1? 前? 言

廢舊輪胎裂解炭黑是以回收的干凈的廢舊輪 胎為基礎(chǔ)材料、投入到裂解爐中，在300℃條件下 進(jìn)行裂解，當(dāng)裂解溫度達(dá)到450℃時(shí)，基本裂解完 成，裂解過程中產(chǎn)生的煙氣通過冷凝分離，可以得 到重油、輕油、裂解氣和少量水蒸汽。裂解殘?jiān)?分通過磁選器將鋼絲分離出來，剩余部分通過粉 碎、加入改性劑，再進(jìn)行造粒、干燥變成裂解炭 黑。輪胎裂解炭黑中含有氧化鋅、硬酯酸、碳酸鈣 等物質(zhì)，還有一些加工助劑、如硫磺、促進(jìn)劑、防 老劑等等，因此其灰份較高，但因其是一種廢物利 用項(xiàng)目，對(duì)環(huán)境保護(hù)有益，因此值得研究和推廣。

2? 實(shí)驗(yàn)部分

2.1? 實(shí)驗(yàn)所需材料：

天然橡膠：泰國1# 煙片膠

氧化鋅：天津科密歐化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)

硬酯酸：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司

硫磺粉：山東單縣尚舜化工有限公司

促進(jìn)劑 DZ：山東單縣尚舜化工有限公司

N330 炭黑：山東耐斯特炭黑有限公司產(chǎn)品

N339 炭黑：山東耐斯特炭黑有限公司產(chǎn)品

NC8515 炭黑：山東耐斯特炭黑有限公司產(chǎn)品

廢舊輪胎裂解炭黑：國內(nèi)某輪胎裂解公司產(chǎn) 品

2.2? 實(shí)驗(yàn)所需儀器

拉力機(jī)：上海嘉杰試驗(yàn)儀器有限公司生產(chǎn)DIN

磨耗機(jī)：臺(tái)灣高鐵實(shí)驗(yàn)儀器公司生產(chǎn)

氮吸附比表面積分析儀：美國麥克公司產(chǎn)品

吸油計(jì)：德國布拉本特公司產(chǎn)品

壓縮吸油機(jī)：青島潤福德機(jī)械公司生產(chǎn)

萬分之一天平：梅特勒.托利多分析儀器有限 公司

紅外水份測定儀：梅特勒. 托利多分析儀器有 限公司

著色強(qiáng)度儀：美國 HunterAlab 公司產(chǎn)品

硫化機(jī)：上海化機(jī)廠

煉膠機(jī)：上海化機(jī)廠

烘箱：上海化機(jī)廠

振蕩機(jī)：上海化機(jī)廠

　　2.3? 實(shí)驗(yàn)配方及實(shí)驗(yàn)條件

實(shí)驗(yàn)以橡膠標(biāo)準(zhǔn)配方作為依據(jù)，通過對(duì)比 N330、N339、裂解炭黑及其混合配方混煉膠的膠 料拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長率、100%定伸應(yīng)力、300% 定伸應(yīng)力和DIN磨耗數(shù)據(jù)，分析裂解炭黑對(duì)橡膠性 能的影響，同時(shí)通過對(duì)配方中炭黑及裂解炭黑份 量的變化研究其性能變化趨勢。表1為設(shè)計(jì)的廢舊 輪胎裂解炭黑及爐法炭黑配方試驗(yàn)方案。

3? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論

　　3.1? 輪胎裂解炭黑的分析數(shù)據(jù)

為了了解輪胎裂解炭黑的粒徑及結(jié)構(gòu)，我們 按照炭黑的分析方法對(duì)表征炭黑性能的幾個(gè)指標(biāo) 進(jìn)行了分析，分析結(jié)果如表 2。

小結(jié)：通過以上數(shù)據(jù)的分析，輪胎裂解炭黑的 吸碘值類似 N339，吸油值類似于 N326，氮吸附比 表面積類似于 N351，但著色強(qiáng)度又類似于軟質(zhì)炭黑 N660，可能原因是此炭黑中各種粒徑結(jié)構(gòu)的炭 黑、碳酸鈣等大粒徑低結(jié)構(gòu)成份影響，產(chǎn)品中325 目篩余物為鐵磁性物質(zhì)，應(yīng)該是有部分細(xì)小鋼絲 未被除盡，灰份主要是碳酸鈣、硬酯酸、氧化鋅或 陶土等成份，灰份指標(biāo)將嚴(yán)重影響橡膠的老化性 能。

3.2? 輪胎裂解炭黑部分取代傳統(tǒng)炭黑性能研究

為了研究輪胎裂解炭黑的性能，我們分別采 用50%N339+50%輪胎裂解炭黑進(jìn)行混合(以下簡 稱混合炭黑一)，和50%NC8515+50%輪胎裂解炭 黑進(jìn)行混合(以下簡稱混合炭黑二)，根據(jù)炭黑的 加合性能計(jì)算混合炭黑的化性數(shù)據(jù)，同時(shí)將混合 炭黑按標(biāo)準(zhǔn)橡膠配方混煉，分析混煉膠性能，再與 N330 炭黑的混煉膠性能進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果如表 2、表 3。

