Page 66 - 《精细化工》2022年第10期

·2000· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

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生产再生胶粉等工艺研究 ，但仍无法彻底解决废 热解炭黑的利用价值。目前，有较多文献报道了热
轮胎造成的环境污染。废旧轮胎的热解技术工艺连 解炭黑的特性和改性方法，但有关热解炭黑在不同
续、成本较低，且生产过程裂解气可循环回用，成 应用领域内改性方法的详细报道相对较少。本文综
为广为采用的工业化处理工艺。废轮胎热解可以得 述了热解炭黑在橡胶补强、改性活性炭吸附剂、电
到固（钢丝和热解炭黑）、液（裂解油）、气（裂解 池材料、沥青和油墨填料等领域的应用情况，以及
气）3 种不同产物。热解炭黑的形成过程如图 1 所 针对这些应用领域的不同改性方法。热解炭黑的主
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示 ，它主要由在轮胎生产过程中添加的炭黑和其 要应用领域如图 2 所示。
他无机填料，以及部分沉积在热解炭黑表面的焦炭物
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质等组成，热解炭黑的主要元素组成如表 1 所示 。 表 1 热解炭黑的元素组成 [4] [4]
Table 1 Elemental composition of pyrolytic carbon black
元素成分 C O Si Zn S Ca Fe Al Cl
质量分数/% 87.73 7.65 1.47 1.50 1.08 0.20 0.14 0.13 0.08
摩尔分数/% 92.38 6.05 0.66 0.29 0.43 0.06 0.03 0.06 0.03

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图 1 热解炭黑形成过程示意图
Fig. 1 Schematic diagram of the formation process of
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pyrolytic carbon black

废轮胎热解制备炭黑的主流技术主要有：低温
真空热解、微波热解、等离子体热解、催化热解、
熔融盐热解、共热解等 [5-7] 。不同的热解技术在热解
反应特性和热解产物方面也有所不同。低温真空热
解是在 600 ℃以下的低温及隔绝空气的环境下对废
旧轮胎进行热解，制备的热解炭黑较纯净，但热解

炉的传热效率较低。微波热解是反应物通过将吸收 图 2 热解炭黑的主要应用领域
的微波转化为内能，为自身热解反应提供能量，热 Fig. 2 Different application fields of pyrolytic carbon black

解效率高，但是炭黑品质受热解工艺及装置的影响
较大。等离子体热解通过放电产生高温电弧、辐射 1 热解炭黑在橡胶补强领域的应用及其
热对固体废弃物进行降解，二次污染小，可应用于 改性
制备具有高价值的热气体和工业炭黑，但所需温度
过高易造成炭黑表面烧结。在热解过程中添加催化 炭黑是橡胶工业中重要的补强填充剂，决定炭
剂称为催化热解，催化剂能够降低反应活化能，提 黑补强橡胶效果的是炭黑的粒径、比表面积、结构
高热解速率和热解反应的目标产物的产率，但是灰 度（用来表征炭黑聚集体的链枝结构的发达程度）
分含量较高。熔融盐热解技术是指将液态的熔融盐 以及表面活性等因素。通过低温真空热解得到的炭
与废旧轮胎充分接触，因其较高的传热系数，使热 黑与商业炭黑的基本性能指标如表 2 所示 [8-9] 。
解反应加速进行，有研究表明，熔融盐热解产物中 从表 2 可以看出，热解炭黑的灰分含量明显高
灰分含量较低，但该技术对设备的稳定性要求较高。 于其他几种商品炭黑，除此之外，还存在邻苯二甲
共热解是指将废轮胎与其他物质按照一定比例混合 酸二丁酯(DBP)吸收值较小、吸碘值较小等缺点，这
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后形成新的热解原料再进行热解，很好地改善了热 些都制约了热解炭黑的商业化应用。周作艳等 通
解油的品质，但制备的炭黑组分不纯。 过研究废旧轮胎热解炭黑对天然橡胶胶料性能的影
热解炭黑具有潜在的应用价值。由于废轮胎热 响，并与商品炭黑进行对比，发现热解炭黑与商品
解炭黑的粒径不均匀、灰分含量高、裂解过程产生 炭黑虽然在组成和结构上基本相似，但热解炭黑对
的胶质层覆盖原有的活性部位以及空隙容积较小等 于橡胶的补强性能明显弱于商品炭黑，因此可以对
问题，热解炭黑在实际应用中受到很多限制。因此， 热解炭黑进行改性以提高其补强性能，从而部分替
可针对热解炭黑的应用进行不同的改性处理以提高 代商品炭黑。