再生膠的發(fā)展概況及應(yīng)用

1、再生膠的開展概況及應(yīng)用摘要：隨著汽車工業(yè)的迅猛開展，廢舊輪胎產(chǎn)生量越來(lái)越多，其危害越來(lái)越大。全球廢舊橡膠日益增多，中國(guó)作為世界人口大國(guó)，橡膠消耗量也是巨頭。在提倡節(jié)能環(huán)保、低碳經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，再生膠應(yīng)運(yùn)而生。在此闡述再生膠的開展概況及其應(yīng)用。關(guān)鍵詞：廢舊橡膠 廢舊輪胎 再生膠 循環(huán)利用 一 橡膠消耗情況1. 概述橡膠是唯一一種具有高彈性的材料，是人類使用的重要材料之一，人類使用橡膠的歷史可追溯到11世紀(jì)。橡膠制品繁多，形狀各異，按其用途可分為三類：即各種輪胎、工業(yè)用橡膠制品及日常生活用橡膠。 橡膠制品深入人類的生活，也深深地影響著我們的生存環(huán)境。2. 國(guó)內(nèi)外情況近20年來(lái)中國(guó)的橡膠工業(yè)有了很大的開

2、展，2001年耗膠量為230萬(wàn)噸，居世界第二位；輪胎產(chǎn)量為1.1億條，為世界第三；力車胎和膠鞋產(chǎn)量均為世界第一。2021年橡膠總消耗量為二百八十萬(wàn)噸，已超越美國(guó)成為全球最大的橡膠消費(fèi)國(guó)。盡管中國(guó)為全球橡膠最大消費(fèi)國(guó)，其自制率卻明顯偏低，大局部都依賴進(jìn)口。以天然橡膠為例，由于全球有九成左右的產(chǎn)量掌握于東南亞國(guó)家，即便中國(guó)于海南島自產(chǎn)天然橡膠，卻由于栽種面積有限，無(wú)法自給自足。至于合成橡膠，目前產(chǎn)量居于美國(guó)、俄羅斯及日本之后，全球排名第四，僅占世界總產(chǎn)量6.3，在產(chǎn)量缺乏下，幾乎有八、九成由進(jìn)口貨支應(yīng)。2021年第一季度，光由上海進(jìn)口的合成橡膠即高達(dá)2.9534萬(wàn)噸。 預(yù)計(jì)2021年國(guó)內(nèi)天然橡膠產(chǎn)

3、量為78萬(wàn)噸，私人種植的橡膠面積的擴(kuò)大將使橡膠產(chǎn)量進(jìn)一步增加。盡管當(dāng)前國(guó)內(nèi)橡膠產(chǎn)量較高，但中國(guó)橡膠進(jìn)口原料依然會(huì)增加，進(jìn)口橡膠在質(zhì)量和價(jià)格方面仍具較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，將在一定程度上限制國(guó)內(nèi)橡膠種植面積擴(kuò)大。中國(guó)橡膠工業(yè)協(xié)會(huì)估計(jì)，中國(guó)今年需進(jìn)口190萬(wàn)噸天然橡膠，同比增長(zhǎng)9%。近年來(lái)由于受全球金融危機(jī)影響，世界汽車工業(yè)遭受重挫，美國(guó)三大汽車公司頻臨破產(chǎn)，日本、韓國(guó)以及歐洲等國(guó)家的汽車生產(chǎn)企業(yè)也紛紛宣布減產(chǎn)和裁員。全球汽車產(chǎn)業(yè)低迷將嚴(yán)重影響到輪胎市場(chǎng)及其他產(chǎn)業(yè)鏈。隨著國(guó)家提高輪胎出口退稅以及復(fù)合膠進(jìn)口免稅等一系列支持產(chǎn)業(yè)開展政策的出臺(tái)， 明年輪胎等橡膠制品行業(yè)將挑戰(zhàn)和機(jī)遇并存，國(guó)內(nèi)企業(yè)或?qū)⒗玫捅惧X優(yōu)勢(shì)進(jìn)

