废旧橡胶再生循环利用技术研究进展

黄 璐， 穆江峰

（国家知识产权局专利局 材料工程发明审查部，北京 100088）

废旧橡胶再生循环利用技术研究进展

黄 璐， 穆江峰

（国家知识产权局专利局 材料工程发明审查部，北京 100088）

废旧橡胶制品是橡胶制品老化、磨损、报废后产生的固体废旧物，其中含有大量可循环利用的有价值资源。通过资源化再利用以减少橡胶废旧物的产生，提高废旧橡胶的循环利用率，已经成为橡胶制造业和环保领域的研究热点。结合全球废旧橡胶再生循环利用的技术沿革，对当前国内外废旧橡胶再生循环中典型的处理方式和技术发展状况进行了综述。

废旧橡胶；循环利用；技术发展

0 前言

废旧橡胶是橡胶制品老化、磨损、报废后产生的固体废旧物，其中含有大量可循环利用的有价值资源，是固体废旧资源的一种重要来源。废旧橡胶主要来自三个方面：一是废旧轮胎，占废橡胶总量的70%；二是废旧非轮胎橡胶制品；三是工厂加工过程中产生的废胶，约占生产用胶料的5%［1］。可见，其主要来源是废轮胎。根据欧洲29国、美国、中国、日本四大汽车保有量国家和地区对废轮胎产生量的统计测算，2011年世界废轮胎产生量约为2200万 t左右（如图1所示）。其中中国产生量约为800万 t，居全球之首［2］。2014年，我国废旧轮胎的产生量已经达到1000万 t。

废轮胎是一种难融、难降解的有机高分子弹性体，埋在地下数百年不化，污染地下水。这些“黑色垃圾”无论采用堆放、填埋还是焚烧的方法处理都将带来环境污染，占用土地资源，而且容易滋生蚊虫、传播疾病。世界许多发达国家都曾发生过由废轮胎带来的环境问题，例如美国佛罗里达州曾发生大面积传染性疾病流行，后查明是废轮胎集水中孳生的蚊虫所为。又如美国加州斯坦尼斯劳斯废旧轮胎堆放点1999年9月22日发生自燃，浓烟直冲600 m高空，温度高达1000 ℃，大火燃烧到10月4日时已融化出8万Gal（1 Gal=3.785 dm3）油脂，流入附近一水塘。水塘变为油塘后继续燃烧，数以百吨计的污染物飘落到100 km外的旧金山和加州首府山克拉门托，附近地区下起了浓浓的黑雨。日本大分县北部三光村废轮胎自燃污染事件也是一个例子：1991年12月，三光村某工业废旧物处理工厂内露天堆放的约6万条废轮胎发生自燃，持续了100 d。燃烧后流出的液体物质污染了附近的河流，造成鱼类大量死亡。因此，国际社会将废轮胎列为污染环境、最难处理的固体废旧物品种之一。自上世纪80年代开始，发达国家和地区就逐步将废轮胎回收利用纳入法制化轨道［2］。

图 1 2011年世界废轮胎产生量

1 国内外废旧橡胶再生循环利用技术研究进展

对废轮胎最早的处理方式只是堆放或者掩埋，在意识到其环境污染的危害后，各国才开始重视废轮胎处理。1846年美国发明了硫化橡胶与石灰氯化物溶液煮沸进行脱硫的处理方法，后又逐渐出现酸法、碱法，1942年出现水油法工艺。第二次世界大战期间，由于橡胶短缺，再生橡胶被视为战略资源。20世纪50年代左右，发达国家的再生胶产业发展达到顶峰。后来由于合成橡胶工业的发展，加上当时没有很好地解决再生橡胶产生的二次污染问题，发达国家的再生橡胶工业由发展转为萎缩。20世纪80年代以来，美国、德国、瑞典、日本、澳大利亚、加拿大等国都相继建立了一批废橡胶胶粉公司，生产能力大大超过再生橡胶。关于胶粉工艺，早在1927年就有美国的一家公司提出了以干冰为制冷剂粉碎橡胶、糊状物、黏性物的方法；1948年美国LNP公司开发了用液氮粉碎聚乙烯的商业技术；1960年美国提出使用液氮冷冻粉碎橡胶的装置。轮胎翻新技术的出现也比较早：1907年英国开始出现热硫化工艺，1958年美国开始有预硫化工艺。从20世纪90年代初开始，发达国家投入了大量资金研究开发废旧轮胎利用的课题，取得了较大进展。目前欧美国家主要是通过热能利用以及胶粉方式利用废轮胎。而我国是以再生胶为主的格局。

