再生胶的发展概况及应用

1、再生胶的发展概况及应用摘要：随着汽车工业的迅猛发展，废旧轮胎产生量越来越多，其危害越来越大。全球废旧橡胶日益增多，中国作为世界人口大国，橡胶消耗量也是巨头。在提倡节能环保、低碳经济的时代，再生胶应运而生。在此阐述再生胶的发展概况及其应用。关键词：废旧橡胶 废旧轮胎 再生胶 循环利用 一 橡胶消耗情况1. 概述橡胶是唯一一种具有高弹性的材料，是人类使用的重要材料之一，人类使用橡胶的历史可追溯到11世纪。橡胶制品繁多，形状各异，按其用途可分为三类：即各种轮胎、工业用橡胶制品及日常生活用橡胶。 橡胶制品深入人类的生活，也深深地影响着我们的生存环境。2. 国内外情况近20年来中国的橡胶工业有了很大的发

2、展，2001年耗胶量为230万吨，居世界第二位；轮胎产量为1.1亿条，为世界第三；力车胎和胶鞋产量均为世界第一。2008年橡胶总消耗量为二百八十万吨，已超越美国成为全球最大的橡胶消费国。尽管中国为全球橡胶最大消费国，其自制率却明显偏低，大部分都依赖进口。以天然橡胶为例，由于全球有九成左右的产量掌握于东南亚国家，即便中国于海南岛自产天然橡胶，却由于栽种面积有限，无法自给自足。至于合成橡胶，目前产量居于美国、俄罗斯及日本之后，全球排名第四，仅占世界总产量6.3，在产量不足下，几乎有八、九成由进口货支应。2009年第一季度，光由上海进口的合成橡胶即高达2.9534万吨。 预计2010年国内天然橡胶产

3、量为78万吨，私人种植的橡胶面积的扩大将使橡胶产量进一步增加。尽管当前国内橡胶产量较高，但中国橡胶进口原料依然会增加，进口橡胶在质量和价格方面仍具较强竞争力，将在一定程度上限制国内橡胶种植面积扩大。中国橡胶工业协会估计，中国今年需进口190万吨天然橡胶，同比增长9%。近年来由于受全球金融危机影响，世界汽车工业遭受重挫，美国三大汽车公司频临破产，日本、韩国以及欧洲等国家的汽车生产企业也纷纷宣布减产和裁员。全球汽车产业低迷将严重影响到轮胎市场及其他产业链。随着国家提高轮胎出口退税以及复合胶进口免税等一系列支持产业发展政策的出台， 明年轮胎等橡胶制品行业将挑战和机遇并存，国内企业或将利用低成本优势进

4、一步占领市场份额。我国胶管、胶带及其他橡胶制品产业仍将会有一定程度的增长， 预计2009 年国内橡胶总需求量仍将高于2008 年，但需求增长速度将有所放缓。二 废旧橡胶产生及回收利用 1. 废橡胶的产生1.1 国内外废橡胶产生2我国每年生成的废旧轮胎约为200 万t ,而循环利用的废轮胎为134 万t ,年利用率为65 %左右,其中再生胶120 万t 、胶粉10 万t ,翻胎4 万t 2 。与发达国家相比,我国废橡胶利用率较低,芬兰、日本和美国的废轮胎利用率分别为100 %、90 %和80 %,4 。国内外对废橡胶利用的整体格局差异很大,以美国为例,2003 年其废轮胎利用率为80 % ,其中

5、发电供热占61%,土木工程(包括沥青改性)占14. 8 %, 胶粉占8. 9 %, 废轮胎出口占7.4%。 轮胎的主要流向3 轮胎在部分磨损、胎体完好且不影响其使用功能时,可以送轮胎翻新厂翻新,延长其使用寿命,这类轮胎称为旧轮胎。不能再用于原定制造用途的轮胎为废轮胎。轮胎报废后,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。废轮胎的流向与市场需求及相关政策法规导向有关,美国、日本、韩国等发达国家主要以能量利用为主,中国、墨西哥等发展中国家则多以材料利用为主。1.3 废旧轮胎造成的危害3废旧轮胎长期堆存易孳生蚊虫和造成鼠类繁殖,跨区域转移则扩大了蚊虫及疾病传播的范围,增加了非本土物种