4、一步占領(lǐng)市場(chǎng)份額。我國(guó)膠管、膠帶及其他橡膠制品產(chǎn)業(yè)仍將會(huì)有一定程度的增長(zhǎng)， 預(yù)計(jì)2021 年國(guó)內(nèi)橡膠總需求量仍將高于2021 年，但需求增長(zhǎng)速度將有所放緩。二 廢舊橡膠產(chǎn)生及回收利用 1. 廢橡膠的產(chǎn)生1.1 國(guó)內(nèi)外廢橡膠產(chǎn)生2我國(guó)每年生成的廢舊輪胎約為200 萬(wàn)t ,而循環(huán)利用的廢輪胎為134 萬(wàn)t ,年利用率為65 %左右,其中再生膠120 萬(wàn)t 、膠粉10 萬(wàn)t ,翻胎4 萬(wàn)t 2 。與興旺國(guó)家相比,我國(guó)廢橡膠利用率較低,芬蘭、日本和美國(guó)的廢輪胎利用率分別為100 %、90 %和80 %,4 。國(guó)內(nèi)外對(duì)廢橡膠利用的整體格局差異很大,以美國(guó)為例,2003 年其廢輪胎利用率為80 % ,其中

5、發(fā)電供熱占61%,土木工程(包括瀝青改性)占14. 8 %, 膠粉占8. 9 %, 廢輪胎出口占7.4%。 輪胎的主要流向3 輪胎在局部磨損、胎體完好且不影響其使用功能時(shí),可以送輪胎翻新廠翻新,延長(zhǎng)其使用壽命,這類輪胎稱為舊輪胎。不能再用于原定制造用途的輪胎為廢輪胎。輪胎報(bào)廢后,其流向主要有工程利用或材料回收、能量回收以及填埋、堆存等。廢輪胎的流向與市場(chǎng)需求及相關(guān)政策法規(guī)導(dǎo)向有關(guān),美國(guó)、日本、韓國(guó)等興旺國(guó)家主要以能量利用為主,中國(guó)、墨西哥等開展中國(guó)家那么多以材料利用為主。1.3 廢舊輪胎造成的危害3廢舊輪胎長(zhǎng)期堆存易孳生蚊蟲和造成鼠類繁殖,跨區(qū)域轉(zhuǎn)移那么擴(kuò)大了蚊蟲及疾病傳播的范圍,增加了非外鄉(xiāng)

6、物種的引入及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)控制的難度。20 世紀(jì)40 年代,美國(guó)將二戰(zhàn)期間在亞洲使用的已受到蚊蟲侵害的剩余輪胎運(yùn)回國(guó),造成了輸入性疾病的傳播,人們首次發(fā)現(xiàn)報(bào)廢輪胎和攜帶疾病的蚊蟲之間的關(guān)系。廢舊輪胎大量簡(jiǎn)單堆存和無(wú)序存放,容易因縱火或雷擊等其他偶然因素造成火災(zāi),而且一旦燃起便難以控制和撲滅,并會(huì)持續(xù)燃燒很長(zhǎng)時(shí)間,產(chǎn)生大量煙霧和有毒油性污染物,污染土壤、水和空氣。2.廢舊橡膠的回收利用1隨著工業(yè)和現(xiàn)代文明的開展, 各種工業(yè)和生活廢棄物的處理已經(jīng)成為人們所面對(duì)的一大難題, 特別是對(duì)于經(jīng)過(guò)化學(xué)交聯(lián)的橡膠, 由于它內(nèi)部具有交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 因此不溶不熔。目前橡膠制品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生活中的每一個(gè)角落,廢橡膠不