目前，国内外对废旧橡胶经过多年实践，已总结出一些行之有效的处理原则和处置方法。处理原则是：减少废料来源，再使用，循环，回收。循环利用方法大致有以下几种：（1）原形改制利用；（2）燃料热能利用；（3）轮胎翻新；（4）胶粒和胶粉；（5）再生胶；（6）热裂解；（7）掩埋（欧盟已于2006年立法禁止对废旧轮胎进行掩埋）。

1.1 原形改制利用

原形改制是通过捆绑、裁剪、冲切等方式，将废旧轮胎改造成有利用价值的物品。原形改制最常见的是用作港口码头及船舶的护舷、防波护堤坝、漂浮灯塔、公路交通墙屏、路标以及海水养殖渔礁、游乐器具等。此外，弹性防护网、地下管道、浇灌系统、吸音设备等各种改制形式也是废旧轮胎的很好用途。但使用量不到废轮胎量的1%。与其他综合利用途径相比，原形改制在耗费能源和人工较少的情况下使废旧轮胎物尽其用，而且给人们提供了充分发挥想象力的空间以及大胆实践的机会。但该方法消耗的废旧轮胎量并不大，所以只能当作是一种辅助途径。

1.2 燃料热能利用

燃料热能利用，就是将废旧橡胶作为燃料使用。废旧橡胶是一种颇具发展潜力的燃料，其燃烧热约为33 MJ/kg，和优质煤相当，比木材高69%，比烟煤高10%，比焦炭高4%。热能利用通常通过以下两种方式进行：一是直接燃烧回收热能，此法虽然简单，但会造成大气污染，不宜提倡；二是将废旧轮胎破碎，然后按一定比例与各种可燃废旧物混合，配制成固体垃圾燃料（RDF）供高炉喷吹，代替煤、油和焦炭；或者供水泥回转窑，代替煤以及火力发电。例如用于水泥焙烧，其中所含的铁能转化成氧化铁，硫磺可转变为石膏，这些衍生物都是水泥的熟料组分，可作为水泥的增强性材料［3］。近年来，发达国家都非常重视废旧橡胶的热能利用。如今美国、日本以及欧洲许多国家，有不少水泥厂、发电厂、造纸厂、钢铁厂和冶炼厂都在使用废轮胎作为燃料，不仅降低了生产成本，而且解决了废轮胎引起的环境问题。

1.3 轮胎翻新

轮胎翻新就是将旧轮胎进行局部修补、加工及硫化，以恢复其使用价值的技术，是废旧轮胎再利用的主要方式之一。

在使用和保养良好的条件下， 一条轮胎可以翻新多次，其中尼龙帘线轮胎可翻新2～3次，钢丝子午线轮胎可翻新3～6次。每翻新1次，可重新获得相当于新轮胎60%～90%的使用寿命，平均里程为5万～7万km。通过多次翻新，可使轮胎的总寿命延长1～2倍。而翻新一条废旧轮胎与生产一条新轮胎相比（以型号9.00R20为例），可节约橡胶9 kg、炭黑4 kg、钢丝帘布3 kg、石油18 kg、钢材2 kg，所消耗资源的价值相当于生产一条新轮胎的15%～30%，价格却仅为新轮胎的20%～50%［4］。

自1907年英国开始建立轮胎翻修企业以来，轮胎翻新工艺有了较大的发展，目前的轮胎翻新工艺主要有三种。

一是热硫化翻新法（热翻法）。热翻法是将打磨好的胎体与胎面填充胶料共同放置在模具内，在140～150 ℃的高温和一定的压力下硫化。此法1次只能翻新1条轮胎，而且所需温度高、能耗大，经历2次硫化的胎体，老化程度加深，翻新轮胎寿命短，仅为新胎的1/2～2/3。热翻法的优点是能适用于各类不同损坏程度的轮胎，可以局部翻新或全翻新，翻新轮胎表面可以和新轮胎一样。该法目前仍是我国翻胎业的主导工艺，但在美国、法国、日本等发达国家已渐遭淘汰。

