萬噸級廢輪胎橡膠材料綠色自循環再生及應用技術示范

日前，由中策橡膠集團股份有限公司、南京綠金人橡塑高科有限公司、北京化工大學等合作開發的“萬噸級廢輪胎橡膠材料綠色自循環再生及應用技術示范”項目突破了廢輪胎綠色高值化再利用技術，建成了輪胎綠色自循環應用示范，并榮獲2023年度中國石油和化學工業聯合會科學技術獎科技進步一等獎。

廢載重輪胎橡膠一般采用高溫高壓動態脫硫罐技術制備固體再生橡膠。該技術存在解交聯不可控、長時間高溫高壓導致能耗高和生產過程中廢氣、廢水難處理等問題。解決這些問題的核心是實現廢橡膠的可控選擇性解交聯再生。南京綠金人橡塑高科有限公司總經理史金煒博士表示：“廢輪胎橡膠回收的第1步就是將橡膠中的硫交聯鍵解交聯，破壞其三維網絡結構，使其具有可再加工性能。而可控選擇性解交聯并不容易，廢載重輪胎橡膠中的交聯鍵只有不到2%、又有多種交聯鍵類型。在課題研究之初，優異、穩定再生性能的解交聯機理和綠色化再生廢橡膠的裝備均尚無先例。廢乘用車輪胎的補強體系復雜，經過高于450℃高溫熱裂解后，炭黑和白炭黑等補強劑的性能差，且難分離、難改性，產品經濟附加值低，因此急需原創一種新的再生橡膠材料，既可實現解交聯又不破壞補強體系，實現高收率、高附加值。除此之外，如何精準結合輪胎不同部位性能要求，實現再生材料的高性能穩定再應用，科學的配方設計也是一大難題。”

該項目解決了上述難題，已經形成了輪胎生產-銷售-回收處置-再利用的全周期自循環模式。其技術創新點如下：闡明了廢橡膠解交聯再生機理及再生材料結構、性能演變，指導了滿足必要再生條件的專用設備設計和制造；首創建立了廢膠粉摩擦傳遞機理，研制了脫硫、精煉、中度裂解、冷卻排氣等不同功能的系列雙螺桿擠出機核心裝備；結合雙螺桿擠出機內的剪切場和溫度場的模擬設計，開發了螺桿組合結構和工藝控制技術；設計了固/液體再生橡膠在輪胎胎面、胎側、胎體等部件上的應用配方和工藝，實現了對樹脂、油、炭黑、合成橡膠等石化產品和天然橡膠的替代應用，在保證性能的同時降低了材料成本。

目前，該技術成果已落地應用，產生了良好的經濟效益。中策橡膠循環科技有限公司初步構建了廢輪胎循環利用體系，形成了年處理5萬t廢輪胎的規模，近3年累計處理廢輪胎約8萬t，碳減排約2.3萬t，應用再生橡膠材料的輪胎銷售收入達208.4億元，節省成本約6 000萬元。