废旧橡胶的回收利用 ——胶粉的物理化学法制备 摘 要 胶粉是废旧橡胶经过机械粉碎制得的颗粒状粉体,具有致密的交联网络结构,但被人们长期使用的废旧橡胶表面已失去活性,因此,胶粉在应用到其他材料时,与基质材料的相容性很差,导致复合材料的性能不理想。 然而,对胶粉进行表面改性,是解决这一瓶颈的关键所在。本文针对胶粉的再利用难题,开展了 一系列的胶粉表面改性的研究工作: 采用微波脱硫改性方法和机械力化学改性方法对胶粉改性,进而将改性胶粉应用到橡胶材料中制备了 胶粉/天然橡胶硫化胶,并探讨了 两种方法的改性效果。 最后,为进一步扩大胶粉的应用领域,结合机械力化学改性方法制备了 改性胶粉/丁腈橡胶发泡材料,并研究了 其相关性能。 本文主要采用纯度为90% 以上的胶粉为原料,研究了该胶粉与橡胶基质中的应用情况。 关键词： 精细胶粉; 粒度; 物理化学法; 延伸率; 抗拉强度;精品 of Waste —— and Re- Waste (WRP) is which is m ade from waste by m .Waste (WRP) with dense cross- has lost its , waste is used by for a long tim e. , when waste (WRP) is for other m , the com WRP and the m atrix m is very poor, so that the of com is not ideal. , m of WRP is the key to solve .... : fine-grade power; grade; istry m ethod; ; ;精品 目 录 摘要…………………………………………………………………………………1 ………………………………………………………………………2 前言…………………………………………………………………………………4 第一章 概述………………………………………………………………………5 1. 1 废旧橡胶回收利用的历史回顾………………………………………………5 1. 2 我国废旧轮胎回收利用现状…………………………………………………5 第二章 废旧橡胶再生方法……………………………………………………9 2. 1 传统的再生方法 ……………………………………………………………9 2. 2 现代的再生方法 ……………………………………………………………9 第三章 废旧橡胶的物理化学法制备胶粉…………………………………13 3. 1 废旧橡胶的传统制备胶粉法………………………………………………13 3. 1. 1 常温粉碎法……………………………………………………………13 3. 1. 2 低温粉碎法……………………………………………………………15 3. 1. 3 湿法或溶液粉碎法……………………………………………………17 3. 2 物理化学法制备精细胶粉…………………………………………………18 3. 2. 1 物理化学法处理工艺…………………………………………………18 3. 3试验结果分析…………………………………………………………………19 3. 3. 1 物理化学法与普通粉碎法的比较……………………………………19 3. 3. 2 胶粉∕ 介质体积比对胶粉粒度的影响………………………………20 3. 3. 3 胶粉力学性能的比较…………………………………………………20 第四章 结论………………………………………………………………………24 4. 1 物理化学法的优点…………………………………………………………24 4. 2 废旧橡胶的未来发展趋势…………………………………………………24 参考文献 …………………………………………………………………………26 致谢…………………………………………………………………………………27 精品 前 言随着废旧轮胎累积堆存， 而新废弃轮胎不断增加的现状， 科学的废旧轮胎回收利用已成为当前急待解决的一个化学技术难题。