6、的引入及生态风险控制的难度。20 世纪40 年代,美国将二战期间在亚洲使用的已受到蚊虫侵害的剩余轮胎运回国,造成了输入性疾病的传播,人们首次发现报废轮胎和携带疾病的蚊虫之间的关系。废旧轮胎大量简单堆存和无序存放,容易因纵火或雷击等其他偶然因素造成火灾,而且一旦燃起便难以控制和扑灭,并会持续燃烧很长时间,产生大量烟雾和有毒油性污染物,污染土壤、水和空气。2.废旧橡胶的回收利用1随着工业和现代文明的发展, 各种工业和生活废弃物的处理已经成为人们所面对的一大难题, 特别是对于经过化学交联的橡胶, 由于它内部具有交联的网络结构, 因此不溶不熔。目前橡胶制品已经广泛应用于生活中的每一个角落,废橡胶不能自

7、行分解,经受长期日晒雨淋仍能保持原状,其再生需经过长时间的高温脱硫,产生二次能耗,不仅投入高,而且再生后性能下降幅度较大,故废橡胶的推广应用不如其它再生资源那样容易被人接受。废橡胶是污染源,放置或掩埋占用空间,且对周围的空气和水源构成威胁。同时造成资源的浪费。如何经济、有效、环保地回收具有交联结构的橡胶, 始终是全社会关注的焦点问题。自从150年前Goodyear发明了弹性体的硫化工艺以来, 人们为了解决硫化橡胶回收利用问题想出了各种各样的解决方法, 甚至于Goodyear本人都在1853年发明了一项专利, 其工艺就是将各种废旧的硫化橡胶磨成胶粉然后回收利用, 这种方法目前仍在广泛利用。现在人

8、们已经发明了各种各样的方法用以解决废旧橡胶的回收利用问题。 1废旧橡胶的直接利用直接利用是将废旧橡胶制品以原有形状或近似原形加以利用, 以废旧轮胎为例, 轮胎翻修便是其直接利用中最有效、最直接而且经济的利用方式。在使用保养良好的情况下, 一条轮胎可多次翻修,这样总的翻胎寿命往往可达新胎的12倍, 而所耗原材料仅为新胎的15 %30 % , 所以世界各国都普遍重视轮胎翻修工作。目前世界上最先进的翻胎技术为预硫化翻胎法, 又称冷翻法, 即把已经硫化成型的胎面胶粘合到经过打磨处理的胎体上, 装上充气内胎和包封套, 送入大型硫化罐, 在较低温度和压力下硫化, 一次可生产多条翻新轮胎。除翻修外, 废旧轮

9、胎还可作为人工鱼礁、码头护弦以及赛道车辆等的缓冲材料; 在美国还有将其做成高速公路的隔音墙使用。另外, 废旧橡胶还用于防止重金属污染, 据分析这是因为水银等重金属会和橡胶制品中的硫黄及其它化合物发生化学反应的缘故。 3.2 粉碎为胶粉后利用 将废旧橡胶通过常温粉碎或者低温粉碎等方法制备胶粉后加以利用, 这是很早以来就采用的方式, 也是目前废旧橡胶回收的一种非常重要的途径, 目前生产精细胶粉已成为废旧橡胶再利用的主导方向。现在胶粉的应用主要在三个方面: 一是橡胶工业, 用于直接成型弹性体或与新胶料并用; 二是塑料工业, 主要为掺入热塑性塑料和热固性塑料中作为填充材料或者增韧材料, 胶粉在填充前往

10、往需要表面改性以使得其与塑料基体具有良好的相容性。三是用于沥青、塑胶跑道和建筑等方面。此外, 近年来还开发了许多新用途, 如用于制备离子交换剂、用于土壤改良、作为轻质工程回填料等。 再生橡胶再生胶是指把硫化过程中形成的交联键切断,从而得到可以重新加工利用的橡胶。用传统方法油法和水油法生产再生胶存在着生产能耗大、“三废”治理难等缺点, 无法适应环境提出的要求。为此, 世界各国着手开发了如微波脱硫、生物脱硫等新型工艺, 这些新方法很有可能成为再生胶生产技术的转折点。热分解废旧轮胎的热分解主要包括热解和催化降解。已有的热解技术主要包括常压惰性气体热解、真空热解和熔融盐热解, 但无论采用那种方法, 都

