废旧橡胶的再生反应机理

橡胶是线状直链高分子聚合物塑性体，其相对分子质量为 10 万－00 万。它通过硫黄等物质在一定条件下进行化学反应，形成网状三维结构形态的无规高分子弹性体。因此，要想用再生方法使硫化橡胶再回到线型具有塑性结构的高分子材料，首先必须设法切断已形成的以硫键为主的交联网点，即再生橡胶生产过程中所必不可少的“脱硫”工艺。然而，从脱硫的具体历程来看，硫黄并没有从橡胶中脱掉，实际上仍然如数残留于橡胶之中。确切地说，脱硫只不过是硫键交联网点的断裂，而所称的脱硫则是一个极为复杂的变化过程，因此，橡胶再生可以说是硫的断链过程。
   实验证明，橡胶在硫化之后已经在交联网点处形成了一硫化物、二硫化物和多硫化物三种硫键形态。由于橡胶主要是无规聚合物，相对分子质量大小不一，相对分子质量分布参差不齐；同时在微观化学结构上除顺式 1 ，4 位之外，还有反式 1 ，4 位、 1 ，2 位、 3 ，4 位等多种形式，且其比例又视胶种不同而异，不饱和双键变化无常，所以硫化橡胶的硫键交联网点都无序的。一般来讲，对橡胶性能改善最大的一、二硫化物约各占 20 ％左右，其余 60 ％则为多硫化物。此外，还有相当数量的未结合剩余硫黄游离于橡胶之中。
   橡胶再生的目的就是把硫化橡胶通过物理和化学手段，将橡胶中的多硫化物转为二硫化物，二硫化物再进而转为一硫化物，而后再将一硫化物切断，促其成为具有塑性的再生橡胶。不过，目前工业上常用的拌油蒸汽加热、化学再生药剂、机械粉碎轧压等脱硫方法，大都往往不加区别地把橡胶交联网点与橡胶主链同时切断，导致主导橡胶的结构遭到严重破坏。以目前的再生技术来说，橡胶交联网点仅能减少 50 ％左右，有效硫键交联网点的切断不过是硫化橡胶的 5 % ，与此同时，橡胶分子主链也有 33 ％遭到损害，因此，相对分子质量也随着相应下降。
   传统法生产的再生橡胶，实际上其塑性有相当一部分是靠橡胶相对分子质量的降解和添加大量的脱硫再生油来实现的。因而，再生橡胶的机械强度只能达到原胶的一半多一点的程度，同新橡胶相比，还有很大的跟离，无法单独使用，甚至掺用的比例都是受到很大的限制。
   硫化橡胶的脱硫程度，主要是由化学和物理两个方向的因素确定的在化学反应力面，可以通过高温、高压来促使交联网点发生变化并且通过添加化学再生剂进一步加快交联网点断裂的速度。在物理机械方面，主要是通过高挤压、高剪切造成交联网点切断，而添加油料则可加速橡胶膨润、脱硫塑化的过程。因此，对橡胶再生而言，粉碎设备的选型，胶粉粒径的选定，脱硫器具及其再生温度、压力、时间的选取，以及油料、再生剂种类和数量的选择，还有物料的静动形态等，都是使硫化橡胶达到最佳脱硫条件的关键所在。
   以上的橡胶再生是相对于普通的不饱和橡胶以硫黄硫化而言，对于饱和橡胶而言则是以过氧化物硫化，再生的方法也就不再是断硫，而是断裂碳 一 碳交联键，还有如卤化橡胶采用金属氧化物或胺类化合物，相应的再生机理也与上面情况不同。