胶粉的生产应用现状及发展

维普资讯 http://www.cqvip.com 中国资源综台利用　Ｖｏ１．２４．Ｎｏ．４　●综台利用　Ｃｈｉｎａ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　２００６年４月　胶粉的生产应用现状及发展　涂芳，薛　娜　（固体废弃物资源化国家工程研究中心，云南　昆明　６５００９３）　摘要：介绍了废橡胶回收利用的意艾和方法，着重阐述了腔粉的生产方法和应用现状，并简要分析　了胶粉的生产应用前景。　关■词：废橡胶；回收利用；粉碎；胶粉　中豳分类号：Ｘ７８３．３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８－９５００（２００６）０４—００２２—０３　Ｓｔａｔｕｓ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　０ｎ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｇｒｏｕｎｄ　Ｒｕｂｂｅｒ　Ｔｕ　Ｆａｎｇ，Ｘｕｅ　Ｎａ　（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｓｏｌｉｄ　Ｗａｓｔｅ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｒｅｃｏｖｅｒｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ　６５００９３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：１Ｉｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ　ｗａｓｔｅ　ｒｕｂｂｅｒ．Ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ｆｏｃｕｓｅｄ　Ｏｉｌ　ｍａｎｕｆａｔｕｒｅ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　ｇｒｏｕｎｄ　ｒｕｂｂｅｒ，ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓｅｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｔ　ｉｎ　ｂｒｉｅｆｌｙ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗａｓｔｅ　ｒｕｂｂｅｒ；ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ；ｃｒｕｍｂｌｅ；ｇｒｏｕｎｄ　ｒｕｂｂｅｒ　废橡胶是固体废弃物的一种，它的数量在废　同细度的粉状材料。胶粉按生产方法可分为常温　旧高分子材料中居第二位，仅次于废塑料【１］。其来　粉碎法、低温粉碎法和溶液粉碎法＿３ｊ。若按加工时　源主要是废橡胶制品，如废轮胎、胶管、胶带等；　胶粉状态分，可分为干法和湿法；按粉碎设备则　另一部分来源于橡胶厂生产过程的边角料和废　可分为棍扎法、磨盘法、螺杆挤出法、锤击法、切　品。废橡胶的出现对环境造成了污染，同时也造　削法和打磨法等。每种方法都有其自身的特点。　成了能源的巨大浪费，从再生资源和保护环境的　在胶粉工业化生产中，常温粉碎法占主导地位。　观点出发，人们越来越重视废橡胶的综合利用。　１．１常温粉碎法　废橡胶的回收利用大体有三种方式：即整体　常温粉碎法是指在常温下对废旧橡胶用辊　利用、再生利用和热利用【２】。整体利用是指对废橡　筒或其他设备的剪切作用进行粉碎的一种方法。　胶进行整体的利用，如进行复原性的加工，使之　常温粉碎法的生产工序主要为粗碎与细碎。一般　恢复原有用途的翻新轮胎、鱼礁、水土保持材、护　分三个阶段：首先将大块废旧橡胶破碎成５Ｏ　ｍｍ　舷、施工用泥桶、体育游戏器材、道路垫、轨道缓　ｌｆ　大小的胶块；第二步是在粗碎机将上述胶块再粉　冲材、牧场栅栏等；再生利用是指将废橡胶制成　碎成２０　ｍｍ的胶粒，然后将粗胶粒送入金属分离　再生胶或胶粉；热利用分高温分解和直接燃烧两　机中分离出金属杂质，再送入风选机中除去废纤　类。高温分解是指将废橡胶在高温下经催化热裂　维；第三步是用细碎机将上述胶粒进一步磨碎后，　解得到混合油、热解气及碳黑等多种干馏分解　经筛选分级最后得到粒径４０－２００　Ｉｚｍ的胶粉。　