廢舊輪胎脫硫橡膠新材料的運(yùn)用

王金帥 孫成林 王剛

【摘要】當(dāng)前，隨著人類社會(huì)的快速發(fā)展，人類的生產(chǎn)生活活動(dòng)不斷消耗各種資源，不僅對(duì)自然環(huán)境造成了極大的破壞，同時(shí)也使得全球資源日益減少。因此，目前世界范圍內(nèi)都開始研究廢舊材料的回收利用，而廢舊輪胎隨著汽車保有量的不斷增長(zhǎng)，其數(shù)量也在不斷增加。針對(duì)這種情況研究廢舊輪胎脫硫橡膠新材料的運(yùn)用具有現(xiàn)實(shí)意義，不僅可以避免廢舊輪胎大量堆積影響環(huán)境，同時(shí)也能提升橡膠資源的使用效率，減少資源浪費(fèi)。文章簡(jiǎn)要分析當(dāng)前我國(guó)廢舊輪胎的現(xiàn)狀，闡述廢舊輪胎脫硫橡膠新材料運(yùn)用的基本情況，具體介紹幾種廢舊輪胎脫硫方法，并預(yù)測(cè)廢舊輪胎脫硫橡膠新材料的發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】廢舊輪胎;脫硫橡膠;新材料;再生

引言

長(zhǎng)期以來(lái)，關(guān)于廢舊輪胎的處理移植是橡膠再生利用以及環(huán)境保護(hù)所面對(duì)的難題，經(jīng)過不斷的研究和發(fā)展，目前基本形成四種廢舊輪胎再利用的方式，其一是翻新利用;其二是焚燒掩埋、裂解;其三是制作膠粉;其四是再生膠。這幾種方式目前是世界范圍內(nèi)廣泛使用的幾種廢舊輪胎處理方式，由于我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)于橡膠資源的消耗量較大，而我國(guó)這方面的資源相對(duì)匱乏，因此，廢舊輪胎再生膠在我國(guó)應(yīng)用比較廣泛，一定程度上彌補(bǔ)了我國(guó)橡膠資源的不足。

1當(dāng)前我國(guó)廢舊輪胎的現(xiàn)狀

當(dāng)前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平不斷提升，這導(dǎo)致我國(guó)的汽車保有量逐年上升，輪胎作為汽車最為重要的配套產(chǎn)品其需求量也不斷增加，這就導(dǎo)致廢舊輪胎的數(shù)量不斷上升。目前我國(guó)每年大致廢棄輪胎約3.5億條，質(zhì)量接近1500t，并且這個(gè)數(shù)量還在以每年約6%的速度增長(zhǎng)。廢舊輪胎的大量堆積不僅會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染，同時(shí)也是極大的安全隱患，極易發(fā)生火災(zāi)，威脅公共安全。此外，我國(guó)是一個(gè)橡膠消費(fèi)大國(guó)，但是我國(guó)的橡膠資源嚴(yán)重匱乏，超過80%的橡膠資源需要進(jìn)口，這在一定程度上限制了我國(guó)橡膠工業(yè)的發(fā)展。鑒于這種情況，我國(guó)在《廢橡膠綜合利用行業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃指導(dǎo)綱要》以及《輪胎產(chǎn)業(yè)政策》明確指出要將再生橡膠作為橡膠產(chǎn)業(yè)的原材料之一，以彌補(bǔ)我國(guó)橡膠資源不足，促進(jìn)橡膠產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，研究高效處理利用廢舊輪胎技術(shù)，運(yùn)用廢舊輪胎脫硫橡膠材料具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。

2廢舊輪胎脫硫橡膠新材料運(yùn)用的基本情況

廢舊輪胎脫硫橡膠新材料主要是以橡膠逆向化學(xué)脫硫工藝為基礎(chǔ)對(duì)廢舊輪胎進(jìn)行處理，從而達(dá)到再利用的目的。具體的流程為，先將廢舊輪胎碾碎成顆粒狀，然后加水以及其他物質(zhì)，在加溫以及加壓的條件下促使其開始反硬化，最后在利用機(jī)械進(jìn)行擠壓，將其恢復(fù)至初始狀態(tài)。再生膠最初是一種會(huì)產(chǎn)生二次污染并且能耗較高的產(chǎn)品，但是鑒于我國(guó)橡膠資源匱乏的情況，長(zhǎng)期以來(lái)一直是處理利用廢舊輪胎的主要途徑。但是經(jīng)過長(zhǎng)期的發(fā)展以及國(guó)家對(duì)于環(huán)境保護(hù)的要求不斷提高，廢舊輪胎脫硫橡膠產(chǎn)業(yè)也在逐步的進(jìn)行技術(shù)改造和升級(jí)，脫硫的方法也在不斷的優(yōu)化，其生產(chǎn)過程中造成的二次污染問題得到了一定的環(huán)節(jié)。并且目前已經(jīng)研究出了多種橡膠脫硫再生工藝，這對(duì)于推動(dòng)廢舊輪胎脫硫橡膠材料的發(fā)展和實(shí)際運(yùn)用有極大的積極意義。