11、存在处理温度高、加热时间长、产品杂质多等缺陷。催化降解则采用路易斯酸熔融盐作催化剂, 反应速度快, 产品质量较热解好。通过热分解可以得到和回收液体燃料和多种化学品, 例如Tripathy等人报道了将NR和SBR降解后产生的产物代替传统的橡胶混炼过程中的操作油或者增塑剂。结果表明, 与添加传统的操作油相比, 添加降解物后所得到的硫化胶具有更优异的力学性能以及更低的丙酮抽出率。不过总的来说, 热分解工艺的设备投资较高, 附加值低, 更重要的是燃烧产生苯和二噁英类(Dioxins) 等致癌的毒害性气体, 对大气环境造成严重的污染, 对人类和生态构成严重威胁, 目前在很多发达国家已经明令禁止。燃料利用

12、废旧轮胎是一种高热值材料, 其燃烧热约为33MJ /kg , 与优质煤相当, 可以代替煤作燃料使用。将废旧轮胎作为燃料, 以前采取直接燃烧的方式, 这样会造成大气污染, 不宜提倡。目前废旧轮胎的燃烧利用主要用于焙烧水泥、火力发电以及参与制成固体垃圾燃料。其中, 焙烧水泥是对废旧轮胎利用率较高的回收方式: 在水泥焙烧过程中, 钢丝变成氧化铁, 硫黄变成石膏, 所有燃料残渣都成了水泥的组成原料, 既不影响水泥质量, 又不会产生黑烟、臭气, 无二次公害。据报道在日本有50%的废旧轮胎作为燃料利用都是用于焙烧水泥。三 再生胶发展行业1. 再生胶应用4 旧胎再利用量在欧盟为11 万t，占3. 6%。以意

13、大利和英国为最突出，均在3 万t 以上，大约占到该两国废旧胎的7. 9%和6. 7%。法国、德国和西班牙分别为2% 3%，其他各国多在1 000t 左右，低于1%。再利用的方向，主要包括其他车用及非车用( 建筑、交通、海港等)领域。 美国是最发达的轮胎翻新国家,我国的轮胎翻新率目前仅为4. 5 %。世界翻新轮胎工业正在向发展中国家转移。美国废轮胎胶粉主要用于体育场和游乐场胶板及公路用沥青改性,我国废轮胎胶粉在这些方面的应用已逐渐展开。我国再生胶工业快速发展,再生胶产量已居世界第一,再生胶的生产工艺技术和装备技术等已达到世界领先水平。构建废旧轮胎回收利用法规和规范废旧轮胎回收及其产品应用市场是废

14、旧轮胎循环利用行业发展的重点。 5 2. 再生胶发展6 2008 年上半年，我国废橡胶综合利用行业随着中国橡胶工业的发展， 仍然继续坚持以再生橡胶生产为主，适度发展胶粉，扩大后加工的宗旨，依据国家“减量化、再利用、资源化和无害化”原则，以达到提高资源能源效率和减少污染排放， 缓解资源环境对社会经济发展的约束为目标， 达到中国特色废橡胶循环利用的最佳成果。目前，再生橡胶生产主要集中在河北、山西、江苏、浙江、山东、河南、四川等地。行业产量规模已基本形成， 万吨级生产企业数量也正在逐步增加。北京华腾、南京金腾、江苏三元、无锡万丰、焦作艾卡、晋江华鑫、唐山兴宇等企业，为了适应市场，避免恶性竞争，均积极

