胶粉的生产利用现状及前景分析

孙玉海1,2,张培新2,刘剑洪2Ξ

(1.广西大学化学化工学院,广西南宁530004;

2.深圳大学师范学院,广东深圳518060)

摘要:废橡胶作为工业垃圾,已为世界所公认,介绍了废橡胶回收利用的意义和方法,着重阐述了胶粉的生产利用现状,并简要分析了胶粉的生产利用前景。关键词:废橡胶;回收利用;胶粉

1　概述尽管废橡胶在固体废弃物总量中只占一小部分,但却是固体废弃物处理的主要问题之一。

由于废橡胶属于热固性的聚合物材料,在自然条

3.1　现状

2000年,中国塑料生产总量已超过630万t,当年产生的废塑料为250万t,其中填埋占93%,焚烧占2%,回收率仅占5%,与发达国家比较,塑料废弃物的资源化率极低。通过焚烧回收热

能,对能源紧缺而且综合利用水平较低的我国,具有重要的现实意义。在我国通过燃烧从废塑

料废物中回收热量的工作进展缓慢,没有形成工

业体系,相关技术还有待于开发。

3.2　展望根据国家中长期科学技术发展纲要,对再生

资源领域里废塑料部分规划的战略目标是:到

2020年再生利用废塑料293万t,再生利用率达到50%;研究废有机高分子材料再生利用技术,提出现行废塑料再生工艺的改进方法,在解决预

处理技术的基础上,借鉴国外先进经验,研究推

广适合我国国情的废塑料再生技术,以提高产品

性能和质量。

3.3　对策首钢将塑料废弃物用于工业焦炉的实验已

经获得成功,可于近期用于工业生产。首钢焦炉

对塑料废弃物的年处理能力为20～30万t,北京

市目前的塑料废弃物年产量约为15万t,每年大

约以8%的速度递增。首钢完全能满足北京市

的白色垃圾处理工作。希望尽快出台有关塑料包装废弃物相关法规,以支持企业对塑料废弃物

再利用。我国至今还未建立一套完善、切实可行

的有关塑料废弃物的回收、管理、利用的法规和

制度。这也给塑料废弃物的回收利用带来一定

的难度。再者,调动和发挥企业再利用塑料废弃

物的积极性,需要给予优惠政策。现有的综合利

用优惠政策尚不足以使塑料废弃物回收利用企

业形成良性的市场机制。为了不增加政府负担,可以借鉴国外塑料包装物生产销售者负责处理

包装废弃物的办法,同时体现“污染者付费”的原

则,应要求产生废弃物者自行回收利用,不能自

行回收利用的企业或个人要交纳回收处理费,作

为对回收利用者的补偿。

有关专家指出,入世后我国塑料行业应根据

自身的实力,积极研究对策,扬长避短,发展壮大

我国塑料行业要重视环境保护,加强废旧塑料的

回收利用和CFCs替代物的研究工作。随着塑料

制品使用的增多,产生的废塑料将给环境带来一

定的污染,因此要把废弃塑料的回收利用作为一

项战略性工作抓好,特别是要加强废塑料的回收

再利用,做到变废为宝,物尽其用。

参考文献:[1]《城市固体废弃物管理与处理处置技术》.国家环保总局污染控制司.北京:中国石化出版社出版,2000.(收稿日期:2003-07-04)