7、能自行分解,經(jīng)受長(zhǎng)期日曬雨淋仍能保持原狀,其再生需經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的高溫脫硫,產(chǎn)生二次能耗,不僅投入高,而且再生后性能下降幅度較大,故廢橡膠的推廣應(yīng)用不如其它再生資源那樣容易被人接受。廢橡膠是污染源,放置或掩埋占用空間,且對(duì)周圍的空氣和水源構(gòu)成威脅。同時(shí)造成資源的浪費(fèi)。如何經(jīng)濟(jì)、有效、環(huán)保地回收具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的橡膠, 始終是全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。自從150年前Goodyear創(chuàng)造了彈性體的硫化工藝以來(lái), 人們?yōu)榱私鉀Q硫化橡膠回收利用問(wèn)題想出了各種各樣的解決方法, 甚至于Goodyear本人都在1853年創(chuàng)造了一項(xiàng)專利, 其工藝就是將各種廢舊的硫化橡膠磨成膠粉然后回收利用, 這種方法目前仍在廣泛利用。現(xiàn)

8、在人們已經(jīng)創(chuàng)造了各種各樣的方法用以解決廢舊橡膠的回收利用問(wèn)題。 1廢舊橡膠的直接利用直接利用是將廢舊橡膠制品以原有形狀或近似原形加以利用, 以廢舊輪胎為例, 輪胎翻修便是其直接利用中最有效、最直接而且經(jīng)濟(jì)的利用方式。在使用保養(yǎng)良好的情況下, 一條輪胎可屢次翻修,這樣總的翻胎壽命往往可達(dá)新胎的12倍, 而所耗原材料僅為新胎的15 %30 % , 所以世界各國(guó)都普遍重視輪胎翻修工作。目前世界上最先進(jìn)的翻胎技術(shù)為預(yù)硫化翻胎法, 又稱冷翻法, 即把已經(jīng)硫化成型的胎面膠粘合到經(jīng)過(guò)打磨處理的胎體上, 裝上充氣內(nèi)胎和包封套, 送入大型硫化罐, 在較低溫度和壓力下硫化, 一次可生產(chǎn)多條翻新輪胎。除翻修外, 廢

9、舊輪胎還可作為人工魚礁、碼頭護(hù)弦以及賽道車輛等的緩沖材料; 在美國(guó)還有將其做成高速公路的隔音墻使用。另外, 廢舊橡膠還用于防止重金屬污染, 據(jù)分析這是因?yàn)樗y等重金屬會(huì)和橡膠制品中的硫黃及其它化合物發(fā)生化學(xué)反響的緣故。 3.2 粉碎為膠粉后利用 將廢舊橡膠通過(guò)常溫粉碎或者低溫粉碎等方法制備膠粉后加以利用, 這是很早以來(lái)就采用的方式, 也是目前廢舊橡膠回收的一種非常重要的途徑, 目前生產(chǎn)精細(xì)膠粉已成為廢舊橡膠再利用的主導(dǎo)方向。現(xiàn)在膠粉的應(yīng)用主要在三個(gè)方面: 一是橡膠工業(yè), 用于直接成型彈性體或與新膠料并用; 二是塑料工業(yè), 主要為摻入熱塑性塑料和熱固性塑料中作為填充材料或者增韌材料, 膠粉在填充

10、前往往需要外表改性以使得其與塑料基體具有良好的相容性。三是用于瀝青、塑膠跑道和建筑等方面。此外, 近年來(lái)還開發(fā)了許多新用途, 如用于制備離子交換劑、用于土壤改進(jìn)、作為輕質(zhì)工程回填料等。 再生橡膠再生膠是指把硫化過(guò)程中形成的交聯(lián)鍵切斷,從而得到可以重新加工利用的橡膠。用傳統(tǒng)方法油法和水油法生產(chǎn)再生膠存在著生產(chǎn)能耗大、“三廢治理難等缺點(diǎn), 無(wú)法適應(yīng)環(huán)境提出的要求。為此, 世界各國(guó)著手開發(fā)了如微波脫硫、生物脫硫等新型工藝, 這些新方法很有可能成為再生膠生產(chǎn)技術(shù)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。熱分解廢舊輪胎的熱分解主要包括熱解和催化降解。已有的熱解技術(shù)主要包括常壓惰性氣體熱解、真空熱解和熔融鹽熱解, 但無(wú)論采用那種方法,

