废旧胶粉的制作及利用现状

丁磊，曹诺，赵新

（中国电器科学研究院有限公司，广东广州510300）

废旧胶粉的制作及利用现状

丁磊，曹诺，赵新

（中国电器科学研究院有限公司，广东广州510300）

简要介绍废旧胶粉的制造方法，以及胶粉在实际生产、生活当中的应用现状。提高废旧胶粉的再利用技术，拓展其应用领域，是节约资源、保护环境，促进国民经济增长方式转变和可持续发展的重要措施。

废旧轮胎；胶粉；回收；利用

近几十年来，随着国民经济的快速发展，国内汽车拥有人数的增加，废旧橡胶的再生利用引起业内人士的广泛关注。随着废旧轮胎数量的逐年增加，如何有效合理地减少废旧橡胶制品和轮胎的存储量，是资源综合利用的重要课题，也是保护环境，促进国民经济增长方式转变和可持续发展的重要措施。同时为了更好地贯彻《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》，落实节约资源和保护环境基本国策，深入推进“十二五”时期的资源综合利用工作，促进循环经济发展，发改委组织编制《“十二五”资源综合利用指导意见》和《大宗固体废物综合利用实施方案》，研究提出“十二五”资源综合利用工作的指导思想、基本原则、主要目标、重点领域以及政策措施，同时提出在工业、建筑业和农林业等领域选择产生堆存量大、资源化利用潜力大、环境影响广泛的固体废物编制实施方案。其中在再生资源回收利用方面，提到废旧轮胎的规范利用，要求规范废旧轮胎回收利用，加快推进废旧轮胎综合利用技术研发和产业升级，提高旧轮胎翻新率，鼓励胶粉生产改性沥青等直接应用，推广环保型再生胶等清洁生产工艺[1－3]，提升无害化利用水平。

1 废旧胶粉的制法

橡胶是具有高弹性和高储能性的材料，常温下稍带塑性，在外力作用下可产生形变，在－70℃（玻璃化转变温度以下）时易丧失弹性变成脆性物质，扯断伸长率很小，故橡胶在深冷条件下易于粉碎。橡胶的粉碎大致分为化学法、低温粉碎法和常温粉碎法。由于化学法生产成本高，很难形成大规模生产，低温粉碎法和常温粉碎法则应运而生。与再生胶相比，胶粉无须脱除硫磺成分，就可制成颗粒状物质直接使用，与再生胶的工艺相比则简单得多，同时还有效减少能耗和有毒气体的释放，这也是发达国家将废旧轮胎利用方向由再生胶生产转向直接利用胶粉领域的根源[4]。胶粉在日常生活中应用广泛，在实际工程应用中主要表现为：将胶粉、沥青或水泥混合，用于公路建设和房屋建筑[6]；与塑料并用可制作防水卷材、农用节水渗灌管、消音板和地板、水管和油管、包装材料、框架、周转箱、浴缸、水箱；制作涂料、油漆和粘合剂；生产活性炭；活化胶粉或改性胶粉等。

20世纪70年代以后，在二次利用废旧胶粉方面，发达工业国家有了迅猛的进展。尤其是20世纪90年代以来，相继研发常温和低温粉碎工艺制造微细硫化胶粉的方法，并把成果转化成产品，投入到企业的生产运营中。通过该方法获取的精细胶粉目数达到了原料添加剂的要求（80～120目）。将精细胶粉添加到天然橡胶中（极限的胶粉掺入量可达50%），可大幅度提高橡胶制品的静态性能和动态性能。并且胶粉在市场的价位仅是天然橡胶的1/3～1/2，可有效降低成品价格。

低温冷冻粉碎法以块状、粒状生胶、废旧橡胶制品、废旧轮胎等固体状态为原料，通过极度寒冷的介质将其冷却到玻璃化温度以下，并放入机械中进行粉碎。国外通常利用液氮作为冷却介质，之后用齿盘式或锤磨式粉碎机进行粉碎。常温粉碎工艺一般采用剪切撕裂、摩擦、高速等方式的粉碎机，并辅以循环冷却，胶粒不需冷冻，直接送入粉碎机内进行粉碎[6]。

国内生产胶粉的方法有干式研磨法、低温研磨法和湿式研磨法。不同方法制成的废胶粉主要区别表现在胶粉颗粒的粒径大小不同。干式研磨法、低温研磨法和湿式研磨法制成的粒径范围分别为0.3～1.5 mm、0.075～0.3 mm和0.075 mm以下[7]。制作活性胶粉的工艺主要有3种：机械化学法、单体，聚合物涂层法和辐射法。国内在利用机械化学法生产活性胶粉方面已拥有一定业绩；同期生产丁基橡胶胶粉方面，采用辐射法也有骄人的成果；在涂层包覆利用方面也投入大量财力进行研发。机械化学法主要以其操作简单、成本低、污染小、能耗低的优点，已在世界各地范围被广泛用来生产活性胶粉[8]。其中活性废胶粉的制造工艺又可分为[9]：（1）机械塑化法；（2）机械化学法；（3）聚合物涂层法；（4）热塑性树脂涂层法；（5）热固性橡胶涂层法；（6）聚合物接枝法；（7）互穿网络化法；（8）使用再生剂的高温处理法；（9）卤化表面改性法；（10）氧/卤素表面改性法；（11）磺化表面改性法。

