废胶粉改性机理及脱硫再生工艺概述*

申全军，任海庆，商红发，马士杰，丛波日，李永振，樊 亮

(1山东高速集团有限公司创新研究院，山东济南 250014；2山东建筑大学，山东济南 250101；3山东省交通科学研究院，山东济南 250102；4高速公路养护技术交通行业重点实验室，山东济南 250102)

由于我国橡胶资源匮乏，为了满足国内的橡胶需求，需要大量地进口天然橡胶，然而这也导致我国成为全球最大的橡胶消耗国和废旧橡胶生产国之一。其中废旧轮胎占据了废橡胶总量的绝大部分。据统计，近年来我国的废旧轮胎的产生量呈现快速攀升的趋势，2022年预计达到1228万吨。对于如此大量的废轮胎橡胶，如果处理不当将极容易引发“黑色污染”。在过去，人们主要采用焚烧或填埋等方法来处理废旧轮胎，但这些处理方式存在很大的污染问题。具体来说，焚烧会产生大量的一氧化碳等有害气体和灰尘，对空气和环境造成严重的污染，且很难彻底处理废弃物中的有害物质；而填埋则会占用大量的土地资源，并污染土壤资源和地下水，使当地的农业生产受到影响。由于橡胶具有特殊的三维交联网络结构，在自然条件下分解需要数百年，对社会造成了巨大的经济、环境和资源循环利用性等损失。

当前我国公路交通量的增加、车速的提高以及越来越多的重型车辆的使用，使得普通沥青路面出现了许多病害，如冬季低温易开裂、夏季高温容易出现车辙等，这些问题严重影响了现代公路交通建设的发展。为了解决这一问题，可以将废旧轮胎中的橡胶制成废胶粉，通过与沥青混合来改性沥青，从而改善路面使用性能。而且，这种方法还能够充分利用再生资源，实现生态和资源的可持续发展。因此，废旧轮胎橡胶回收再利用技术的发展对于公路交通建设具有重要意义，需要更多地加强技术研发和创新能力，开发更多的废橡胶回收再利用技术，并使再生橡胶在多个领域得到应用。

现今废胶粉在脱硫后常应用于橡胶改性沥青等领域中。最开始对废橡胶的活化是进行机械解交联的方法，此方法是在一定的温度和压力下，通过机械力和化学试剂的共同作用下对胶粉分子进行活化。但是此工艺的能耗大、污染重且加工周期长。目前，对废胶粉脱硫再生方法主要包括物理法、化学法和微生物法[1-2]，这些方法为胶粉再生行业提供一套实用可行的节能、高效、优质的再生胶生产装备及工艺方法，对废旧轮胎的再生利用具有重要现实意义和工程应用价值。

废旧轮胎在经过相关的粉碎、脱硫等加工处理后才能实现再利用。未经处理的废胶粉具有致密的三维交联网络结构，表面性质为惰性，并具有较低的化学反应活性[3]。因此，其表面性质与聚合物基体不同，导致二者的相容性很差。如将废胶粉直接添加到高分子材料中，两者难以形成良好的粘结界面，且随着废胶粉添加量的增加，会导致改性后的高分子复合材料的性能逐渐下降。所以通常采用降解、表面活化等改性方法对废胶粉进行处理，提高其表面活性和与高分子材料的相容性和结合性，从而实现废胶粉在轮胎、沥青和胶鞋等领域的再生利用。

本文总结了目前胶粉改性沥青中胶粉活化的改性机理及其常用活化工艺的研究现状，为今后选择胶粉活化的方法提供参考。

1 胶粉改性机理研究现状

胶粉是一种由废旧轮胎回收处理得到的粉末状物质，其主要成分是橡胶，通常作为沥青混合料的改性剂使用。由于橡胶的化学性质复杂，胶粉颗粒表面具有很强的疏水性，难以与沥青等亲水性材料混合和相容。因此，为了提高胶粉在沥青混合料中的分散性和稳定性，可通过对胶粉的活化再生来实现更好的应用前景。当前有关胶粉活化的研究主要聚焦在胶粉活化改性机理和胶粉活化工艺两个方面。胶粉活化改性的过程中，主要涉及到四种机理：一是促进共交联作用，二是界面活化增溶作用，三是胶粉降解作用，四是胶粉表面极性基团化作用[4-5]。