二是预硫化翻胎法（冷翻法），是目前世界上最先进的翻胎技术。它是将硫化成型的胎面胶粘合到打磨处理过的胎体上，然后装上充气内胎和包封套，最后送入大型硫化罐，在低温、低压下硫化。此法可1次生产多条翻新轮胎，且翻新轮胎美观、耐磨性能好，又因是低温下硫化，可以避免胎体产生过硫现象，从而延长了轮胎的使用寿命，增加了轮胎的翻新次数，经济效益明显。

三是无模热硫化翻新法（无模热翻法）。无模热翻法不需要模具，适用于单个和多品种轮胎，但生产效率低，翻新轮胎寿命短，目前主要用于工程机械轮胎的翻新。

1.4 胶粒和胶粉

胶粉是指废旧橡胶经过机械方式粉碎得到的粉末状物质，具有粉体材料的性质，是一种具有弹性的粉体材料。

将胶粉与其他铺装材料混合用于高速公路、飞机场和运动场等路面的铺装，能明显改善路面质量并延长使用寿命。使用胶粉可以生产各种片材，还可以在一定条件下经加热处理生产活性炭材料。胶粉与热塑性塑料通过反应增容与共混制备热塑性弹性体也是胶粉再利用的有效途径。胶粉的制作工艺有三种：常温粉碎法、低温粉碎法和湿法（或溶液法）。粉碎前，废旧轮胎须先进行非橡胶成分的去除或分离，大型轮胎还需进行切胶与洗涤等处理。生产胶粉时，须对制品中的纤维、钢丝等非橡胶成分进行回收。

常温粉碎法是利用辊筒或其他设备的剪切作用，在常温下对废旧橡胶进行粉碎。其一般工艺为：先将废旧轮胎粉碎成50 mm大小的大胶块，然后再利用粗碎机粉碎成20 mm大小的小胶块，同时利用磁选机和风选机分离出钢丝和纤维，最后利用细碎机磨碎制成40～200 μm的胶粉。目前世界上较为先进的常温粉碎法生产工艺主要有：废旧轮胎连续粉碎法、挤出粉碎法、高压粉碎法以及常温浸混粉碎法［5］。

低温粉碎法是在低温作用下使废旧橡胶脆化，然后再通过机械粉碎完成的方法，其基本原理是利用冷冻使得橡胶分子链段失去运动能力而脆化，使之易于粉碎。用这种方法制得的胶粉的粒径比常温粉碎法的更小。

湿法（或溶液法）是通过溶剂先对磨成一定粒度的胶粉进行溶胀，再进行粉碎而制成超细胶粉。最具代表性的是英国橡胶与塑料研究协会（RAPRA）开发的RAPRA法生产工艺。此外还有光液压效应粉碎法、高压水冲击粉碎法和常温助剂法等［6］。

除了以上几种工艺外，近年来世界各国又研发了一些废旧橡胶制作胶粉的新工艺，如俄罗斯罗伊工艺实验室利用臭氧处理回收废旧轮胎；Ivanov等利用固相剪切挤出法回收处理废旧橡胶，通过剪切力使废橡胶破碎再与其他材料混合；Shahidi等又对此法改进，通过解决剪切过程中的生热问题使生产效率得到很大提高。另外还有高压爆破法和定向爆破法等。

1.5 再生胶

再生胶是废旧橡胶制品或硫化橡胶边角料经破碎、除杂质（纤维和金属等），再经物理化学处理使橡胶中碳硫键和硫硫键断裂（脱硫），消除其弹性而变成具有塑性和黏性的、能够再硫化的橡胶。再生胶可以是一种橡胶代用材料［7］。