2 国内、外活性胶粉利用现状

目前世界发达国家的废旧轮胎处理方式主要集中在填埋、焚烧、再制造[10－14]处理。美国每年产生大量的废轮胎，大部分进行堆存和填筑处理，通过法规强制要求在高速公路路基材料的选择方面，必须添加25%以上的胶粉到铺路材料中，可以有效防止路面的冻裂，并提高路面的抗滑性，同时也起到固定支撑作用，防止沥青路面的塌陷，增强路面的静态及动态强度，提高路面的承载能力（约是纯沥青路面的4倍左右）。

加拿大在多个省份设立废胎回收协会。回收所使用的大部分费用来自销售新胎时对产品所征收的环保费，一般轿车轮胎征收价为2～4加元/条，载重轮胎征收价为5～6加元/条，收取的费用主要用于支付废胎的收购、运输、分类加工、科研、教育、宣传及市场开发和奖励加工利用单位。废胎利用途径在燃料燃烧方面占13%，原形和切割利用方面占11%，粉碎加工为胶粉占70%。从该数据可以看出胶粉的利用范围广泛。

我国大多采用干法工艺生产胶粉，并通过活化处理技术后应用到产品中，主要应用在以下方面。

2.1 轮胎市场

中科进公司等企业生产的80目以上胎面胶胶粉已开始取代市面上生产的40目、60目的活化胶粉，并直接应用于轮胎生产，主要体现在添加胶粉的轮胎制品的各项物理性能较为优异。李博[16]在载重子午线轮胎配方中使用废旧轮胎胶粉，研究轮胎侧面配方添加不同分量的80目胶粉对产品的物理性能的影响，并确定了最优的胎侧胶粉添加量，使制品的承载性能达到最大。

2.2 改性沥青

用胶粉改性沥青铺设的路面比普通沥青路面更耐用，同时耐紫外老化开裂能力好，对于气候的适应性强，在较为严寒的天气情况不易造成路面的冻结，给出行带来便利。部分高校通过化学手段在废旧胶粉的表面引入反应性官能团，使其与沥青之间的接触更加紧密，从而提高两者的相容性。李金亮[16]等人也介绍了废旧胶粉改性沥青的机理，分析了影响废旧胶粉改性沥青高温贮存稳定性的因素，从配方、工艺等方面综述了目前国内外提高废旧胶粉改性沥青高温贮存稳定性的方法，探讨废旧胶粉改性沥青贮存稳定性的发展前景。

2.3 橡胶砖市场

1995年，台湾厂商在北京展览馆展出橡胶砖制品，立刻引起国内废旧轮胎利用行业的跟随，陆续在北京、绍兴、福州、南京等地，建立起橡胶废旧利用制取橡胶砖产品的生产线。近期，江苏徐州市丛后罗[17]申请了利用植物秸秆与橡胶制作复合地砖的专利。该方法制作的地砖除具有传统橡胶地砖的高弹性、绝缘、防滑的特点外，还具有比传统的橡胶地砖成本更低、密度更小的优势，将秸秆与废橡胶及胶粉进行复合，有效降低废橡胶复合地砖的成本。

2.4 防水卷材市场[18]

1986年，前苏联成功开发出胶粉应用于橡胶沥青防水卷材、无机绝缘卷材和三层板材组成的隔音复合地板等建筑材料中，国内引进该技术，建造厂房，并把该技术所得产品应用到建筑产品。

2.5 高分子复合材料市场[20]

废旧胶粉表面的化学吸附是指废旧胶粉表面的活性物质与基体发生反应，形成一层互溶的分子界面层。废旧胶粉表面活化改性的方法有机械力学改性、聚合物涂层改性、核壳改性、接枝或互穿网络改性和磺化改性等[20－21]。有人通过研究过硫化胶粉与聚氨酯胶料混合，发现可得到廉价复合材料，该种复合材料的综合性能与聚氯酯非常接近，可直接应用于民用产品当中。范平[22]等人通过在废旧胶粉中嫁接超支聚胺类物质，发现该类改性胶粉能够作为环氧树脂的固化剂。在橡胶共混[23]方面，将超细活性天然胶粉按照1∶1的比例添加到某橡胶制品配方中，适当修改原配方的促进体系，同时再加入芳烃油，得到的产品能够确保胶料性能无大的变化，同时可使产品成本降低40%。

3 结论和展望

处理废旧轮胎是条任重道远之路。橡胶的回收再利用不仅降低产品的制造成本，并解决废旧轮胎的堆积所造成的土地资源占用及蚊虫滋生问题，对于经济的可持续发展有着极其重要意义；将废弃轮胎制作成胶粉，将成为废旧橡胶再利用的主要途径，不但可以降低废旧轮胎的危害，而且也能扩大建筑材料的来源。

在回收利用废旧轮胎的方法中，胶粉的回收再利用具有经济价值和环保价值，有着广阔的发展前景[24]，加大应用开发力度，吸取国外先进经验，提高废胶粉的再利用技术，拓展粉粒的应用领域，进行广泛的重点研究和发展，是大力发展国内废旧轮胎胶粉的回收再利用技术，走经济可循环发展的必由之路。

[1]钱伯章.废旧轮胎回收利用的现状与进展[J].现代橡胶技术，2008(34):8-14.