1.1 促进共交联作用机理

促进共交联作用机理，是指通过增加不同分子间的相互作用，促进它们之间的结合。在废旧轮胎橡胶使用之前，均需要经过硫化处理。经处理后的胶粉被转化成了一种热固性材料，其具有饱和型网状结构，因此表面几乎没有不饱和键，活性极差。一种常见的处理方法是将再生材料添加到胶粉中，并在机械力的作用下来激活其活性并打破其内部交联结构，从而使胶粉表面形成一定数量的不饱和键，以增加其与混合材料的相容性和结合性。例如，生胶混炼胶加入活化胶粉进行改性的方法。

将生胶混炼胶加入活化胶粉中的原理在于通过胶粉与基体大分子的共交联作用，促使其发生交联反应，并生成具有键合作用的硫化制品，从而改善基体的活性和废胶粉的综合性能。根据共交联作用原理，让胶粉产生共交联作用也可以同样使用再生剂、有机化学助剂等非硫化促进剂。在理论上，任何能够与大分子发生键合作用的材料都可以应用共交联作用原理，而且该交联体系不需要胶粉进行再生。然而，为了设计出正确的共交联作用方法并进行生产实施，应该根据原有胶粉结构和所选高分子基体的构造，选择适当的再生剂或活化再生的方法等。

1.2 界面活化增溶作用机理

界面活化增溶作用机理的基本原理是通过添加一种化学物质，即界面活性剂，来改变胶粉颗粒表面的化学性质，使其表面变得更容易与其他材料混合和相容。界面活化增溶作用机理指的是，通过加入表面活性剂或其他化学添加剂，使胶粉表面的官能团带有极性，从而降低胶粉和其他材料之间的表面张力，改变胶粉颗粒表面活性。这种作用机理的实现过程可以概括为以下两个步骤。

（1）形成界面吸附层

表面活性剂的分子结构通常具有亲水基团和疏水基团两个区域。在水基环境中，亲水基团会吸附在水分子表面，而疏水基团则会朝向空气中。当表面活性剂加入胶粉颗粒和其他化合物（如沥青）混合物中时，疏水基团会与胶粉表面的疏水基团相互作用，形成一个薄而稳定的界面吸附层。这个吸附层可以减少胶粉颗粒表面的张力，从而使胶粉表面变得更亲水。

（2）增强溶解度

由于胶粉表面变得更亲水，它可以更容易地与水相溶和分散，并且可以与水基环境中的其他化合物（如沥青）形成混合物。此外，表面活性剂的分子结构也可以通过与胶粉颗粒表面的化学官能团发生反应，进一步改变胶粉颗粒的表面化学性质。这样，界面活化增溶作用可以提高胶粉与其他材料的相容性，从而增强胶粉在混合物中的分散性和稳定性。

1.3 胶粉降解作用机理

胶粉的降解作用是指在一定条件下，胶粉分子链的交联键被切断或断裂的过程。这个过程可能是自然的，也可能是通过人为加热、加压、机械力作用或添加化学试剂等方式引起的。在胶粉的回收再利用过程中，降解是一种常见的处理方式，可以将胶粉分子链分解成较小的分子，破坏其内部的交联结构，在胶粉内部与表面会产生大量自由基和活性点，促进分子间的化学反应，以便进一步对胶粉进行处理。常见的降解方式包括热降解、化学降解和微生物降解等。

热降解是指在高温条件下将胶粉加热分解，使其分子链断裂。这种方法通常需要在惰性气氛中进行，以避免胶粉的氧化或燃烧。化学降解则是在添加特定的化学物质下，使其发生化学反应，从而导致胶粉分子的交联网络结构的断裂和提高胶粉表面降解速率。例如，一些氧化剂、酸类和碱类物质都可以用于化学降解胶粉。微生物降解是指使用一些特定的微生物将胶粉分子链分解成更小的分子，这种方式常常用于胶粉的生物降解和生物转化。