11、都存在處理溫度高、加熱時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)品雜質(zhì)多等缺陷。催化降解那么采用路易斯酸熔融鹽作催化劑, 反響速度快, 產(chǎn)品質(zhì)量較熱解好。通過(guò)熱分解可以得到和回收液體燃料和多種化學(xué)品, 例如Tripathy等人報(bào)道了將NR和SBR降解后產(chǎn)生的產(chǎn)物代替?zhèn)鹘y(tǒng)的橡膠混煉過(guò)程中的操作油或者增塑劑。結(jié)果說(shuō)明, 與添加傳統(tǒng)的操作油相比, 添加降解物后所得到的硫化膠具有更優(yōu)異的力學(xué)性能以及更低的丙酮抽出率。不過(guò)總的來(lái)說(shuō), 熱分解工藝的設(shè)備投資較高, 附加值低, 更重要的是燃燒產(chǎn)生苯和二噁英類(Dioxins) 等致癌的毒害性氣體, 對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重的污染, 對(duì)人類和生態(tài)構(gòu)成嚴(yán)重威脅, 目前在很多興旺國(guó)家已經(jīng)明令禁止。燃料

12、利用廢舊輪胎是一種高熱值材料, 其燃燒熱約為33MJ /kg , 與優(yōu)質(zhì)煤相當(dāng), 可以代替煤作燃料使用。將廢舊輪胎作為燃料, 以前采取直接燃燒的方式, 這樣會(huì)造成大氣污染, 不宜提倡。目前廢舊輪胎的燃燒利用主要用于焙燒水泥、火力發(fā)電以及參與制成固體垃圾燃料。其中, 焙燒水泥是對(duì)廢舊輪胎利用率較高的回收方式: 在水泥焙燒過(guò)程中, 鋼絲變成氧化鐵, 硫黃變成石膏, 所有燃料殘?jiān)汲闪怂嗟慕M成原料, 既不影響水泥質(zhì)量, 又不會(huì)產(chǎn)生黑煙、臭氣, 無(wú)二次公害。據(jù)報(bào)道在日本有50%的廢舊輪胎作為燃料利用都是用于焙燒水泥。三 再生膠開展行業(yè)1. 再生膠應(yīng)用4 舊胎再利用量在歐盟為11 萬(wàn)t，占3. 6%。

13、以意大利和英國(guó)為最突出，均在3 萬(wàn)t 以上，大約占到該兩國(guó)廢舊胎的7. 9%和6. 7%。法國(guó)、德國(guó)和西班牙分別為2% 3%，其他各國(guó)多在1 000t 左右，低于1%。再利用的方向，主要包括其他車用及非車用( 建筑、交通、海港等)領(lǐng)域。 美國(guó)是最興旺的輪胎翻新國(guó)家,我國(guó)的輪胎翻新率目前僅為4. 5 %。世界翻新輪胎工業(yè)正在向開展中國(guó)家轉(zhuǎn)移。美國(guó)廢輪胎膠粉主要用于體育場(chǎng)和游樂(lè)場(chǎng)膠板及公路用瀝青改性,我國(guó)廢輪胎膠粉在這些方面的應(yīng)用已逐漸展開。我國(guó)再生膠工業(yè)快速開展,再生膠產(chǎn)量已居世界第一,再生膠的生產(chǎn)工藝技術(shù)和裝備技術(shù)等已到達(dá)世界領(lǐng)先水平。構(gòu)建廢舊輪胎回收利用法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)廢舊輪胎回收及其產(chǎn)品應(yīng)用市場(chǎng)