42废橡胶《再生资源研究》2004年第1期

Ξ作者简介:孙玉海,男,(1978—)硕士研究生,主要研究方向:废橡胶的资源化回收利用。件下很难发生降解,弃于地表或埋于土里的废橡

胶十几年都不变质,不腐烂。废橡胶的堆积占用

土地,污染环境,整条废轮胎堆集在一起还会滋

生蚊虫,对居民健康造成损害,且易引起火灾。

废橡胶作为工业垃圾,已为世界所公认。废橡胶

的回收利用成本较高,技术难度大。因此,过去

英、美等国家一直把它们看成是废物,只考虑如

何处理干净。但是进入20世纪70年代以后,随

着科技的发展,人们发现回收利用废橡胶可以节

约生产合成橡胶所消耗的大量原油,开始把废橡胶称为“新型黑色黄金”(newblackgold),千方百

计设法回收利用,或者作为橡胶、塑料的填充材

料,或者单用胶粉生产橡胶制品,从而开辟了废

橡胶利用的新时代。从各个方面来讲,在能源相

对紧缺的今天,回收利用废橡胶都具有十分重大

的意义。

我国是一个橡胶消费大国,2000年共消耗

生胶2100kt,仅次于美国,居世界第2位。每年

产生的废橡胶复合材料将近5000kt。如此大量

的废橡胶材料,若不及早处理,除了污染环境以

外还是资源的极大浪费。同时我国又是一个生

胶资源短缺的国家,几乎每年生胶消耗量的

45%左右需要进口,而且这种情况短时期内不会有根本的转变,所以如何解决橡胶原料来源及代

用材料是十分迫切的任务。处理好废旧橡胶,对

于充分利用再生资源,摆脱自然资源匮乏,减少

环境污染,改善人类的生存环境是非常重要的。

目前,废旧橡胶回收利用项目已列入《中国21世

纪议程》方案中。

2　废橡胶回收利用的分类废橡胶的回收利用大体有三种方式:即整体

利用、再生利用和热利用。整体利用是指对废橡

胶进行整体的利用,如进行复原性的加工,使之

恢复原有用途的翻新、鱼礁、水土保持材、护舷、

施工用泥桶、体育游戏器材、道路垫、轨道缓冲

材、牧场栅栏等;再生利用是指将废橡胶制成再

生胶或胶粉;热利用分高温分解和直接燃烧两

类。高温分解是指将废橡胶在高温下经催化热

裂解得到混合油、热解气及碳黑等多种干馏分解

物。直接燃烧是指将废橡胶作为燃料直接加以

利用。

3　胶粉的生产应用现状用废橡胶制造再生橡胶是我国废橡胶利用的主要方式,再生胶是将废橡胶“脱硫”后获得的

产品。20世纪50～60年代是再生胶发展的鼎盛

时期,但是由于再生胶的能耗高,附加值低,还有

二次污染,到了70年代,世界上几个主要发达国

家的再生胶产量和使用量都在不断下降。1980年英国全面停止了再生橡胶生产,美国30多家

再生胶工厂只剩下2家。特别是70年代中期生

胶价格急剧下跌,还有物美价廉的充油丁苯橡胶

夺走了部分再生胶的市场,使再生胶的生产一度

陷入困境。随着再生胶的逐步没落,废胶粉的生

产已成为回收利用废橡胶的主要途径。

311　胶粉的生产现状我国胶粉生产始于20世纪80年代后期。

1989年我国首次组团赴德国考察废橡胶利用情况,90年代初废胶粉生产进入活跃期。我国现有

胶粉生产厂40多家,产量约为50kt/a。在中国废

橡胶是有偿使用的,而且废橡胶冷冻粉碎工艺的

制冷剂液氮价格十分昂贵,所以,在中国使用液氮

低温冷冻粉碎技术十分困难。因此,“八五”规划

中由青岛化工学院与山东高密再生胶厂、航空航

天部第609研究所合作,承担原化工部下达的“低

温冷冻法生产微细胶粉及其应用研究”的攻关项

目,在低温粉碎技术领域开发成功了空气涡轮制

冷法。空气涡轮制冷法的技术核心是将飞机制造

业中的涡轮膨胀技术应用到低温粉碎技术中,该

方法与国外的液氮法相比具有细粉率高、成本低

等特点。此后中国科学院低温工程中心、北京航

空航天大学也开展了这方面研究工作。这期间,一些再生胶生产厂家利用粉碎后的粗胶粉(40目

左右中间产品),经活化处理生产数量不多的活化

胶粉;同时国内一些省市地区先后从美国、意大

利、法国、德国等国家的不同公司引进10多条胶

粉生产线及单机设备,使我国胶粉生产开始起步,但这些生产线多采用常温法生产,几乎都只能生

产粗胶粉和细胶粉(60目)。为此,国内一些机械

设备制造厂也开始研制采用常温法制备微细胶粉

的设备,目前已有成功报道。如青岛绿叶橡胶有

限公司开发的LY型液氮制冷系统,该系统具有

独特的冷能交换装置及多种冷能循环利用技术,使液氮的冷能得到充分有效的利用。利用该法生

产1kg微细胶粉仅消耗液氮0.32kg。在国际上同

类液氮冷冻法制造微细胶粉液氮消耗量一般在