通过降解，胶粉的分子量得以减小，其物化性质也会相应发生变化，此过程中主要是硫交联键断裂和碳链断裂。需要注意的是，降解在工业生产中很难控制且对胶粉的性质也会产生不可逆转的影响，因此需要选择合适的降解方法，以确保再生胶粉的质量符合要求。

1.4 胶粉表面极性基团化作用机理

胶粉是通过对硫化后的废旧轮胎粉碎得到的，所以其表面存在大量的非极性基团，惰性大且化学反应活性低，与沥青的反应微弱。胶粉表面极性基团化作用是指通过键合作用使胶粉表面非极性基团引入含有极性基团的化学官能团，从而增加其与其他极性物质的相互作用能力。

在胶粉再生和改性的过程中，常采用一些化学试剂来引入这些极性基团，比如采用羧酸、硫酸等活化剂，将其引入到胶粉分子链中。这些化学官能团的引入可以增加胶粉分子表面的极性基团数量，使其与沥青等其他极性物质的亲和力增强。同时，这些极性基团的引入还可以改变胶粉分子链的结构，从而对其物理和化学性质产生影响。

通过表面极性基团化作用，胶粉可以与其他化合物（如沥青）更好地交联，从而提高改性后的胶粉与沥青的附着性能和稳定性。此外，表面极性基团化作用还可以增加胶粉与其他添加剂的相容性和分散性，从而提高整体复合材料的性能和品质。

2 胶粉再生方法

目前，在橡胶沥青中的胶粉脱硫常用方法有物理法和化学法两种。其中，物理法中的微波法和超声波法因其改性效果良好且在橡胶沥青的生产中的产业化应用容易实施而得到广泛应用。这些物理法的共同点是利用外加能量对胶粉进行改性，可以通过破坏内部的三维交联网络结构来实现胶粉活化。化学法的特点是利用化学反应对胶粉进行降解和活化，具有操作简单、效果明显、生产周期短等优点。但化学法也存在着环保和安全等方面的问题，因此在工业生产中需要采取相应的防护和安全措施。

此外，还有一些新型的活化工艺正在被研究开发，如微生物法、酶解法等，这些工艺在胶粉再生领域也具有较大的潜力和发展前景。下面主要对胶粉改性沥青中常见的几种胶粉活化工艺进行阐述。

2.1 物理法

胶粉的物理法改性是一种应用外加能量（如机械力、热-力、冷-力、微波、光、紫外线、超声波等）对胶粉进行改性的方法。通过这种方法，胶粉内部的三维交联网络结构被破坏，从而实现对胶粉的降解和其表面的活化。在物理法改性的方法中，有许多不同的技术可供选择，包括红外法、紫外线法、微波法、剪切流动场反应法、热处理法、超声波法、电子束法和γ射线法。红外法可以在胶粉表面形成活性中心，促进交联反应；紫外线法可以使胶粉表面发生光化学反应，使其黏性增强；微波法可以通过瞬间加热使胶粉产生塑性流动，改变其结构；剪切流动场反应法可以通过施加机械力来使胶粉发生结构性变化，提高其力学性能；热处理法可以改变胶粉的分子结构，增强其物理性质；超声波法可以使胶粉分子发生运动和碰撞，改变其内部结构；电子束法和γ射线法可以使胶粉的分子链发生断裂和交联，改善其力学性能。然而，微波法和超声波法因为它们改性效果良好且产量高而备受关注和广泛应用。

2.1.1 微波法

胶粉的微波脱硫法是一种应用微波辐射对胶粉进行脱硫和改性的方法，常应用于制备橡胶沥青的胶粉活化流程中。胶粉样品通常会被置于微波反应器中，并受到特定功率和频率的微波辐射来实现对胶粉中S-S键和C-S键的有选择性的断裂，而保留C-C键不受破坏[6]。微波辐射会使胶粉分子间产生滑移，从而使得胶粉内部的交联结构被破坏，硫化键断裂，实现胶粉脱硫。相比于传统的热解脱硫方法，微波脱硫法具有反应速度快、能耗低、效率高等优点，并且不会产生大量的环境污染物。通过此方法可有效改变胶粉分子的分子结构，增加了胶粉表面的活性，提高橡胶与沥青之间的相容性，从而有效改善胶粉的性能和应用范围[7]。