废旧橡胶再生工艺最早起源于欧美国家，物理再生和化学再生是目前再生工艺的两大类型。

1.5.1 物理再生

微波脱硫、超声波脱硫、电子束辐射脱硫、远红外线脱硫、剪切流动场反应控制技术、微生物再生、超临界CO2流体脱硫再生等几种方法是目前主要的物理再生方法［3］。

（1）微波脱硫法。微波再生法是一种非化学、非机械的一步脱硫再生法。它利用微波能的作用，有选择地使胶粉中的S—S和S—C键断裂，而不切断C—C键。该方法要求废旧橡胶有一定的极性，这种极性可以是橡胶本身固有的［如氯丁橡胶（CR）和丁腈橡胶（NBR）］，也可以在胶料中添加如炭黑、铁粉及极性助剂，使橡胶具有一定的极性。该技术的脱硫机理是：废旧橡胶中分子间及大分子内部中存在大量的S—S键和S—C键，从而存在一定的偶极矩，该极性基团在高频微波场中将随之迅速改变自己的方向，但是因分子本身的热运动和相邻分子的相互作用及分子的惯性，使极性基团因电场的变化而受到阻力和干扰，从而在极性基团和分子之间产生巨大的能量。同时废旧橡胶中都含有吸收微波能力很强的炭黑，在微波电场中，由于炭黑和极性基团的共同作用使废旧橡胶中的S—S和S—C键断裂，破坏其网状结构而获得塑性，从而达到再生的目的。1987年美国固特异公司建立了第一座微波脱硫生产再生胶的工业化装置，并投入生产。之后，法国、日本等国家纷纷对微波硫化装置进行了设计。日本在脱硫后采用冷水急速降温，实现了165 ℃脱硫，现已可生产胎面再生胶。微波脱硫法生产再生胶的工艺在我国尚处于开发研究阶段，至今还没有一套工业化生产装置。国内早期有罗鹏等从事过微波再生废旧橡胶的相关研究［8］。青岛科技大学、沈阳化工大学等先后从事过废橡胶的微波再生试验的研究工作。微波脱硫方法的优点是热效率高，但目前只对极性橡胶的热效应明显，不能用于非极性废旧橡胶的再生，具有一定的局限性。

（2）超声波脱硫。该方法是利用声空化作用将能量集中于分子键的局部位置，这种局部能量会破坏硫化胶中键能较低的C—S键和S—S键，从而有选择地破坏橡胶的三维网络结构，而不使C—C大分子键断裂。1973年，Pelofsky发明了利用超声波促使废旧橡胶在有机溶剂中降解的装置，开启了超声波废旧橡胶再生的技术［9］。Isayev A I等将废旧橡胶采用超声波脱硫再生后制备了硫化胶，并对其过程建立了拓扑学模型，硫化胶的拉断伸长率为270%，拉伸强度达到9 MPa，但目前的商业化生产还不成熟［10］。Ruhman A A等于2003年发明了用于废橡胶再生的磁致伸缩换能器，该换能器能够产生较大的功率，并能承受较高的温度和较高的频率，该装置能够破坏废旧橡胶的交联键，从而实现废旧橡胶的再生。该换能器系统在美国和俄罗斯等国得到了商业化应用。为了研究不同工艺参数对脱硫过程的影响，Isayev A I等还在不同温度、压力、流动速率、超声功率和振幅条件下进行了工艺试验，并利用交联密度及凝胶率等参数对实验结构进行了表征，结果表明超声功率存在一个最优值［10］。汪志鹏等对用于废橡胶脱硫的超声振动系统进行了动力学分析，建立了等效动态磁致伸缩模型，并分析了空载和负载时胶料对换能器动力学特性的影响。该脱硫方法具有高效、环保、产品质量高等优点，可实现废旧橡胶的真正再生，已受到广泛关注，但实现工业化生产还需要一段时间。

（3）电子束辐射再生法。该方法主要是利用丁基橡胶（IIR）独有的射线敏感性，借助电子加速器的高能电子束，对其产生化学解聚效应。该技术正是利用IIR这一特有的辐射化学性质，借助电子射线使之发生化学键断裂，产生降解反应，从而获得再生。这是该工艺的理论基础。20世纪80年代初，我国成功地研发了电子束辐射再生脱硫法，利用高能电子束使具有独特射线敏感性的丁基橡胶发生化学解聚效应。清华大学杨景田对IIR分子的降解度与辐射吸收剂量之间的关系进行了试验研究，从而为产生不同分子量段和不同塑弹性能的IIR再生胶奠定了基础，使IIR降解具有可控性，从而满足了不同用途产品的需要。之后还进一步对电子束辐射再生IIR生产工艺做了系统研究与设计。电子束脱硫法属于冷加工方法，加工过程中无废料产生，不会对环境造成污染。此外能耗低、产量高、工艺简单、安全可靠也是该技术的突出特点。但目前该方法仅适合IIR等含有4价碳原子基团的胶种，限制了该技术的进一步扩大应用。