15、向橡胶制品延伸深加工发展，研发出价廉物美、市场适销对路的内胎、垫带、鞋底、灰桶、减速块、农用车胎、自行车胎、力车胎、地砖和胶板等产品，不但广泛应用于国内交通、建筑、工业、体育、娱乐等行业，而且还出口创汇满足国际市场需要。各方面收益大 再生胶是集环保、节能、循环再生新材料为一体的新兴技术。能将废旧轮胎中的橡胶，钢丝，纤维分离后回收再利用，使废旧橡胶资源再生充分利用，可带来巨大的社会效益和经济效益。3.2 价格优势 随着橡胶在全世界范围内的大幅上涨以及我国市场经济的蓬勃发展，各行各业对橡胶的需求越来越强烈，由2000年5000元/吨，上涨到了目前20000万元/吨。而利用废旧橡胶制成的再生胶，只有

16、原橡胶价格的四分之一，基本可以替代原橡胶制品，在这种情况下，价格经济的再生胶将受到更多人的青睐。3.3 市场优势 当今世界资源匮乏，各行业中都呈现资源的紧缺趋势。废旧橡胶的利用更节省了新型材料的支出,为科技乃市场乃至生活提供了废物归所。再生胶应用领域广泛：一是：建材行业。防水材料、沥青、防水油膏、橡胶卷材等。二是：高速公路，高等级路面均需掺入一定比例胶粉，能增加汽车刹车的磨擦系数，降低噪音。三：体育场塑胶跑道、飞机跑道、高尔夫球场、健身房、配电室、计算机房、会计室、图书馆等消音、绝缘场所。四：密封圈、输送带、橡胶管。五：鞋底、运动鞋、家庭橡胶地板。成为欧美西方发达国家极为流行的新型环保材料。

17、3.4 政策优势 发展循环经济，再生资源综合利用是当今社会发展的主题。废橡胶再生利用，已被我国政府高度重视，提到了议日程。国家鼓励：变废为宝，以害为利，净化环境，建立节约型社会。国民经济和社会发展“十一五”规划，第六篇：建设资源节约型，环境友好型社会。第二十二章：“发展循环经济”，第五节：“加强资源综合利用，推进废纸、废旧金属、废旧轮胎和废弃电子产品等回收利用。国务院以国发199636号关于进一步开展资源综合利用的意见，资源综合目录（2003年修订本），其中第三部分，第35条，“利用废轮胎等废橡胶生产粉、再生胶、液性沥青、轮胎、炭墨、钢丝、防水材料、橡胶密封圈，以及伐木产品”。第40条“废旧轮

18、胎翻新和综合利用产品”按规定享受资源综合利用的优惠政策。 3.5 资源优势随着橡胶工业及汽车产业的发展，大量的废旧轮胎，橡胶制品及其他边角料不断增多。据统计，我国每年仅轮胎报废量不少于150万吨，并以每年10%的速度递增，而日前回收率只有30%。由于废旧橡胶得不到综合利用，大多成为工业垃圾，既浪费了大量的可用资源，又造成了黑色污染，严重影响着人类的生活环境。中国年消耗橡胶量居世界第一位。与此同时，中国又是一个橡胶资源严重匮乏的国家，每年进口橡胶，达总消耗量的60%，并且在短时间内还没有根本办法摆脱现状。废旧橡胶资源再生综合利用，领域非常广泛，既可代替部分天然橡胶，又在新材料领域中是主要的原材料

19、，如：防水材料、橡胶跑道、橡胶地板等。同时，弥补了当前我国橡胶资源严重不足的困境，对我国橡胶行业及再生资源综合利用方面更具有巨大的推动作用。 .发展中存在的问题 再生胶生产已历经百年,其用量仍占废橡胶利用量的80 %,但存在高能耗和高污染的问题,企业生存困难。既然3 t 再生胶可抵1 t 新胶用,就可在生产工艺和设备上更新改造,淘汰脱硫罐。废橡胶在脱硫罐中长时间脱硫再生,不仅能耗高,而且因在高温高压下氧化降解,致使再生胶强力上不去(尚不到新胶的1/ 2) 。希望再生胶行业继续研究,不管是用密炼法、开炼法、挤出法,还是用瞬时剪切法使废橡胶再生,反正废橡胶需要高温快速再生,而不是长时间再生。在山东泰安召开的再生胶新技术推广会上,山东东平某公司开发的螺旋连续脱硫机已成为间歇动态脱硫罐的替代品之一,其密闭连续无排放,做到了减排环保,但仍然是长时间高温脱硫,节能效果仍不明显。再生胶行