需要注意的是，微波脱硫法需要精确控制微波的功率和频率，以避免过高的能量密度对胶粉样品造成过度热化和破坏。同时，胶粉的微波脱硫法仍然处于研究和探索阶段，需要进一步的实验和研究以确定其最佳的操作条件和应用范围。

李明月[8]发现一定功率和频率的微波辐射有助于C=S和C-S之间的转化，破坏橡胶主链及交联键，降低胶粉玻璃化转变温度以及交联密度，有利于胶粉颗粒内部交联程度的降低。叶园园等[9]发现胶粉在微波改性后，胶粉的溶胶质量分数增加，交联密度降低，破坏了胶粉的三维交联网络结构。但微波时间越长，胶粉的改性效果越差。

2.1.2 超声波法

超声波脱硫法将高频率的超声波能量聚焦于胶粉分子链上，并在特定的温度和压力下，快速破坏胶粉内部和表面的三维交联网络结构，以达到活化胶粉目的的方法。在胶粉超声波脱硫法的过程中，超声波在粉中产生剪切力和压力，引起分子链振动和摩擦，使分子链之间的三维交联结构被破坏，胶粉的分子结构得以重组，从而实现脱硫。此外，超声波能够产生空穴现象，即在胶粉中形成气泡，当气泡破裂时，产生剧烈的压力和温度，进一步促进了胶粉的分解[10]。

胶粉超声波脱硫法具有操作简单、处理效率高、处理时间短、能耗低等优点，而且不会产生有毒副产物和废水废气，因此被广泛应用于胶粉的脱硫和再生。

张小萍等[11]发现随着超声波振幅的增加，胶粉的凝胶含量、黏度及储能模量逐渐降低，损耗因子逐渐增大，硫化胶的拉伸强度逐渐降低，扯断伸长率逐渐增加。徐小林等[12]研制了适用于超声波的再生助剂，通过大量的实验研究，确定了超声波再生的最佳工艺参数和制备再生胶的断键类型，进而研发了相关的工艺设备。

2.1.3 电子束法

电子束法是一种利用高能电子束辐照来改善胶粉颗粒的分散性和反应性的方法。通过电子束辐照，胶粉颗粒可以产生电离和激发，导致化学键断裂形成大量自由基和离子，从而改变其化学结构和表面性质。电子束辐照还可以使胶粉颗粒表面活性增强，增加反应表面积，并且可以产生一定的交联反应。

杨景田通过用电子辐射法再生废丁基橡胶，即借助电子加速器产生的高能电子束对废丁基硫化胶制品产生的化学断键——解聚效应，使之获得再生的工艺过程；丁基胶分子的降解度（或分子量的降低）与辐射吸收剂量在一定范围内呈线性负相关性，因此通过调节辐照剂量，可以方便地产生出不同分子量段和不同塑弹性能的丁基再生胶，以满足不同用途产品的需要[13]。

2.2 化学法

化学法是指在一定温度、压力的条件下，通过化学试剂对胶粉进行改性和活化处理的方法。其主要是通过使用化学试剂使硫化胶粉中的硫键发生断裂，从而破坏其内部的交联网络结构，使胶粉得到活化和改性[14]。目前常用方法主要包括：接枝改性法、聚合物涂层改性法、表面氧化法、核-壳改性法等。

在化学脱硫法中，通常使用的化学试剂包括无机类再生试剂（金属钠、苯基锂和铁基催化剂等）、De-Link再生剂、RRM再生剂、临界CO2等。这些化学试剂都可以在一定的温度和压力条件下与硫化胶粉中的硫键发生反应，使其断裂，从而破坏其交联网络结构，提高胶粉表面的活性。此外，化学脱硫法也可以使用一些有机溶剂和添加剂来实现。例如，硫醇类和胺类有机化学试剂可以在常温下与硫化胶粉中的硫键反应，从而降低硫化程度，改善胶粉的流动性和可加工性。此外，也可以使用表面活性剂和润滑剂等添加剂来提高胶粉表面的活性和润滑性。