從上表可以看出：混合炭黑的化學(xué)性質(zhì)如吸碘值、吸油值、氮吸附比表面積與 N330 類似。

由上表可以看出：加入混合炭黑一和混合炭 黑二后，填充炭黑的膠料 100% 定伸應(yīng)力相對(duì)于 N330、N339和NC8515均有明顯的下降，下降幅度 約為 30%，300% 定伸應(yīng)力相對(duì)于 N330 和 N339 下 降了5-5.6Mpa，下降幅度約為30%，相對(duì)于NC8515 炭黑下降了 7Mpa，下降了約 40%;拉伸強(qiáng)度對(duì)比 加入混合炭黑后的膠料也有下降，下降幅度約為 15%。特別表現(xiàn)在耐磨性上，從DIN磨耗指數(shù)上分 析，加入混合炭黑的磨耗指數(shù)相對(duì)于N330和N339 下降了約 20%，相對(duì)于 NC8515 下降了約 30%，且 混合炭黑一和混合炭黑二相當(dāng)，表明混合炭黑中 輪胎裂解炭黑雖有一定的補(bǔ)強(qiáng)性，但其補(bǔ)強(qiáng)性明 顯低于330，雖并用了部分高結(jié)構(gòu)和表面積較高的 產(chǎn)品，但仍不能完全達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)效果，除非并用表面 積更高的高結(jié)構(gòu)炭黑。

　　3.3? 增加炭黑使用量對(duì)橡膠性能影響的研究

為了改善填充炭黑的膠料物理性能，實(shí)驗(yàn)采 用增加 N339 炭黑的使用量，減少輪胎裂解炭黑的 使用量，即改用配方代號(hào)為 Q7 的配方，即其它材 料不變，將N339炭黑的用量增加至66.7%，輪胎裂 解 炭 黑 的 用 量 減 少 至 33.3% 即 66.7% 的 N339+ 33.3%的輪胎裂解炭黑進(jìn)行混合(以下簡稱混合炭黑三)。同時(shí)使用配方代號(hào)為 Q6 的配方進(jìn)行另一 個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，即其它原材料不變，僅增加混合炭黑 一的用量，將混合炭黑一用量增加至 180g 研究對(duì) 填充炭黑的膠料性能影響，其結(jié)果如表 5。

由上表可以看出：在配方中將 150gN330 改為 90gN339 和 90g 輪胎裂解炭黑，分析膠料的性能， 發(fā)現(xiàn)相對(duì)于N330填充的膠料，其300%定伸仍低約 15%左右，拉伸強(qiáng)度下降20%，膠料硬度低，但膠料密度上升，伸長率下降，這表明炭黑填加到膠料 中達(dá)到一定程度，拉伸強(qiáng)度將出現(xiàn)下降，同時(shí)因加 入輪胎裂解炭黑后，此炭黑補(bǔ)強(qiáng)性能差，但其填充 性能良好，增加了膠料密度。耐磨指數(shù)未得到明 顯改善。

在配方中將150g的N330改成100gN339和50g 輪胎裂解炭黑，再分析其膠料的性能，發(fā)現(xiàn)相對(duì)于 N330填充的膠料，仍出現(xiàn)300%定伸偏低，拉伸強(qiáng) 度偏低，耐磨性不好，但相對(duì)于加入 180g 的混合 炭黑三填充的膠料，其 300% 定伸差異不大，拉伸 強(qiáng)度有所上升，伸長率上升，耐磨性變好，表明輪 胎裂解炭黑的補(bǔ)強(qiáng)性能較差，只能用做填充劑部 分替代 N330 炭黑。

　　4? 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

輪胎裂解炭黑應(yīng)用于膠料標(biāo)準(zhǔn)配方中，用較 高結(jié)構(gòu)及比表面積的炭黑與輪胎裂解炭黑摻配使 用，替代N330時(shí)，仍達(dá)不到N330性能單獨(dú)填充的 膠料性能，主要表現(xiàn)在300%定伸定力、拉伸強(qiáng)度，DIN磨耗指數(shù)均有不同的下降，表明輪胎裂解炭黑 的補(bǔ)強(qiáng)性能較差，無法全部替代最普通的 N330 炭 黑。

當(dāng)在配方中增加 N339 和輪胎裂解炭黑的量 時(shí)，相對(duì)于N330炭黑填充的膠料，其300%定伸、 拉伸強(qiáng)度和 DIN 磨耗仍達(dá)不到 N330 的性能，但膠 料的密度上升。

當(dāng)配方中增加 N339 用量，減少輪胎裂解炭黑 用量時(shí)，300% 定伸、拉伸強(qiáng)度、DIN 磨耗有所增 加，但仍不能達(dá)到 N330 的水平，表明裂解炭黑的 補(bǔ)強(qiáng)性不佳。

輪胎裂解炭黑的灰份含量較高，其主要成份 為二氧化硅、碳酸鈣、硬酯酸或氧化鋅等，這些物 質(zhì)受高溫或二次混煉后仍不能與橡膠形成有效的 的分散體系，無法形成有效的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，影響了廢 舊輪胎裂解炭黑補(bǔ)強(qiáng)性的發(fā)揮。

針對(duì)輪胎裂解炭黑，應(yīng)該進(jìn)行有效的改性，將 炭黑的粒徑進(jìn)一步降低，同時(shí)將其進(jìn)行活化，有可 能會(huì)提高其產(chǎn)品性能。