（4）远红外脱硫再生法。红外、远红外都属于电磁波，其特点是集直进、集束和穿透于一体，并且有强烈的选择性，使加热达到高度集中。橡胶的吸收光谱和红外波的波长（0.76～1000.00 μm）处于同一级别，与远红外波长更为接近，产生的热效应也特别强烈。利用这种对光波的吸收、反射和由此产生的热效应，特别适合废橡胶的脱硫。原理是利用远红外线穿透力直接加热废旧橡胶，使其内外层同时升温，在温差、热滞消失后发生氧化断链，从而使废旧橡胶脱硫再生［11］。辽宁阜新橡胶有限责任公司研究开发了500-1000W/220V远红外线发生器，生产加工出符合长度标准的短丁腈胶管。同传统方法相比，该方法最大的优点是节能。使用远红外脱硫罐可节能40%以上；采用远红外高温连续脱硫能使电能大大降低，水耗基本没有。

（5）剪切流动场反应控制技术。剪切流动场反应再生法通过给予废橡胶以热能、压力和剪切力，使硫化胶的硫键发生断裂而成为性能稳定且有塑性的新的再生胶。该研究目前主要集中于日本。日本研究人员根据剪切流动场反应控制技术开发橡胶连续再生工艺，设计了剪切流动场反应槽，并对螺杆进行了分段设计，通过选择合适的反应温度和螺杆转数，在短时间内制得了高质量的再生胶。其硫化特性与原胶几乎相同。他们还利用开发的剪切流动场反应控制技术对三元乙丙橡胶（EPDM）汽车挡风胶条进行了回收，制得的再生橡胶与新EPDM材料的加工性能和力学特性几乎相当。该技术的特点是不使用化学药剂，只耗用电能和水即可进行废旧橡胶的再生处理。在该种连续脱硫工艺中，可以通过优化反应器中的剪切应力、反应温度和容器内部压力等参数，有效地控制脱硫中的各种化学反应。该技术在目前国内的研究还比较少，普及存在一定难度，还有较大的发展空间。

（6）微生物脱硫法。该方法是利用使硫磺氧化和还原硫杆菌等微生物以减少硫磺的氧化和硫磺交联，使废橡胶表面降解或改性，实现废橡胶的回收利用。目前一般是将废旧橡胶制成胶粉。废橡胶粉末粒径0.1～0.2 mm时脱硫效果较好，通过微生物使其表面层从有弹性变成有黏性的糊状，从而与新的橡胶混合，制造新的橡胶制品。Romine和Snowden-Swan在1997年就申请了用多种不同硫杆菌进行脱硫的专利，但研究进展缓慢。赵素合等利用酵母提取的含巯基物质作脱硫剂，对天然橡胶胶粉进行定向脱硫，并考察了酵母提取物及其配合剂的用量和定向脱硫的温度、时间、溶剂及相转移催化剂等多种因素对脱硫效果的影响。结果表明，用含巯基酵母提取物在有机溶剂和氨类相转移催化剂配成的乳液中对天然橡胶胶粉脱硫效果比较好。该方法具有成本低、不污染环境等优点，具有极大的发展空间，但目前还处于起步的阶段，离商业化的路程还很长。该方法在微生物经精制后所得酶的应用方面，以及微生物脱硫用的装置和方法等方面还需进一步研究。

（7）超临界CO2流体脱硫再生。此法是在一定的压力和温度下，硫化橡胶在超临界CO2流体的作用下迅速溶胀，交联键完全伸展、处于应变下，交联网络内部中超临界流体存在一个对外压力，当加工容器中的压力下降到一定值时，交联网络内部中超临界流体气化膨胀，对交联键的应变快速增大，直至断裂、再生［12］。北京化工大学张立群等［13］设计了GSH（2）型高压反应釜，探索了废旧硫化胶粉超临界CO2脱硫再生工艺。结果表明，这种再生工艺生产的再生胶具有门尼黏度适中、溶胶含量高、产品外观优异、相对分子质量低等特点，但力学性能欠佳。

1.5.2 化学再生

化学再生常用的方法为油法、水油法和动态脱硫法，因其通常使用大量的化学药品，如二硫化物、硫醇等，会对大气和水源造成极其严重的污染。目前化学再生法有瑞典的TCR再生法、De-Link橡胶再生工艺、RV橡胶再生等［3］。