物。直接燃烧是指将废橡胶作为燃料直接加以利　近年来出现了一种常温高速粉碎法，即在粉　用。　碎时辊筒的线速度高达５０　ｍ／ｓ。这种方法以强大　本文对废橡胶再生利用生产胶粉作一简述。　的剪切力可以同时粉碎橡胶和帘线材料，粉碎后　１胶粉的生产方法　胶粉平均粒径可达７０￣８０　ｆｌ，ｍ，帘线平均长度为　胶粉是废旧橡胶在机械的作用下，加工成不　１．５～２．０　ｍｍ　收稿日期：２０ｏ５一ｌｏ－２５　作者简介：涂芳（１９８２－），女，在读硕士研究生，主要研究方向：固体废弃物资源化。　一２２一　维普资讯 http://www.cqvip.com 第４期　１．２低温粉碎法　涂芳等：胶粉的生产应用现状及发展　●综合利用　粒径可通过调节旋风机的风力而控制。干燥过程　低温粉碎法是废橡胶在经低温作用脆化后　中挥发的二甲苯进入冷凝器中，通过循环水冷却　而采用机械进行粉碎的一种方法。该方法可比常　回收，用于胶粉的溶胀循环利用。　温粉碎法制得粒径更小的胶粉。　低温粉碎的基本原理就是利用冷冻使得橡　１．４其他一些特殊粉碎方法　除上述三种主要方法外，近年来还出现了一　胶分子链段不能运动而脆化，而易于粉碎。如轮　些特殊的粉碎方法。如俄罗斯罗伊工艺实验室开　胎在一８Ｏ℃时像土豆片一样脆，在锤磨机中，轮胎　发的利用臭氧处理回收废旧轮胎。此外，还有高　的各部分很容易分离。　低温粉碎法主要分为两种工艺，一种是低温　粉碎工艺，另一种是低温和常温并用的粉碎工艺。　低温粉碎法具有以下优点：　１）最适于粉碎常温下不易粉碎的物质，如橡　胶、热塑性塑料等；　２）较常温粉碎可得到更细、流动性更好的胶　粉，粉碎后的粉体成型性好、堆密度大；　３）可避免粉尘爆炸、臭气污染和噪音；　４）粉碎所需动力低，可提高粉碎机寿命；　５）粉碎氧化性物质不会受到氧化作用和热作　用而变质；　６）利用各物质低温脆性之差异，可对复杂物　作选择性粉碎，如含橡胶、金属和纤维的轮胎。　１．３溶液粉碎法　一般来说，常温粉碎法生产的胶粉粒度在５Ｏ　目以下；低温粉碎法生产的胶粉粒度在５０－２００　目；溶液法生产的胶粉粒度在２００目以上。溶液　粉碎法生产胶粉最具代表性的是英国橡胶与塑　料研究协会（ＲＡＰＲＡ）开发的称之为ＲＡＰＲＡ法的　生产胶粉新工艺。该法分三步进行，第一步是废　橡胶粗碎，第二步是使用化学药品或水对粗胶粉　进行前预处理，第三步将预处理后的胶粉投入圆　盘胶体磨粉碎成超细胶粉。除此之外，还有一些　新的溶液方法近年也被开发出来。　我国自行开发的溶液法生产胶粉新工艺技　术，是采用溶剂先对磨成一定粒度的胶粉进行溶　胀，然后再进行粉碎而制成ｌ～５０　ｍ的超细胶粉。　该方法首先将废橡胶用高速辊筒粉碎机粉碎成　０．５￣１．５　ｌａｉｎ的胶粒，然后将胶粒送入浸泡槽中，　用二甲苯浸泡使胶粒溶胀，并经输送机送人研磨　机中两次研磨，再送人干燥器在４０－５０℃下干燥　使溶剂挥发。干燥的胶粉由风机气流输送到旋风　分离器中分离，大粒子胶粉下沉，经收集返回重　新溶胀处理后粉碎，而细胶粉则被风机气流输送　到贮槽中，经出料口包装即为超细胶粉。胶粉的　压爆破法和定向爆破法［４］。　２胶粉的应用　胶粉有很广泛的应用领域。它不但可以直接　或经过表面活化掺人胶料替代部分生胶制造轮　胎、胶鞋等橡胶制品，而且还能与沥青很好地混　合后用于铺路。另外，胶粉还可以用来改性塑料、　改良土壤，精细胶粉还能用于防腐涂料、彩色地　砖和防水卷材等非橡胶领域。　２．１在橡胶工业中的应用　２．１．１胶粉的直接成型加工　胶粉尽管是一种交联网络的硫化胶颗粒，但　仍存在一定量的不饱和键，因而可以采用硫磺一　促进剂交联体系直接进行硫化模压成型，也可采　用过氧化物硫化或硫磺一促进剂与过氧化物并　用的体系，所得模压品可用作对力学性能要求不　苛刻的各类垫片和吸音材料等。为了掩饰胶粉制品　的黑色，可以利用双层复合工艺，在胶粉片材上　复合模压或层压一层较薄的着色橡胶塑模片，制　成装饰性的铺地片材。胶粉直接成型的优点是工　艺简单，原材料成本低。其不足之处是只能作为低　档次的制品，且模压或层压成型的生产效率不高。　２．１．２胶粉与橡胶并用　废胶粉与生胶并用可制备多种橡胶制品，特　别是活化的精细废胶粉用途更多，可掺用于胎面　胶。废胶粉的掺用量除与制品的用途、性能有关　外，还与胶粉的粒度和活化特性有关。废胶粉的　粒径越小，其掺用后的制品性能越好。废胶粉的　粒径越小，掺用胶的拉伸强度、定伸强度越高，伸　长率也增大。废胶粉越细，比表面积越大，与基胶　分子间的相互作用增强，界面相容性提高有利于　改善胶料的力学性能。