[2]王利超，方晓骝，张吉.南通市废旧轮胎回收利用现状的思考[J].中国资源综合利用，2005(2)：31-35.

[3]严伯昌.废旧轮胎回收利用环保节能利国利民[J].中国汽车市场，2007(8)：64-67.

[4]庾晋，白杉.废旧轮胎回收利用现状和利用途径[J].再生资源研究，2003(5)：7-13.

[5]Wenzhe Chen，Xipeng Xu，Pinqiang Dai.The research of scrap tire rubber powder effect on the performance of cracking mortar[J].Advanced Materials Research，2012：472-475；1777-1781.

[6]方芳，周勇敏，张继.废轮胎回收制胶粉及其应用进展[J].材料科学与工程学报，2007，25(1)：164-168.

[7]寇丽华，魏清.精细胶粉的生产方法及现状[J].化工科技市场，2007，30(8)：25-27.

[8]白木，周洁.生产胶粉废旧轮胎回收利用的方向[J].原材料，2003，3(4)：12-16.

[9]李汉堂.废旧轮胎的回收再利用[J].橡塑资源利用，2006(1)：23-29.

[10]曾玉珍，廖正环.废旧轮胎在国外道路工程中的应用[J].国外公路，2000(2)：39-41.

[11]于清溪.世界废旧轮胎的回收与再利用(三)[J].世界橡胶工业，2010，37(4)：51-55.

[12]席国喜杨文洁路迈西.废旧轮胎回收利用新进展[J].化工文摘，2008(4)：48-55.

[13]于清溪.世界废旧轮胎的回收与再利用(二)[J].世界橡胶工业，2010，37(3)：49-55.

[14]韩飞，李治琨.日本废旧轮胎的再循环利用技术[J].综合利用，2002(4)：45-47.

[15]李博，魏静勋，罗吉良.废旧轮胎胶粉在载重子午线轮胎胎侧配方中的应用[C].第六届全国橡胶环保型助剂生产和应用技术研讨会论文集.2010：441-443.

[16]李金亮，朱亚琴，汪红兵.废旧胶粉改性沥青的高温贮存稳定性[J].合成橡胶工业，2009，32(4)：259-263.

[17]丛后罗.利用植物秸秆与橡胶制作复合地砖[P].中国，200810156833，2009.

[18]沈春林.国内外建筑防水材料现状和我国发展规划及建议[J].防水材料与施工，2003(4)：36-40.

[19]褚衡，王春娥，李纯清.丁基再生胶胶乳的研究[J].湖北工业大学学报，2008，23(1)：73-75.

[20]刘玉强，殷晓玲.胶粉的表面改性[J].弹性体，2002，12(3)：56-60.

[21]钱科.废胶粉改性沥青存储稳定性的研究[D].南京：东南大学，2004.

[22]Ping Fan，Canhui Lu.Grafting of hyperbranched poly(amidoamine)onto waste tire rubber powder and its potential application as the curing agent for epoxy resin[J].Polymers for Advanced Technologies.2012，23(1)：48-56.

[23]张卫昌.超细活性天然胶粉的应用研究[C].首届全国橡胶环保节能补强材料应用技术研讨会论文集，2010：244-247.

[24]姚燕，崔琪，赵君.废旧橡胶应用的新领域[J].世界橡胶工业，2009，36(5)：40-46.

Manufacture and utilization of waste rubber powder

DING Lei,CAO Nuo,ZHAO Xin
（China Electrical Science Research Institute Co.,LTD，Guangzhou 510300,China）

The manufacture methods of waste rubber powder and its utilization in production and living were briefly introduced.It is an essential approach for resource-saving and environment protection to improve the reutilization technology and expand the application fields of waste rubber,so as to push the transformation of economic growth mode and sustainable development.

waste tire;rubber powder;recycling;utilization

X783.3

A

1674－0912（2012）10－0031－03

2012－07－26）

国家“十二五”科技支撑计划“典型家电产品拆解、资源化及再制造成套技术与设备”（2011BAF11B06）；广东省重大科技专项“废旧印刷线路板资源化利用关键技术研究及集成示范”（2010A080804017）；广东省科技计划项目“废旧热固性塑料的再资源化关键技术研究”（2011B031000009）

丁磊（1987－），男，硕士研究生，助理工程师，研究方向：废旧材料的再生资源化研究。