需要注意的是，化学脱硫法在使用时需要掌握合适的温度、压力以及化学试剂的种类和用量，以免影响胶粉的质量和再生效果。同时，还需要对化学试剂和处理过程中产生的废水和废气进行妥善处理，以减少环境污染的影响。活化胶粉与基质沥青的改性机理是一个非常复杂的问题，需要进行更深入的研究。一方面，由于胶粉和基质沥青的成分较为复杂；其中包括多种不同的化学物质，这些物质的交互作用使得改性机理变得复杂；另一方面，不同的化学试剂和改性工艺会产生不同的影响，因此需要对不同条件下的改性效果进行系统的研究和比较。

2.2.1 接枝改性法

接枝改性法是选取一种适合的接枝聚合物作为改性剂，该聚合物链可以接枝在橡胶分子表面形成接枝单体，从而与橡胶分子形成一种新的材料。接枝改性法的优点在于可以在不改变原有橡胶分子结构的基础上，通过引入新的聚合物链结构，改变橡胶的性质，提高其性能和稳定性。常见的接枝方式有：游离接枝和本体接枝。游离接枝是指将胶粉颗粒分散在溶液中，然后通过添加适当的交联剂使它们结合在一起形成胶块。此方法能够在较短的时间内制备出较大的胶块，但其稳定性较差，容易出现开裂或脱落等问题。本体接枝则是将已经存在的胶块切割成小块，然后再将这些小块与交联剂一起加入到溶液中进行接枝反应。此方法制备出的胶块稳定性较好，但需要较长时间才能制备出较大的胶块。

阳月明等发现经过接枝活化处理的橡胶粉可改善改性沥青的性能，使其具有更高的稠度和延展性，同时提升了其在高温、低温和老化等方面的性能；此外，活化后的橡胶粉表面更加粗糙，表面能更大，从而增强了与沥青的相互作用[15]。

2.2.2 聚合物涂层改性法

聚合物涂层改性法是一种利用聚合物的粘附力来将聚合物应用到胶粉表面形成一层覆盖层的方法。在硫化时聚合物涂层可以通过化学反应与胶粉表面上的官能团发生反应，形成交联结构，从而增加胶粉的交联密度和力学性能。同时，聚合物涂层也可以在高温条件下热分解，释放出自由基，使胶粉表面上的官能团进一步发生反应，这种方法可以增加胶粉表面的活性官能团，使其与其他物质的相容性和粘附性增强，从而实现胶粉表面活化的目的。

李静等利用与橡胶粉及基质沥青相容性良好的聚酰胺作为涂层材料对废胶粉进行活化，使其在橡胶粉表面形成一层均匀的聚酰胺涂层，从而提高胶粉与基质沥青的相容性，且此方法制备的活化橡胶粉改性沥青具有优异的高低温性能和储存稳定性[16]。

2.2.3 表面氧化法

表面氧化法是一种将氧化剂施加到胶粉表面引发氧化反应的方法，通过氧化反应使得胶粉表面形成一层氧化物薄膜，进而增加胶粉表面的活性位点，使得胶粉活化且容易与其他物质发生反应。表面氧化法主要是通过将胶粉表面的碳碳单键和碳碳双键氧化成羟基、羰基或酯基等极性基团，来增加橡胶表面的活性位点。常用的氧化剂有氧气、臭氧、硝酸、过氧化氢、过硫酸钾等。

表面氧化法的优点在于可以在不改变橡胶内部结构和物理性质的情况下，改变其表面极性，使表面的自由能增大，从而增加橡胶与其他物质的相容性和粘附性，提高橡胶的应用性能。缺点是需要选取适合的氧化剂和处理条件，且氧化剂对环境有一定的污染。

于凯等利用过氧化氢对胶粉进行表面氧化，使胶粉表面含有一定量的羟基、羰基等含氧官能团，从而有效地提升胶粉的延展性、低温和感温性能；并发现氧化温度对改性沥青性能指标的影响最为显著，其次是氧化时间，氧化剂用量的影响最小[17]。