（1）传统油法、水油法。废橡胶再生胶最早出现于1846年，是用硫化胶与石灰氯化物溶液煮沸后制成的。1858年出现了把硫化胶粉放在罐中，直接用蒸气进行加热处理方法，这是最早的油法工艺（即盘法）。1881年出现了酸法，1899年出现了碱法，1931年有人发明中性法并在1936年实现工业化（再生胶-橡胶回收利用方法）。20世纪80年代末至90年代初，国内出现了高温高压动态脱硫法，它集中了水油法和油法的优点，是在高温高压和脱硫剂等作用下，通过动能与热量的传递，完成脱硫过程。此法不仅脱硫温度高，而且在脱硫过程中物料始终处于运动状态。油法、水油法以及高温高压动态脱硫法的主要缺点是：二次污染较严重，生产效率低，能耗比较大；除切断硫键交联网点以外，还会引起橡胶主链键的氧化和部分热裂解。因此，在人们环保意识日益增强和能源越来越短缺的今天，这些传统方法将逐步被淘汰。

（2）TCR再生法。20世纪70年代，日本和瑞典先后申请了常温脱硫剂的专利，其脱硫剂采用的是苯肼-氯化亚铁。该脱硫剂可实现常温脱硫，但毒性比较大，且脱硫程度不均匀，后未见工业化生产的报道。后来我国多采用如无机强酸的金属盐、环烷酸金属盐、有机醇胺等化学助剂，一般在40～110 ℃温度下，使橡胶分子发生断裂，达到再生的目的。董诚春［14］制备了用于内胎的再生剂N和用于胶囊及瓶塞的再生剂S，将它们用于制备IIR再生胶，所得再生胶的物理性能均超过了国家标准。庄学修研制了一种橡胶再生剂A，主要利用取代反应裂解硫化胶交联键，特别适合天然橡胶（NR）、丁苯橡胶（SBR）、丁二烯橡胶（BR）和NBR等橡胶的再生。可实现常温再生，并且其工艺性能比较好。

（3）De-link再生。De-Link橡胶再生工艺是马来西亚和俄罗斯科学家共同研发的一种再生胶技术［15］，De-link本身为一种化学再生剂，其成分对外不公开。这种方法简化了脱硫生产工艺，它的原理是采用De-Link再生剂使交联键S—S断裂，交联网络破坏，而不破坏大分子主链的C—C键，可保持橡胶的主链。但此法只适用于硫磺硫化橡胶。其工艺方法是将De-Link再生剂与硫化胶粉混合，在低于50 ℃的开炼机上共混7～10 min后即能有效地切断硫化胶的交联网络。再生后的胶料在135 ℃下无需再加硫化体系即可还原成硫化胶，脱硫效果比较好，用量仅3份就能获得理想的脱硫效果，而且速度快，整个过程不产生新的污染。焦志民等将De-link应用在EPDM中，把处理过的硫化胶粉掺入EPDM混炼胶中，改变硫化胶粉和新生胶料用量，EPDM硫化胶的拉伸强度基本保持原胶的75%左右。目前De-link再生剂已经商业化，该再生方法特别适合于加工过程中废边角胶的再生，目前国内外已有许多应用研究。连永祥［16］等对De-Link再生剂的应用工艺进行了探索，发现它不仅适用于硫磺硫化的废旧橡胶，也可用于工厂的焦烧胶料。

（4）RPM再生法。该方法以一种植物产品（RPM）作为再生剂，由印度工学院研发。其主要成分是二烯丙基二硫化物以及多种含硫化合物，制备方法是通过压缩剪切等方式加入10～20份RPM，能够使硫化橡胶自身的拉断伸长保持率在57%左右。该再生剂的再生温度接近室温，作为一种植物再生剂，可持续应用，对环境没有污染，具备极大的发展空间。但对它的实际应用及机理还需进行深入的研究。该方法已在NR、SBR、NR/BR共混胶中得到了应用。

（5）R.V再生剂脱硫法。R.V再生剂法是在常温下通过机械剪切应力作用使R.V再生剂均匀包裹在废胶粉颗粒表面，经过浸润作用发生取代反应，使橡胶分子间交联键断裂而无损于橡胶大分子。由于是在常温下进行，大大减少了氧对橡胶的破坏作用，在采用断裂交联键的方法恢复橡胶塑性的同时增进与生胶的相容性。