轮胎是由高质量橡胶制成的，所以对橡胶工业而言， 废轮胎是一个潜在的、 巨大的原材料资源。 轮胎是由多种不同的胶料制成的， 而将各种胶料配方不同的部件分开是难以实现的， 在经济效益方面也是不允许的。 所以轮胎通过剔除纤维和金属成分， 然后经研磨、 筛分而得到胶粉的处理方法可能是比较适用的， 这种胶粉一般将作为壤料再回用于新胶和其他有粘性的材料当中。 但如果这种轮胎胶粉经过脱硫处理， 就可以不必再与有粘性的材料并用了， 它可以代替新胶单独配制胶料， 可以代替其他材料(譬如塑料、 木材) 应用于对性能要求不高的地方。目前而言， 在废旧橡胶脱硫方法中， 超声波脱硫适用范围较广， 同时也是超声波利用中最活跃的方向之一。 功率超声在高分子材料加工中的应用更是越来越受到重视， 超声波已成功地用于塑料粉末的模压成型 、 硫化橡胶的脱硫 、 泡沫塑料的加工等。 于1985年提出超声波硫化工艺 ， 并指出该硫化工艺能克服传统硫化工艺的缺点， 在该硫化工艺中， 橡胶硫化所需的热量产生于胶料的内部， 因此， 橡胶的不良导热性不但不影响胶料的温升过程， 反而能防止内部生热的散失， 达到保持温度节省能量的效果。
同时， 内部生热均匀一致， 有效地防止了“外焦里嫩” 的现象， 有利于产品质量的提高。 另外， 超声波能有效地改善橡胶与骨架之间的结合能力， 提高界面强度。 因此， 超声波脱硫法是一种适用于废旧橡胶回收利用的好方法。本文介绍的是传统制造胶粉的方法， 并对物理化学制备胶粉粒度比传统工艺细化的比较， 并根据试验的工艺参数对物理化学制备胶粉粒度的影响做了研究。精品 第一章 概述 1. 1 废旧橡胶回收利用的历史回顾 在20世纪期间， 已发表了很多有关废橡胶， 尤其是关于轮胎处理和再生胶生产的著作， 非常有用的信息源是美国化学协会橡胶分会历史图书馆和信息中心的JohnH． 创办的再生胶文摘。在1989~2000年间出版了8种杂志， 刊登了1000多条文摘。 还有许多其他的出版物也对再生胶进行了评论和综述。 其中最早的两篇文章是H． A． Winkl—emann在1926写的和F． Boiry写的关于再生橡胶综述。 在1970年代期间， Crane等人写了两篇关于橡胶废料处理的综述。 这些论文涉及到统计， 废橡胶处理的有关法律、 分析、 粉碎方法、 民用工程和交通应用、 轮胎翻新、 焚烧、 再生、 裂解及生物降解等内容。
在1974年， W． 发表了一篇关于废橡胶再生的详细评论文章。 他的文章谈到了废橡胶的收集、 焚化、 民用工程、 一般用途、 再生、 裂解、 粉碎橡胶、 二次粘合和翻新。 1982年， 在J． Paul的一篇综述中着重论述了裂解、 橡胶沥青和再生方法。 在1993年ACS橡胶分会的年会上发表了一篇题为“脱硫方法” 的综述。 这篇由W． 提交的论文有助于读者深入了解破坏一S—S一交联键和从硫化胶中除去硫黄的化学助剂的类型以及如何将脱硫反应继续进行到底的方法。 这些在本文的脱硫化一节将予以进一步讨论。 H． 写了两篇关于橡胶回收的很好的综述文章。 他讨论了4R，即(还原) ， reuse(再使用) 、 (回收) 、 (恢复、 能量) ； 深埋，消耗量， 生物降解和再生。 P． 在1995年发表了一篇关于再生胶的论文。他研究了通常回收橡胶的方方面面情况以及各主要橡胶消耗国在此领域的发展情况。 在1997年， H． J． 和W． 合写了一篇关于橡胶回收的极好的综述。 他们讨论了各种再生方法， 粉碎、 表面活化。
脱硫、 应用和在应用中获取新原料(裂解产物， 氢化产物等) 以及焚烧。 W． 和K． 在1997年和1998年合写了两篇关于再生胶的述评。 这些论文涉及到试验标准、 质量证证、分析和回收方法。 s． K． De教授在1999年写了一篇论文。 他在这篇文章中讨论了精品 橡胶粉单独使用和在橡胶胶料、 塑料和沥青中的用途。 1. 2 我国废旧轮胎回收利用现状 21世纪， 人类进入知识经济、 循环经济时代。 世界各国正把“发展循环经济”和“建立循环型社会” 作为实现可持续发展的重要途径。 所谓循环经济， 是一种建立在物质不断循环利用基础上的经济发展模式， 它要求把经济活动按照自然生态系统的模式组织成一个“资源——产品——再生资源”的物质反复循环流动的过程， 使得整个经济系统及生产、 消费过程中基本上不产生或者很少产生废弃物，它要求以废旧物资 “减量化， 无害化， 资源化， 再使用， 再循环” 为社会经济活动的行为准则。 随着汽车工业的发展， 废旧轮胎的生成量也越来越多。 据世界环境卫生组织统计， 世界废旧轮胎积存量已达30亿条， 并以每年约10亿条令人惊诧的数字增长。