2.2.4 核-壳改性法

核-壳改性法是一种通过在胶粉表面包覆一层聚合物壳层，两者之间形成一种相互作用的界面，从而形成核-壳结构的方法。该方法的是将胶粉颗粒作为核心，通过界面引发聚合反应或化学反应，在表面形成一层包覆了聚合物的壳层，从而实现对胶粉表面的改性。聚合物壳层可以改善胶粉颗粒的相容性、加工性能和力学性能等方面的性能，同时也可以为胶粉提供附着力和保护作用。该方法可通过控制核-壳结构中壳层的性质和厚度，实现对胶粉表面的定向改性。与其他方法相比，胶粉活化的核-壳改性法可以实现对胶粉表面的全方位改性。缺点是制备核-壳结构的过程比较复杂，需要考虑核-壳结构的稳定性和胶粉颗粒的分散性。

2.3 微生物法

胶粉的微生物脱硫法是一种通过利用微生物或酶的催化作用来降解和活化胶粉表面的方法。这种方法是基于嗜硫微生物和酶对胶粉中的二硫、多硫等交联键具有高度专一性的特点，利用它们来将这些键催化断裂，从而使胶粉表面发生降解和活化。

在进行微生物脱硫处理前，胶粉需要进行预处理，因为它具有一定的生物毒性。然后将特定的嗜硫微生物与胶粉共同培养，通过一定条件下的培养来达到靶向分解S-S键的作用。不同种类的嗜硫微生物产生的脱硫胶粉表面化学性质不同，可以根据实际需求选择不同的微生物进行改性处理。常用的嗜硫微生物有硫杆菌、戈登氏菌、红球菌、硫化叶菌、假单胞菌和酵母菌等。脱硫微生物的培养条件包括适当的温度、pH值、适宜的碳源、氮源和硫源等。

微生物脱硫法的优点包括具有专一性、温和性、环保性、生产过程简单等特点，可以在低温下进行，且不产生废水和废气。但是，该方法仍然存在着一些局限性，如脱硫效率不高、处理时间长、需要进行预处理等。相较于物理法和化学法，微生物法的研究相对较少，因为它在生产过程中具有较高的环境要求，且可控性较差。因此，在实际应用中需要结合具体情况选择合适的脱硫方法。

姜广明等发现胶粉加入量越多越抑制排硫硫杆菌的生长，且在脱硫过程中发现排硫硫杆菌不破坏橡胶的主链且专一氧化C-S键和S-S键，脱硫后胶粉的交联密度降低[18]。覃柳莎等利用酵母提取的含巯基物质作脱硫剂对天然橡胶胶粉定向脱硫，发现其在有机溶剂和氨类相转移催化剂配成的乳液中对天然橡胶胶粉脱硫效果显著[19]。

赵素合等利用酵母菌考察了破壁反应和共培养两种方法对胶粉脱硫程度的影响，发现破壁反应法降低胶粉的交联密度更为明显且脱硫程度大于共培养法[20]。王雅琴等利用筛选出的一种氧化亚铁硫杆菌来对天然硫化橡胶脱硫再生，发现其对硫化胶粉的硫交联键有断裂或转化作用且脱硫率十分良好[21]。李超等比较连续与间歇搅拌工艺分别对鞘氨醇单胞菌脱硫效果的影响，发现间歇搅拌工艺的脱硫效果更好且溶胀度比连续搅拌的高，交联密度更低[22]。

2.4 机械力化学法

胶粉的机械力化学法是通过将胶粉与化学试剂在机械力作用下进行反应，进而改变胶粉的分子结构和排列方式，从而实现胶粉再生和提高其活性的方法。该方法常用于回收利用废弃橡胶制品，也可用于改性新生产的橡胶制品，以提高其性能和降低成本。常见的仪器有开炼机、高速搅拌机、螺杆挤出机等。机械力化学法可以优化反应条件、提高产品质量和降低生产成本，还可以提高橡胶的性能和可加工性。

常用的化学改性剂有促进剂、硫磺、邻苯二甲酸酐、二辛基钛酸酯或芳烃油等。促进剂主要是用于增进橡胶的可塑性和黏度，如脂肪酸酐、环氧化合物等。硫磺是常用的橡胶交联剂，可提高橡胶的强度和耐磨性。邻苯二甲酸酐主要用于改善橡胶的耐热性和耐油性，二辛基钛酸酯可用于增强橡胶的耐候性和抗氧化性，芳烃油则是一种常用的软化剂，可提高橡胶的可塑性和弹性。常用的机械力化学法主要有开炼机捏炼法和螺杆挤出机法。