14、是廢舊輪胎循環(huán)利用行業(yè)開展的重點(diǎn)。 5 2. 再生膠開展6 2021 年上半年，我國(guó)廢橡膠綜合利用行業(yè)隨著中國(guó)橡膠工業(yè)的開展， 仍然繼續(xù)堅(jiān)持以再生橡膠生產(chǎn)為主，適度開展膠粉，擴(kuò)大后加工的宗旨，依據(jù)國(guó)家“減量化、再利用、資源化和無(wú)害化原那么，以到達(dá)提高資源能源效率和減少污染排放， 緩解資源環(huán)境對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)開展的約束為目標(biāo)， 到達(dá)中國(guó)特色廢橡膠循環(huán)利用的最正確成果。目前，再生橡膠生產(chǎn)主要集中在河北、山西、江蘇、浙江、山東、河南、四川等地。行業(yè)產(chǎn)量規(guī)模已根本形成， 萬(wàn)噸級(jí)生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量也正在逐步增加。北京華騰、南京金騰、江蘇三元、無(wú)錫萬(wàn)豐、焦作艾卡、晉江華鑫、唐山興宇等企業(yè)，為了適應(yīng)市場(chǎng)，防止惡性競(jìng)爭(zhēng)，

15、均積極向橡膠制品延伸深加工開展，研發(fā)出價(jià)廉物美、市場(chǎng)適銷對(duì)路的內(nèi)胎、墊帶、鞋底、灰桶、減速塊、農(nóng)用車胎、自行車胎、力車胎、地磚和膠板等產(chǎn)品，不但廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)交通、建筑、工業(yè)、體育、娛樂(lè)等行業(yè)，而且還出口創(chuàng)匯滿足國(guó)際市場(chǎng)需要。各方面收益大 再生膠是集環(huán)保、節(jié)能、循環(huán)再生新材料為一體的新興技術(shù)。能將廢舊輪胎中的橡膠，鋼絲，纖維別離后回收再利用，使廢舊橡膠資源再生充分利用，可帶來(lái)巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。3.2 價(jià)格優(yōu)勢(shì) 隨著橡膠在全世界范圍內(nèi)的大幅上漲以及我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的蓬勃開展，各行各業(yè)對(duì)橡膠的需求越來(lái)越強(qiáng)烈，由2000年5000元/噸，上漲到了目前20000萬(wàn)元/噸。而利用廢舊橡膠制成的再生膠

16、，只有原橡膠價(jià)格的四分之一，根本可以替代原橡膠制品，在這種情況下，價(jià)格經(jīng)濟(jì)的再生膠將受到更多人的青睞。3.3 市場(chǎng)優(yōu)勢(shì) 當(dāng)今世界資源匱乏，各行業(yè)中都呈現(xiàn)資源的緊缺趨勢(shì)。廢舊橡膠的利用更節(jié)省了新型材料的支出,為科技乃市場(chǎng)乃至生活提供了廢物歸所。再生膠應(yīng)用領(lǐng)域廣泛：一是：建材行業(yè)。防水材料、瀝青、防水油膏、橡膠卷材等。二是：高速公路，高等級(jí)路面均需摻入一定比例膠粉，能增加汽車剎車的磨擦系數(shù)，降低噪音。三：體育場(chǎng)塑膠跑道、飛機(jī)跑道、高爾夫球場(chǎng)、健身房、配電室、計(jì)算機(jī)房、會(huì)計(jì)室、圖書館等消音、絕緣場(chǎng)所。四：密封圈、輸送帶、橡膠管。五：鞋底、運(yùn)動(dòng)鞋、家庭橡膠地板。成為歐美西方興旺國(guó)家極為流行的新型環(huán)保材

