硫效果越差，这是因为螺杆转速越波振幅越大，胶料吸收超声能越多，所以脱硫程度越高。高，胶料流动越快，胶料在脱硫区滞留时间越短，胶料吸收的2．2超声工作头端面与机头端面间隙的影响

7、超声能越小，所以脱硫效果越差。EIoE]I0【，苦●O98765437665改变超声工作头端面与机头端面缝隙的大小，得到不同05O5超声波振幅的脱硫胶粉，测试结果如图3所示。由图可见，当其他条件不变时，间隙越大，脱硫效果越差，这是因为间隙越大，流动越快，超声波作用时间越短，同时，间隙越大，机头压力越小，消耗的超声功率越小，也就是胶料吸收的超声能越小，所以脱硫效果越不明显。反之，当间隙变小时，超声功率快速上升，甚至在间隙小于0．8mm