废旧轮胎作为可资源化的高分子材料的循环， 再生利用， 已引起世界各国的关注。在发达国家， 以废旧轮胎无偿利用， 减免税赋， 政府补贴， 并以扩大资源利用量的立法方式予以支持。 展望21世纪， 废旧轮胎回收再生利用将是知识经济时期的“E产业”（即环保产业， 取英文“环保” 一词的开头字母“E”而得） 的新型产业，是国家鼓励发展的充满希望的“朝阳” 产业。 在“两会” 上， 人大、 政协的提案， 议案中， 有60条是关于“循环经济” 的，说明资源循环再利用的问题已经引起全社会的高度重视。 我国是轮胎生产大国， 2001年我国轮胎产量达到13356万余， 居世界第三位，目前我国每年产生废旧轮胎5000多万条， 随着轿车进入家庭和汽车拥有量的增加， 废旧轮胎的产生量还将大量增加， 如何有效回收利用，防止对环境造成污染废旧橡胶回收利用，这既是一个世界性难题， 也是我国再生资源回收利用面临的一个新课题。 所谓废旧轮胎， 是指被替换或淘汰下来已失去作为轮胎使用价值的轮胎， 以及工厂产生的报废轮胎。 废旧轮胎具有很强的抗热、 热生物、 抗机械性， 并很难降解， 几十年都不会自然消失掉。 长期露天堆放， 不仅占用大量土地， 而且极易滋生蚊虫传播疾病， 而且容易引发火灾。
被人们称为“黑色污染”。 如何把这些废旧轮胎回收好、 利用好、 变废为宝、 化害为利， 这是我们面临的一个非常严峻的问题。 精品 1. 2. 1 目前我国废旧轮胎综合利用的途径 1、 废旧轮胎原形直接利用。 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、 游乐游具等， 但使用量很少，不到废轮胎量的1%。 2、 热分解。 废轮胎在高温下分离提取燃气、 油、 炭黑、 钢铁等， 据报道，采用此方法可从1吨废轮胎中回收燃料油550公斤， 炭黑350公斤， 然而由于投资大， 回收费用高， 且回收物质质量欠佳又不稳定， 因此， 这种回收利用方式目前很难推广， 有待进一步改进。 3、 旧轮胎翻新。 翻胎工业是橡胶工业的一个重要组成部分， 又是资源再生利用环保产业的组成部分。 旧轮胎翻新不仅可延长轮胎使用寿命、 节约能源、 节约原材料、 降低运输成本， 而且减少环境污染， 是一项功在企业， 利在社会。 因而， 轮胎翻修——一个古老并新兴的产业很有发展前途。 目前全国轮胎翻新企业约有500多家， 30%以上属于中小企业， 年翻新轮胎约400万条， 大大低于世界水平。
世界平均水平， 即新胎与翻新胎的比例为10∶ 1， 而我国仅为26∶ 1， 尤其是轿车轮胎的翻新几乎等于零。 4、 生产再生橡胶， 100多年来被世界各国所采用， 认为这是处理废旧橡胶再生循环利用最为科学、 最为合理、 应用最广的一条重要途径。 特别是改革开放以来， 新工艺与技术推动了我国再生橡胶工业的普及与生产规模的扩大， 全国先后上了500多台动态脱硫罐， 基本上淘汰了油法、 水油法。 生产企业约600余家， 生产能力扩大到100多万吨， 最高年产量达到以51.2万吨， 成为世界上第一再生橡胶生产大国。 5、 生产硫化橡胶粉。 这是一门新兴材料科学， 是集环保与资源再生利用为一体的很有发展前途的回收方式， 也是我们提倡发展循环经济的最佳利用形式。胶粉工业在我国刚起步， 生产企业才几十家， 年产量不到5万吨， 还没有形成新兴的产业。 1. 2. 2 我国废旧轮胎回收利用存在的主要问题 1、 回收利用率低， 废旧轮胎丢弃现象严重， 给环境保护带来一定影响。 我国是橡胶消耗大国， 2001年全国消耗橡胶的230万吨， 居世界第二位。 每年生产的橡胶制品量约460万吨， 废旧橡胶产生量约180万吨， 其中60%以上为废旧轮胎。
精品 目前， 回收利用的各种废旧橡胶约90万吨， 回收利用率为50%， 比国外先进水平低30～40个百分点。 目前， 还有近50%的废旧橡胶没有回收利用， 其中废旧轮胎约占20%，长期堆放废旧橡胶回收利用， 难以降解， 成为“黑色污染” 源。 2、 废旧轮胎回收利用企业普遍生产经营规模小， 自我改进能力低， 企业发展无后劲。 我国废旧轮胎利用主要是生产再生橡胶、 轮胎翻新、 生产硫化橡胶粉，这些企业80%以上为中小型企业， 形不成规模， 市场竞争能力低。 大多数翻胎企业装备水平不高， 技术力量薄弱， 必要的测试设备不完备， 影响了翻新轮胎质量的进一步提高。 胶粉工业刚起步， 市场尚未打开， 没有形成新的产业。 3、 废旧轮胎加工利用企业包袱...