3當(dāng)前幾種廢舊輪胎橡膠脫硫再生方法

3.1傳統(tǒng)廢舊輪胎橡膠脫硫再生方法

利用廢舊輪胎生產(chǎn)再生膠的歷史相對(duì)較長(zhǎng)，傳統(tǒng)的脫硫再生方法主要是水油法、油法以及高溫高壓動(dòng)態(tài)脫硫法，目前國(guó)內(nèi)主要采用的是高溫高壓動(dòng)態(tài)脫硫法。這種方法兼具了油法和水油法的優(yōu)勢(shì)，自上世紀(jì)開始應(yīng)用以來(lái)，一直是我國(guó)廢舊輪胎橡膠脫硫的主要方法。但是這種方法存在一定的缺陷，其一是這種方法造成的污染比較嚴(yán)重，同時(shí)能耗較大，這主要是由于在脫硫過程中需要高溫環(huán)境;其二是這種脫硫方法在橡膠脫硫的過程中會(huì)對(duì)橡膠的其他性能造成一定的影響，因此，再生膠與天然橡膠存在較大的差異。目前這種方法已經(jīng)逐步開始淘汰，這與我國(guó)當(dāng)前注重環(huán)保、節(jié)能降耗的理念不符。

3.2廢舊輪胎橡膠化學(xué)脫硫方法

化學(xué)脫硫的方法最初誕生于上世紀(jì)七十年代，日本以及瑞典最先開始使用這種方法，但是這種方法最初毒性較大，并且脫硫不均勻。后來(lái)經(jīng)過我國(guó)進(jìn)一步的研究，采用環(huán)烷酸金屬鹽、無(wú)機(jī)強(qiáng)酸金屬鹽作為助劑，有效解決了這種方法的缺陷。這種方法在40℃～110℃的條件下就可以使橡膠的分子斷裂，從而達(dá)到再生的目的。目前，關(guān)于化學(xué)脫硫的方法主要有De-Link橡膠再生法、RPM再生法，前者在實(shí)際生產(chǎn)過程中已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用，其所產(chǎn)生的脫硫橡膠拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到原膠的75%以上;而后者目前尚未開始廣泛的應(yīng)用，但是其具備極大的應(yīng)用價(jià)值，只是尚需要進(jìn)一步的研究，這種方法在脫硫過程中溫度基本接近室溫，且其利用的再生劑是植物再生劑，沒有毒性，也不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，使用價(jià)值較高。

3.3廢舊輪胎橡膠超聲波脫硫再生方法

這種方法主要利用超聲波將能量集中在分子鍵的局部位置，這種能量可以破壞硫化膠當(dāng)中鍵能較低的C-S鍵以及S-S鍵，有選擇性的破壞硫化膠三維網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，但是不會(huì)使C-C大分子鍵發(fā)生斷裂，從而達(dá)到再生利用的目的。這種橡膠脫硫方法不僅生產(chǎn)過程中環(huán)保、高效，并且耗能較低，其生產(chǎn)的再生膠性能更加接近原膠，利用價(jià)值極高。目前這種方法已經(jīng)基本成熟，在不久的將來(lái)即可應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。

4廢舊輪胎脫硫橡膠新材料的發(fā)展趨勢(shì)

4.1高值化

目前，我國(guó)再生膠的年產(chǎn)量大致在250t～300t，產(chǎn)量相對(duì)較小，并且廢舊輪胎脫硫橡膠的各項(xiàng)性能較低，一般主要作為SR、NR的填料使用，尚未實(shí)現(xiàn)對(duì)廢舊輪胎的最大化利用。如果廢舊輪胎的脫硫工藝可以進(jìn)一步發(fā)展，生產(chǎn)的再生膠可以達(dá)到原膠性能的80%以上，滿足強(qiáng)力再生膠標(biāo)準(zhǔn)，就可以實(shí)現(xiàn)廢舊輪胎脫硫橡膠的高值化利用，完全可以代替天然橡膠。

4.2低溫環(huán)保

環(huán)保是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的主旋律，而目前廢舊輪胎脫硫橡膠在生產(chǎn)過程中主要采用的是高溫高壓動(dòng)態(tài)脫硫法，不僅需要化學(xué)物質(zhì)輔助，同時(shí)還需要在高溫的條件下進(jìn)行，一些揮發(fā)性的物質(zhì)會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響，并且能耗過大。未來(lái)脫硫工藝必然是需要向高效、環(huán)保、低溫以及高性能的方向發(fā)展，這樣才能實(shí)現(xiàn)廢舊輪胎的綜合回收利用。

5結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，加強(qiáng)對(duì)于廢舊輪胎橡膠脫硫工藝的研究以及對(duì)廢舊輪胎脫硫橡膠新材料的運(yùn)用可以有效緩解我國(guó)橡膠資源不足，以來(lái)進(jìn)口的問題，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)對(duì)廢舊輪胎的綜合回收利用，提升資源使用效率，降低環(huán)境污染。

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