-》废轮胎和天然橡胶在超临界甲苯中的解聚

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关键词：废轮胎，天然橡胶，解聚，超临界流体，甲苯分类：固体废物的处置与利用 1 引言

pvb边角料如何回收利用废轮胎中的有用成分成为现今全世界所关心的问题。目前研究较多的是通过热解或超临界技术回收废轮胎中的能源及有用物质。不同的研究者利用超临界水、二氧化碳、乙醇等流体进行解聚研究，结果表明，除乙醇的解聚程度较差外，其余效果较好，反应温度是主要影响因素，液相产物的分子量基本上小于300，气态产物较少，同时在有机液相中硫的含量仅为0.92%，大部分的硫残留在固体中。本文主要研究了超临界甲苯中废轮胎和天然橡胶的解聚情况。 2 实验部分

2.1 样品来源及成分

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实验用的废轮胎和天然橡胶来自杭州朝阳轮胎厂。废轮胎基本组成为橡胶57.0%、炭黑及灰分37.0%、挥发分6.0%，可降解部分的含量为63.0%。天然橡胶为印尼标准胶20#（IR20），主要成分为聚异戊二烯。 2.2 超临界介质的选择

介质的选择根据 “溶度参数相近相溶”原则。废轮胎中的天然橡胶、BR 和SBR 的溶度参数分别为16.7、17.1和17.4，甲苯（T C 320.6℃，P C 4.2Mpa ，ρC 0.292g/cm －机械臂

3）的溶度参数

为18.2，溶度参数较为接近，超临界反应是在密闭的反应釜中反应，甲苯可以循环使用。 3 结果与讨论

3. 1 反应参数对解聚率的影响 3.1.1 温度的影响

在压力4.5MPa 、反应时间40min 和投料比为8.0的情况下，研究在不同温度300~360℃下的解聚率，结果见图1。解聚率随着温度的升高而增大，在较低温度如300℃亚临界状态时，解聚率较低，废轮胎仅为76.0%，天然橡胶为93.2%，而在临界温度（T C ）320.6℃以

随着温度的升高，分子的运动状态由链段运动逐渐向整个分子运动转变；分子运动加剧，高分子的运动区域增大，增加了断链的可能性；提高了废轮胎和天然橡胶在超临界甲苯中的溶胀，使超临界流体进入高分子内的能力加强，有利于高聚物的断链；提高了废轮

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Temperature/℃

第三届全国环境化学学术大会论文集

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胎和天然橡胶在超临界甲苯中的溶解程度，有利于高聚物解聚的进行；废轮胎和天然橡胶的解聚率随温度升高而增加，是上述各因素综合作用的结果。 3.1.2 压力的影响

在反应温度330℃、时间40min 、投料比8.0的情况下，研究了压力变化对解聚率的

皮带盘影响，具体结果图2。解聚率随压力的升高而增加，在压力临界点（4.2MPa ）附近，解聚反应变化激烈，此时流体的性质更接近于气体，压力对流体的密度影响较大，继而影响溶解程度，从而显著地影响解聚率；而在临界点之上时，实验压力从4.5MPa 增加到7.0Mpa ，压力的变化对超临界流体的溶解能力影响不大，压力对解聚率的影响变

电子煎药壶小，解聚率的增加趋势较平缓，随压力增加，解聚率几乎不变。

从以上的实验结果可以得出，温度是影响解聚反应的一个主要因素，压力在临界点以上对废轮胎和天然橡胶在超临界甲苯中的解聚率影响变小。在相同条件下，废轮胎的解聚率均小于天然橡胶的解聚率。这主要是因为天然橡胶未经硫化，属于非极性的、链型的聚合物；而废轮胎中的橡胶都是经过硫化作用而成交联状态，属体型高聚物，在常态下，天然橡胶既能发生溶胀，又能发生溶解，而废轮胎则只能发生溶胀而不能发生溶解。在超临界状态下，废轮胎可能会发生溶解现象，从而降低了其解聚

反应温度，提高了解聚率，但由于天然橡胶更易于发生溶胀溶解现象，因此，在相同超临界条件下，天然橡胶比废轮胎更易解聚。 3. 2 解聚产物的分析

废轮胎经超临界甲苯解聚后，其产物主要为液相与固相，天然橡胶经解聚后，产物主要以液相为主。液相产物均采用GC/MS 进行分析。分析结果表明，液相产物以芳香族和烯烃类为主，且分子量均小于300。废轮胎的液相产物中芳香烃占86.96%，烯烃占7.61%，烷烃类占了1.30%；而天然橡胶液相产物中芳香烃占50.81%，烯烃占22.58%，烷烃占21.16%。固相产物经红外光谱和热重分析仪分析，主要是原废轮胎中的炭黑、少量未降解橡胶、黏附的有机物质、无机添加剂及解聚反应过程中的碳质沉积物。 4 结论

（1）废轮胎和天然橡胶均能在超临界甲苯中进行较为彻底的解聚，在同样条件下，天然橡胶的解聚率远大于废轮胎的解聚率；废轮胎的解聚率为92.6%，天然橡胶的解聚率达到100%。

（2）解聚产物主要是液相与固相。液相产物经GC/MS 分析，基本上以芳香烃和烯烃类为主，废轮胎的液相产物中芳香烃占86.96%，烯烃占7.61%，烷烃类占了1.30%；而天然橡胶液相产物中芳香烃占50.81%，烯烃占22.58%，烷烃占21.16%。固相产物经红外光谱和热重分析仪分析，主要是原废轮胎中的炭黑、少量未降解橡胶、黏附的有机物质、无机添加剂及解聚反应过程中的碳质沉积物；天然橡胶不存在固相产物。

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