17、料。 3.4 政策優(yōu)勢(shì) 開展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，再生資源綜合利用是當(dāng)今社會(huì)開展的主題。廢橡膠再生利用，已被我國(guó)政府高度重視，提到了議日程。國(guó)家鼓勵(lì)：變廢為寶，以害為利，凈化環(huán)境，建立節(jié)約型社會(huì)。國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)開展“十一五規(guī)劃，第六篇：建設(shè)資源節(jié)約型，環(huán)境友好型社會(huì)。第二十二章：“開展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，第五節(jié)：“加強(qiáng)資源綜合利用，推進(jìn)廢紙、廢舊金屬、廢舊輪胎和廢棄電子產(chǎn)品等回收利用。國(guó)務(wù)院以國(guó)發(fā)199636號(hào)?關(guān)于進(jìn)一步開展資源綜合利用的意見?，?資源綜合目錄?2003年修訂本，其中第三局部，第35條，“利用廢輪胎等廢橡膠生產(chǎn)粉、再生膠、液性瀝青、輪胎、炭墨、鋼絲、防水材料、橡膠密封圈，以及伐木產(chǎn)品。第40條“廢

18、舊輪胎翻新和綜合利用產(chǎn)品按規(guī)定享受資源綜合利用的優(yōu)惠政策。 3.5 資源優(yōu)勢(shì)隨著橡膠工業(yè)及汽車產(chǎn)業(yè)的開展，大量的廢舊輪胎，橡膠制品及其他邊角料不斷增多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年僅輪胎報(bào)廢量不少于150萬(wàn)噸，并以每年10%的速度遞增，而日前回收率只有30%。由于廢舊橡膠得不到綜合利用，大多成為工業(yè)垃圾，既浪費(fèi)了大量的可用資源，又造成了黑色污染，嚴(yán)重影響著人類的生活環(huán)境。中國(guó)年消耗橡膠量居世界第一位。與此同時(shí)，中國(guó)又是一個(gè)橡膠資源嚴(yán)重匱乏的國(guó)家，每年進(jìn)口橡膠，達(dá)總消耗量的60%，并且在短時(shí)間內(nèi)還沒(méi)有根本方法擺脫現(xiàn)狀。廢舊橡膠資源再生綜合利用，領(lǐng)域非常廣泛，既可代替局部天然橡膠，又在新材料領(lǐng)域中是主要的原材

19、料，如：防水材料、橡膠跑道、橡膠地板等。同時(shí)，彌補(bǔ)了當(dāng)前我國(guó)橡膠資源嚴(yán)重缺乏的困境，對(duì)我國(guó)橡膠行業(yè)及再生資源綜合利用方面更具有巨大的推動(dòng)作用。 .開展中存在的問(wèn)題 再生膠生產(chǎn)已歷經(jīng)百年,其用量仍占廢橡膠利用量的80 %,但存在高能耗和高污染的問(wèn)題,企業(yè)生存困難。既然3 t 再生膠可抵1 t 新膠用,就可在生產(chǎn)工藝和設(shè)備上更新改造,淘汰脫硫罐。廢橡膠在脫硫罐中長(zhǎng)時(shí)間脫硫再生,不僅能耗高,而且因在高溫高壓下氧化降解,致使再生膠強(qiáng)力上不去(尚不到新膠的1/ 2) 。希望再生膠行業(yè)繼續(xù)研究,不管是用密煉法、開煉法、擠出法,還是用瞬時(shí)剪切法使廢橡膠再生,反正廢橡膠需要高溫快速再生,而不是長(zhǎng)時(shí)間再生。在山東泰安召開的再生膠新技術(shù)推廣會(huì)上,山東東平某公司開發(fā)的螺旋連續(xù)脫硫機(jī)已成為間歇?jiǎng)討B(tài)脫硫罐的替代品之一,其密閉連續(xù)無(wú)排放,做到了減排環(huán)保,但仍然是長(zhǎng)時(shí)間高溫脫硫,節(jié)能效果仍不明顯。再生