中科院突破微气泡淬冷技术 不溶性硫磺纯度达97.33%创行业新高

徽声在线6月10日讯，在高性能绿色轮胎制造领域，不溶性硫磺（IS）凭借其卓越的分散性能和优异的自粘特性，已成为不可或缺的关键原料。中国科学院青岛生物能源与过程研究所科研团队近日宣布，成功研发出基于微气泡强化传热技术的新型快速淬冷工艺，该技术通过创新性的气液两相流场控制，实现了不溶性硫磺制备的重大突破。

研究团队设计的旋流式绝热喷射器采用独特的双材质复合结构，主体由316L不锈钢与高硼硅玻璃构成，这种设计既保证了设备在1200℃高温环境下的结构稳定性，又实现了反应过程的可视化监测。通过精密设计的轴向-切向复合流道，高温硫蒸气与淬冷液在毫秒级时间内完成三次螺旋混合，形成直径50-200μm的均匀微气泡群。这种瞬时相变过程使硫分子直接结晶为粒径分布系数（PDI）小于0.3的球形颗粒，相比传统工艺省去了耗时耗能的粉碎工序，产品收率提升18.7%。

在工艺优化阶段，科研人员系统研究了淬冷温度梯度（800-1200℃）、稳定剂种类（有机锗/硅烷偶联剂）及添加量（0.5-3wt%）对产品性能的影响。实验数据显示，采用优化工艺制备的萃取级不溶性硫磺纯度达97.33%，其105℃热稳定性指数较传统工艺提升23.6%，达到86.49%。特别值得关注的是，充油型产品在经过168小时连续热老化测试后，仍保持82.1%的有效含量，显示出优异的工业应用潜力。

该研究成果已形成完整的专利技术集群，涵盖反应器设计、流场控制、稳定剂配方等12项核心专利。目前，研究团队正与三家轮胎龙头企业开展中试合作，预计建成首条5000吨/年连续化生产线。相关学术成果发表于《过程工程学报》2024年第6期，获得国家科技重大专项"绿色轮胎用关键材料制备技术"（编号：2023ZX01A02）的专项资助。