废胶粉如采用有效的活化　改性处理，则可在保证掺用性能的条件下提高废　胶粉的掺人量。精细废胶粉在轮胎上有着广阔的　应用前景。此外，废胶粉还可以掺用于运输带的　覆盖胶、底层胶，胶管的内外层胶以及其它类制　品。近年来许多发达国家在再生胶粉与橡胶的共　一２３—　维普资讯 http://www.cqvip.com ●综合利用　中国资源综台利用　第４期　４其他方面的应用　混研究和应用研究方面作了大量的工作，并取得　２．胶粉应用的领域还有很多。脱硫再生生产再　了良好的效果。　生胶、液体再生胶或脱硫胶粉是胶粉的最早应用　２．２在塑料工业中的应用　胶粉除了与橡胶并用外，也可以采用简单共　方法；胶粉在隔绝空气的条件下加热，然后利用　混法和动态硫化法与树脂并用，以增韧改性树　脂。早在２Ｏ世纪８Ｏ年代初国外就已经开始将胶　粉加入到聚乙烯、聚丙烯、环氧等各种热塑性聚　合物中，进行胶粉增韧聚合物的研究。美国的　产生的气体来收集可以生产活性炭材料（９ｏ—ｌｌＯ　目）；通过裂解反应处理可由胶粉生产燃料油、汽　和化学品；胶粉在超临界水的作用下，可用于生　产各种油品作为橡胶的软化增塑剂使用；通过臭　Ｒｏｓｅｈｉｌｌ公司将胶粉与热塑性树脂在高温下直接　混合后制成厚为１￣４　ｍｍ、宽为０．５－１　ｍ的片材，　用于垫毯、道路铺波、油田管道保护等。美国　Ｇｒｅｅｎｍａｎ工程技术公司则用胶粉制成屋顶材料　供应经常遭受冰雹提击的美国南部和中西部地　区，这些材料因为含　胶粉所以不但具有一定的　弹性而能有效地防止冰雹对屋顶的冲击，还能起　到绝缘和隔音的作用　２－３在建筑材料工业中的应用　２．３．１制备防水卷材　废胶粉与氯化聚乙烯、聚氯乙烯可以多种配　方和工艺制得不同档次的防水卷材。其特点是易　于粘接（与屋顶基面、卷材问搭接处），使铺设层形　成不漏水的整体，防水效果好，并且在寒冷气候　下不脆裂，在炎热气氛中不变形。该防水卷材属　于热塑性产品，加工过程中所产生的边角料可回　收利用，价格便宜，有相当的市场竞争力。采用复　合压延工艺，可制得表面为不同色彩的防水卷材。　２．３．２制备水乳型防水涂料　将废胶粉、沥青、高效乳化剂在一定温度下　进行搅拌乳化，可以制成水乳型防水涂料。它可　用作地下建筑和屋面防水涂层。这种涂料可用机　械喷涂工艺进行施工，这样施工不仅效率高，而　且涂层均匀并增强了涂层与基面的粘结强度。这　种用废胶粉改性沥青的涂料属于水乳型涂料，安　全可靠、成本低，在高温下变形很小，在低温时仍　有一定柔性。该涂料除作屋面、地下防水涂层外，　还可作管道防腐蚀涂料。　２．３．３　改性沥青　沥青中添加废胶粉能提高稳定性，并可增加　与基料的粘接性，还可提高防滑、耐磨性。现今，美　国、日本、俄罗斯、加拿大、瑞典、芬兰和韩国等已　成功地使用废胶粉改性沥青，且用于修建高速或　高等级公路。实践证明，废胶粉改性沥青仅铺厚３３　ｒｔｌ／ｎ，寿命可达ｌＯ年，相当于普通沥青路面的２倍。　一２４—　氧则可打断交联键以及裂解等方法也可生产油、　汽和化工原料；胶粉还可直接作燃料使用，如用　于发电、水泥窑燃料等。　此外，胶粉还可用于制离子交换剂，废水处　理及工程建设中的轻质回填料等方面。　３展望　由于再生胶在生产过程中的二次污染，发达　国家再生胶早已少有生产，生产胶粉已成为回收　利用废橡胶的主要途径。而我国目前还是以再生　胶为主，胶粉产业规模小。随着环保要求的日益　提高，再生胶将逐渐减少，最终被胶粉生产替代　［５ｌ。　胶粉工业的发展趋势是生产量快速增加，应　用领域不断扩展，各种高新技术也将渗透应用于　胶粉工业并赋予胶粉高性能。胶粉的生产将经历　从粗到细，从普通胶粉、精细胶粉、超细胶粉到改　性胶粉的渐进过程。胶粉的应用亦将向粗、精、细　全面进行研究、开发与应用发展趋势。可以预见，　胶粉产业将发展成为中国橡胶再生资源的又一　个朝阳产业，并不断发展壮大。　参　考　文　献　１黄发荣，陈涛，沈学宁．高分子材料的循环利　用［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２０００，３３１－３５２　２孙玉海，盖国胜，张培新。我国废橡胶资源化利　用现状和发展趋势［Ｊ］．橡胶工业，２００３，５０（１２）：　７６０—。７６３　３何永峰，刘玉强．胶粉生产及其应用——废旧橡　胶资源化新技术［Ｍ］．北京：中国石化出版社，　２００１，６０￣１４６　４　李　岩．废橡胶的国内外利用研究现状［Ｊ】．合　成橡胶工业，２０ｏ３，２６（１）：５９￣６１　５　刘玉强，殷晓玲．胶粉的生产方法［Ｊ］．弹性体，２００１，　１１（３）：４０￣４３　（责任编辑／荆小旦）