0.5kg以上,所以该方法达到了国际先进水平。由

52《再生资源研究》2004年第1期废橡胶于液氮消耗量的降低,微细胶粉的成本也大幅降

低。深圳东部橡塑实业有限公司成功开发了常温

法工业化生产精细橡胶粉新技术,该技术以物理

手段为主,辅之以化学手段,在常温条件下,以简

化的工艺流程生产万吨规模的60～120目精细橡

胶粉,产品的粒度均匀,能耗低,成本低,生产过程

对环境无污染,并达到了废轮胎胶料、骨架材料的

全部综合利用。最近还有资料报道国内正在研制

用物理化学方法制备精细胶粉,该项技术的关键

在于溶胀剂的配制回收和高能搅拌磨粉工艺。试

验表明这种方法制备的胶粉比普通工艺制备的胶

粉要细化的多而且机械强度明显提高。这些新技

术能够提高胶粉的质量,并降低成本,对胶粉的应

用推广将产生重大的促进作用。日前《中国化工

报》报道,浙江绿环橡胶粉体工程有限公司将投资

1.5亿元建成国内最大规模的废旧轮胎常温精细粉碎设备生产基地及年产2万吨精细胶粉加工示

范生产线,并准备以此为基础形成废旧轮胎回收

处理、深加工及再生利用产业链。

312　废橡胶粉的应用现状胶粉有很广泛的应用领域。它不但可以直

接或经过表面活化掺入胶料替代部分生胶制造

轮胎、胶鞋等橡胶制品,而且还能与沥青很好的

混合后用于铺路。另外,胶粉还可以用来改性塑

料、改良土壤;精细胶粉还能用于防腐涂料、彩色

地砖和防水卷材等非橡胶领域。

31211　胶粉与橡胶并用胶粉尽管是一种交联网状的硫化胶颗粒,但

仍存在一定量的不饱和键,因而可以采用硫磺—

促进剂交联体系直接进行硫化模压成型,也可采

用过氧化物硫化或硫磺—促进剂与过氧化物并用的体系,所得模压品可用作对力学性能要求不

苛刻的各类垫片和吸音材料等。

在橡胶工业中,早在20世纪40年代,人们就

利用粒径为0.5～1.0mm的胶粉制造胶鞋底,随后胶粉在减震垫和一些要求不高的橡胶制品中也得

到了应用。70年代出现了100～250um(60～150目)的精细胶粉用于制造汽车轮胎。胶粉在作为

橡胶填料时所表现的性能比再生橡胶更具有优

势。据试验,在原胶中掺入5%～30%的胶粉不会

影响橡胶的性能。近年来许多发达国家在再生胶

粉与橡胶的共混研究和应用研究方面作了大量的

工作,并取得了良好的效果。31212　胶粉与树脂并用胶粉除了与橡胶并用外,也可以采用简单共

混法和动态硫化法与树脂并用,以增韧改性树

脂。早在20世纪80年代初国外就已经开始将

胶粉加入到聚乙烯、聚丙烯、环氧等各种热塑性

聚合物中,进行胶粉增韧聚合物的研究。美国的

Rosehill公司将胶粉与热塑性树脂在高温下直接混合后制成厚为1～4mm、宽为0.5～1m的片材,用于垫毯、道路铺设、油田管道保护等。美国的

Greenman工程技术公司则用胶粉制成屋顶材料供应经常遭受冰雹袭击的美国南部和中西部地

区,这些材料因为含有胶粉所以不但具有一定的

弹性能有效的防止冰雹对屋顶的冲击,还能起到

绝缘和隔音的作用。

31213　胶粉的改性利用胶粉改性技术可以说是与新型橡胶再生技

术并列的新技术,改性胶粉是将胶粉进行表面

的、化学的改性而得到。将胶粉进行活化改性,不但可以大幅度提高其在橡胶制品中的掺用量,而且可以改善工艺性能,降低成本。胶粉改性技

术发展呈两种趋势:一是表面活性剂的全面应

用;二是新型材料技术的渗透。目前应用较多的

有接枝或互穿聚合物网络改性、机械力化学改

性、聚合物涂层改性等。改性废胶粉可分为交联

胶粉、活化胶粉、塑化胶粉、阻尼胶粉、

接枝胶粉等。最近有资料报道,美国正在研究用氯化物对

胶粉进行表面活化处理,经过处理后的胶粉的物

理性能得到了极大的改善。

31214　胶粉改性沥青沥青中添加胶粉能提高稳定性,并可增加与

基料的粘接性。由于胶粉具有一定弹性和耐磨、

抗滑等性能,而且其中含有防老剂,因此用胶粉

改性的沥青铺设人行道、高速路、机场跑道、球场

极为合适,且能够提高路面的质量和寿命。实践

证明,废胶粉改性沥青仅铺33mm,寿命可达10年,相当于普通沥青路面的2倍。美国利用胶粉

作为沥青的添加剂用于筑路已有20多年历史

了,在1982～1986年,已试铺了200多个路段,这

种路面具有稳定性好、耐磨、防冻、防滑和维修费

用低等特点。美国还颁布了联邦法令要求从

1994年起所有国家资助的公路项目,废胶粉在沥青中的应用比例必须在15%以上。国内废胶

粉用于筑路也早有尝试,江西、湖北、广州、北京

62废橡胶《再生资源研究》2004年第1期