废旧硫化胶粉的利用

    作者：何永峰1，刘玉强2
（1， 深圳市东部橡塑实业有限公司，广东 深圳  518034；）
（2， 昆明大学，云南  昆明   650118）
    摘要：介绍了废旧硫化胶粉的的利用方法，包括硫化胶粉的直接利用、表面改性利用和再生利用等，并对硫化胶粉的利用提出了建议。
关键词：废旧硫化胶粉；直接利用；表面改性；再生利用
中国分类号：TQ335  文献标识码：A 文章编号：1005-3174（2000）04-0035-03
    
    交通运输业的发展，促进了橡胶工业的飞速发展，与此同时，以废旧轮胎为主的橡胶制品报废数量也是在日益增多。废旧橡胶制品的产生，不仅污染环境，而且也是一种资源的浪费。因此，废旧橡胶制品的处置已成为各国环保业、橡胶业亟待解决的有效途径之一。本文就废旧硫化胶粉的直接利用、改性利用、再生利用立法进行介绍。

1         直接利用

1．1 轮胎及其它橡胶制品填料
    
    胶粉主要原料来源为废旧轮胎，因此，将胶粉掺入轮胎胶料中作填料是最适宜的。胶粉掺入轮胎中不仅改善了轮胎的某些性能，而且具有较好的经济效益。如；米西林北美公司等已成功地将胶粉应用于轮胎中。我国也在轮胎生产中应用胶粉作填料，不仅对轮胎加式性能的改善尤为明显，而且对成品轮胎性能影响不大。另外在胶带、胶管、胶鞋及工业橡胶制品中掺入胶粉作填料，可以提高制品的耐屈挠龟裂和抗裂口增长性能，并能改善胶料加工性能，同时节约生胶用量、降低生产成本，尤其对某些特种高性能橡胶制品，如氟橡胶、氢化丁腈橡胶和硅橡胶制品，若掺入适量同胶种的胶粉，经济效益将更为显著。此外，胶粉应用于橡胶工业中还有利于生产的自动化和连续化。

1．2 路面铺装材料
  
    胶粉是一种高弹性材料，因此，将胶粉与其它铺装材料混合在一起用于高速公路、飞机场、运动场等路面铺装，能明显改善路面装质量并延长其使用寿命。胶粉与沥青等混合材料铺装的高速公路，具有耐磨、防冻、防滑、稳定性好以及维修费用低待优点。在美国、加拿大等国已成功地将胶粉、沥青混合材料用于高速公路铺装。我国也进行了实际铺装公路的应用，汽车在此路面上行驶，具有平稳、舒适、噪音低等优点。同样，用胶粉、沥青混合材料来铺装的飞机跑道，可增加跑道的弹性和耐磨性，从而使飞机起落平稳、安全可靠性提高、跑道缩短及运动场（如田径赛场、网球场、高尔夫球场等），既能保证比赛安全，又可提高运动成绩。如：我国举办的亚运全会，其田径场塑胶跑道中就含有50%的胶粉。其它如娱乐场、幼儿园、公园和公共人流量大的通道路面，铺装含胶粉材料也可获良好效果。另外，将胶粉添加于水泥中，可改变水泥材料的刚性，减轻材料重量，在国外已将此材料用于桥面、人行道、隔音材料和公路分流路障等处。

1．3 生产各种片材
   
    胶粉与热塑性树脂在高温下混合，可生产出各种用途的片材，这类片材最大的优点是具有优良的性能的价格比。如德国Rosehill公司将各种热塑性树脂先加热至熔点以上，然后加入胶粉混合、挤出、冷却、剪切，连续生产片材产品。这些片材产品可用作汽车内垫片、道路铺设、屋顶防水片材、汽车消声道铺垫、油田管道保护、减震和隔音材料等。又如聚丙烯与胶粉混合制成的片材，具有抗拉、高弹、便于加工等特点，是制做汽车、机车各种罩壳和减震制品的理想材料。

1．4 直接成型制品
  
    胶粉尽管是一种交联结构材料，表面活性差，但仍存在一定量的不饱和键，可以在配入硫化剂、软化剂等助剂后直接模压硫化成型。其成型制品可用作对力学性能要求不高的各类垫片和吸音材料。如：要制成各种装饰材料，可采用复合工艺，即在胶粉片材上复合各种色彩的橡胶膜片以掩饰其黑色；或采用染色技术对胶粉染色后，成型加工出各种彩色制品。胶粉也可直接成型制品，其工艺简单、生产成本低，但性能一般，仅适合一般要求制品。此外，胶粉还可以直接用作胶料造粒用隔离剂、废水处理过滤材料、离子交换剂和土壤改良剂等多种用途。

1         改性利用

2．1 轮胎胶料
    
    由于胶粉表面活性差，与聚合物的混溶性不甚理想，其掺用量受到影响。改性胶粉后用于轮胎胶料，可以提高其在轮胎胶料中的掺用量，近而代替生胶使用。美国采用聚合物涂层法对胶粉进行表面改性，该方法用于轮胎胶料中效果较好。其改性方法是用液体聚合物、交联剂和引发剂混合物对胶粉表面涂覆，经涂覆改性的胶粉与轮胎胶料具有很好的相容性，可以较多量掺用而对掺混料性能影响不大。华南理工大学、北京化工大学、广州再生资源利用研究所等单位分别开发了互穿聚合物网络技术、核 – 壳改性技术及催化活化改性技术，所改性的胶粉可大量掺入新胶料中，不仅改善工艺性能，而且降低了生产成本。最近美国正在研究一种微生物活化胶粉新技术，其研究目标是活化胶粉掺入新胶料中，性能应达到或超过新胶料水平，使胶粉作为一种新型再生资源用于轮胎制造业。