1.6 热裂解

热裂解是将废轮胎经热裂解炉进行热裂解，以提取具有低热值的燃气、低热能含量且富含芳烃的油类、炭黑及钢铁等。

热裂解处理过程是将胶粒输送到热裂解炉中，使之在高温高压状态下进行热裂解，其中气相产品进入洗涤塔冷凝冷却，冷凝下来的燃料油品经冷却后送罐区储存，不可凝的轻组分（C5以下的烃类气相）回收作为热裂解炉的燃气（如图2所示）。热分解所得的碳粉可代替炭黑使用，或经处理后制成特种吸附剂。这种吸附剂对水中污物，尤其是水银等有毒金属有极强的滤清作用。此外，热分解的产物还有废钢丝。这种处理方法是在高温高压下完成的，过程中会有有毒气体产生，对环境和人体有很大威胁；同时，由于这种方法技术复杂、装置庞大，成本很高。当前已有的热分解技术主要包括常压惰性气体热分解技术、真空热分解技术、熔融盐热分解技术和催化法热分解技术。

图2 废旧轮胎裂解工艺流程

2 我国废旧橡胶循环利用面临的主要问题

（1）回收体系不健全。从总体上看，我国现有的废旧轮胎回收体系不规范，缺乏从生产、收运到处理的具体管理办法，以个体为主的回收网络已无法适应现有的废旧轮胎利用需求。由于没有形成规范的回收系统和回收市场，废轮胎的回收利用处于低水平、小规模的状态：每年约有50%的废旧轮胎没有得到有效应用，尤其是子午线钢丝轮胎；回收站点的设立没有列入城镇基础设施规划；受利益驱动，回收的废旧轮胎资源流向不符合循环经济发展要求的市场。

（2）行业缺乏监管。从目前废旧橡胶综合利用行业的情况来看，首先，废旧橡胶回收市场多为自发形成，分布分散，从业人员难以统计，地方政府大都缺乏对这些回收站和回收人员的有效管理；其次，从生产厂家的规模来看，废旧橡胶综合利用行业80%以上的企业为小型个体厂家未能加入到相关的协会中，缺乏监管。

（3）废旧轮胎无公害化综合利用的处理技术水平有待提高。我国废旧轮胎的实际回收中，用于“土法炼油”等非法加工和低品位利用的量约占回收总量的20%以上，特别是一些落后的小企业非法收购废轮胎进行土法炼油，既浪费橡胶资源，又在炼油过程中排放了大量硫化氢、苯类、多环芳烃类等有毒有害废旧物，在一些地方已经造成了巨大的环境污染和生态灾难。

（4）行业税负高。废旧轮胎加工企业不能享受免交增值税的优惠政策，废旧轮胎又多从民间收购，小规模纳税人没有增值税发票，不能抵扣进项税，造成了重复征税，更加压缩了本就微薄的利润空间，导致企业生存困难。

3 结 语

综上所述，目前看来，轮胎再制造利用价值高，技术相对成熟，也比较适合我国的国情，与之配套的废旧轮胎回收服务体系建设是该技术应用推广的关键。对废旧橡胶制品间接利用的技术研究相对集中，胶粉技术处理处置成本低廉，效益良好，可以根据不同需求扩大使用范围；橡胶再生技术在研究、应用过程中需要解决工艺条件的可行性和环境的友好性等问题。热解和燃料利用技术在国外已经取得了突破性的进展，并且已经产业化应用，在我国则亟待进一步引进、消化、吸收，并进一步探索完善。

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［责任编辑：朱 胤］

Research Progress on Resource Utilization of Waste Rubber

Huang Lu， Mu Jiangfeng
（Material & Engineering Examination Dept.， the Patent Offi ce， SIPO.， Beijing 100088， China）

Waste rubber， a kind of solid waste generated after rubber product′s aging， wearing，tearing，and scraping， contains large amounts of recyclable resources. Unproper scraping of massive rubber product will lead to a series of environmental problems. Resource utilization reduces rubber waste and improves the cyclic utilization rate of waste rubber and other related resources， which has become a research hotspot in the fi elds of rubber manufacturing industry and environmental protection.The mechanism of typical consideration of the waste rubber processing methods and the research advance in recently years are reviewed. Few of suggestion on the future research and development in this fi eld are put forward.

Waste Rubber； Recycling Utilization of Resource； Technology Development

TQ330.9

B

1671-8232（2015）11-0001-08

2015-08-28

黄璐（1980— ），男，工学硕士，从事高分子材料成型加工领域的专利审查和研究工作。