2.4.1 开炼机捏炼法

开炼机捏炼法是最早应用的机械力化学法之一，其原理是利用开炼机的双辊摩擦力和压缩力将胶粉与化学试剂进行混炼和反应，形成改性胶料。开炼机是一种橡胶加工设备，常用于将天然橡胶或合成橡胶与添加剂混合，形成所需的橡胶制品。捏炼法是另一种橡胶加工技术。捏炼法是通过在胶粉和生胶基质的混合物中添加添加剂，并在高温和高压下进行混合和热处理，来制造均匀的硫化胶产物。

2.4.2 螺杆挤出机法

螺杆挤出机法是利用高速旋转或高压挤压将胶粉和化学试剂混合反应，将胶粉加工成连续型制品的方法。在对胶粉进行预处理后，将其放入螺杆模腔中，然后通过螺杆旋转的作用，胶粉被逐渐向前挤压，并在高温高压的作用下，在模具内形成所需的橡胶连续型制品。螺杆挤出机法具有生产效率高、可重复性好、加工范围广等优点。

曾东等发现通过机械力化学作用在开炼机上处理胶粉，可破坏其交联网络结构并导致橡胶分子链的断裂，从而产生自由基并实现胶粉改性。随着开炼机薄通次数的增加，胶粉中自由基的浓度也随之增加，进一步提升了其与天然橡胶之间的界面相容性和结合性，使得胶粉在天然橡胶中分散更加均匀[23]。孟彩云等通过改变配方和混炼时间来优化使用机械力化学法对胶粉进行改性的最佳工艺方案，并发现双辊开炼机制成的片状胶具有较小的体积，从而可以提高胶粉的用量[24]。

3 结论

胶粉活化是一项新兴的研究领域，在学术界和工业界都得到了广泛的关注，目前已经研究出多种胶粉活化方法，不断有新方法的出现和改进。目前，胶粉活化研究的主要方向包括以下几个方面。

（1）活化机理的研究：为了深入了解胶粉活化的机理，研究人员从分子层面入手，探究活化对橡胶分子结构和性能的影响。通过了解不同的胶粉活化改性机理对胶粉改性材料及改性工艺提供了更多的可能，因为每种改性机理都会引起不同的材料性能变化过程及反应原理。通过对不同的改性机理进行深入的研究，我们可以更好地理解胶粉改性的基本原理，提高胶粉活化改性技术的效率和可靠性，并为橡胶制品的生产提供更高效、更经济、更环保的方法。

（2）活化方法的研究：目前有关胶粉活化的方法很多，但已实现的对胶粉活化成功的方法较少，所以研究人员在探索新的活化方法和改进已有方法的基础上，不断优化活化过程，提高活化效率和产品性能，常见的有微波法、接枝改性法、超声波法等。但是在应用中需要考虑到成本、污染和性能等问题，并选择合适的方法来对胶粉进行活化。且目前对评价胶粉活化改性后的性能方法存在一些局限性。因此，需要寻找更加准确、灵敏、可重复性好、能够反映胶粉活化改性后整体性能的评价方法。

（3）胶粉活化改性材料的研究：研究人员通过胶粉活化，制备出具有特定性能（如高强度、高耐磨性、低温柔性等）的橡胶材料，以满足不同应用领域的需求。主要研究集中在复合改性材料、功能性改性材料和可持续发展的改性材料等。目前胶粉活化改性材料除了在传统的橡胶制品领域发展外，也在探索拓展到其他领域，如医疗器械、智能材料、电子器件等领域。目前其大量应用于改性沥青领域。

（4）活化工艺的工业化应用： 在胶粉活化研究成果的基础上，逐步实现了活化工艺在橡胶材料生产中的产业化应用，为提高橡胶制品的品质和降低成本提供了有力支持，像常见的脱硫方法有微波法和超声波法。但是，需要指出的是，目前胶粉脱硫的工业化技术仍然面临一些挑战和难点，需要进一步探索和研究，以推动该领域的发展和应用。