2．2 聚氨酯材料

    美国利用氟气和另一种活性气体对胶粉表面进行改性处理。改性后的胶粉表面极性增强，故与聚氨酯材料有良好的混溶性，因此对聚氨酯材料性能影响不大。由于胶粉与聚氨酯材料价格差异较大，因此采用掺用改性胶粉的聚氨酯材料的生产企业可获较好的经济效益。

2．3 塑料的增韧

     胶粉经改性处理可用于塑料的增韧。增韧后塑料可制成各种用途的粒料，供生产厂模压层压、注塑和挤出成型各种制品。用聚烯烃低聚物或液体热塑性弹性体与改性剂组成的混合溶液对胶粉进行表面喷涂改性后，可制成热塑性胶粉，将其掺入塑料中既降低成本，又可改善性能。用乙烯-丙烯酸酯共聚物改性的胶粉与聚乙烯具有良好的相容性。苯乙烯接枝改性的胶粉可作聚苯乙烯改性增韧剂，能提高聚苯乙烯的抗冲击和耐低温性能。用电子束射线处理过的胶粉也与聚乙烯具有良好的界面结合力，其共混材料冲击强度高、韧性好。另外，改性胶粉也可加入热固性树脂中。如：在聚酯、环氧树酯、酚醛树酯中加入胶粉，可提高其弹性和抗冲击性。如美国将改性胶粉与热固性塑料混合，加工成刹车片，这种刹车片重量轻、成本低、使用效果好。

2．4 热塑性弹性体

     胶粉与热塑性塑料通过反应增容共混制备热塑性弹性体，这是胶粉合理利用的有效方法。通过反应增容共混制成的热塑性弹性体成本低、可重复加工。该材料形态结构类似于动态硫化热塑性弹性体。如：美国一家公司开发出一种称之为ATP的表面改性胶粉，用于热塑性弹性体Santoprene中，可提高其耐磨、耐热、抗冲击和回弹性能，并能增加炭黑的填充量，大大降低了生产成本。改性胶粉与塑料共混反应或添加到热塑性弹性体中，其制备的共混物可采用塑料的成型加工方法，可替代橡胶材料制造各种制品。

2．5 涂料及密封材料

     英国一家公司将开发的改性胶粉用于聚硫橡胶中，可提高橡胶的抗撕裂、耐磨和拉伸性能，用其来制做不渗有机溶剂或无机酸的橡胶密封隔膜、化学容器涂料、屋顶底涂胶或密封胶。日本专利介绍，将胶粉与聚乙烯醇等配合改性后，可用建筑行业密封材料。聚氨酯材料中掺用改性胶粉与沥青材料成本低，效果比较理想，另外，改性胶粉与沥青经混合、乳化后，可制成用于地下建筑和屋面防水的水乳型密封材料。

2         再生利用

3．1 脱硫再生

    胶粉脱硫再生是废橡胶利用的主要方法。传统的方法是在高温条件下添加脱硫剂生产再生胶。主要有油法及水油法， 这两种方法工艺复杂、时间长、再生胶性能差且还会造成二次污染，国外已逐渐淘汰这两种工艺并相继开发了动态脱硫、力化学脱硫、高速混合脱硫、超声波脱硫、微波脱硫、辐射脱硫、混炼过程中脱硫和微生物脱硫等多种方法。其中微生物脱硫方法简单、能耗少、成本低，其显示出良好的应用前景。

3．2 生产活性炭

    胶粉在一定条件下经加热处理后可生产活性炭材料。方法是先隔绝空气，在400~900℃条件下加热胶粉，并对胶粉产生的气体再加热，然后用水管式换热器进行热交换，合气体降温并引导气体进入电收尘器中，进而得到活性炭。日本开发的活性炭生产技术，使每吨废轮胎可生产300 kg活性炭、400L燃料油。

3．3 生产燃料油、气及化学品

    胶粉经裂解反应可生产燃料油、气及化学品。裂解方法有热解和催化降解。热解生成的燃料油可直接作为商品油；也可作为催化裂解原料，来生产高质量汽油。气可为附近的工厂供能；或者作为能源供热解装置使用；炭黑可用于橡胶/沥青混合物中，也可用于橡胶密封制品中，还可作为固体燃料。

3    结论

    废旧橡胶制胶粉是全理利用废旧橡胶的有效方法。胶粉在国内的应用才刚刚起步，需要做的工作很多。应将胶为作为一种新型橡胶材料来对待，其在橡胶、塑料、沥青三大材料中的应用具有广阔市场前景和良好的社会经济效益。可以相信，随着我国对胶粉利用认识的提高以及应用研究工作的深入，胶粉将成为一种新的再和生橡胶资源而被广泛地应用。