废轮胎胶粉特性生产与供应调研报告

废轮胎胶粉特性生产与供应

调研报告

2012年6月

目录

第一章废轮胎胶粉来源............................................................1

1.1背景......................................................................1

1.1.1废I口轮胎增长现状....................................................1

1.1.2废旧轮胎的综合利用.................................................2

1.1.3废轮胎橡胶粉.......................................................3

1.2车辆轮胎种类.............................................................4

1.2.1按车种分类..........................................................4

1.2.2按结构分类..........................................................5

1.3废轮胎胶粉的特性.........................................................8

13.1胶粉与轮胎的差异...................................................8

1.3.2轮胎的橡胶成分...................................................9

13.3轮胎成分与改性沥青关系............................................II

1.4废轮胎胶粉利用现状......................................................12

1.4.1废轮胎胶粉使用场合................................................12

1.4.2废胶粉的进展现状..................................................14

1.5小结.....................................................................15

第二章废轮胎胶粉生产工艺......................................................16

2.1粉碎法...................................................................16

2.1.1常温粉碎法.........................................................16

2.1.2低温粉碎法.........................................................17

2.2助剂法...................................................................18

2.3其他工艺.................................................................18

2.4废轮胎胶粉不一致制备方法比较...........................................19

2.5小结.....................................................................20

第三章废轮胎胶粉表征及适用场合................................................21

3.1颗粒粒径及比表面........................................................21

3.2胶粉的形态与表面形貌....................................................22

3.3胶粉表面的元素构成及化学结构...........................................23

3.4胶粉的技术指标..........................................................24

3.5不一致目数胶粉适用领域..................................................24

3.6小结.....................................................................25

第四章国内废轮胎胶粉企业及产能分析............................................26

4.1生产企业现状............................................................26

4.2生产企业分布............................................................27

4.3企业产能分析............................................................28

4.4胶粉价格区间............................................................29

4.5胶粉规格生产情况........................................................29

4.6小结.....................................................................30

第五章安徽周边地区胶粉生产供应情况............................................31

5.1调研对象.................................................................31

5.2三家胶粉生产企业概况....................................................31

5.3三家胶粉企业生产工艺....................................................32

5.3.1废胶粉来源.........................................................32

53.2胶粉生产工艺.......................................................32

5.4三家胶粉企业销售情况....................................................33

5.5三家胶粉企业杂物处理....................................................33

5.6小结.....................................................................33

第六章总结......................................................................34

图目录

图1近年废旧轮胎增长图......................................................1

图2露天堆放的废旧轮胎......................................................2

图3制备胶粉的废旧橡胶制品.................................................4

图4斜交轮胎的结构图........................................................6

图5子午轮胎的结构图........................................................7

图6废轮胎胶粉的利用.......................................................13

图7两种不一致胶粉的粒径分布..............................................22

图8两种不一致胶粉的SEM照片.............................................23

图9胶粉生产商地理位置分布................................................28

第一章废轮胎胶粉来源

1.1背景

1.1.1废旧轮胎增长现状

近年来我国的交通事业迅速进展，汽车保有量也逐年增长迅猛。自上世纪80

年代中国开始出现私人汽车，到2003年私人汽车保有量达到1219万辆，私人汽

车突破千万辆用了近20年。但是，随着我国经济的飞速进展，私人汽车突破2000

万辆却仅仅用了3年时间。除私人汽车外，还有大量的载货汽车、公共汽车、摩

托车等机动车辆，至2009年底，我国汽车保有量已达7619.31万辆，估计到2020

年，我国的汽车保有量将达到2亿辆。

汽车数量的迅速增加，不仅仅带来交通拥挤与能源的耗费，还带来大量的汽

车损耗品，最为突出就是汽车的轮胎。据统计，目前我国是世界上第三大轮胎生

产国，仅次于美国与日本，2002年的废轮胎达到8000万条，并以每年12%的速

度增长,2004年将达到1.12亿,2006年废旧轮胎达到了1.5亿条。2010年,我

国轮胎生产量已经超过了3亿条，同时废旧轮胎的产量也达到了2亿多条，如图

1所示。

(

兴

a

)

图1近年废旧轮胎增长图

然而，每年能够处理的废轮胎数量有限，大量的废旧轮胎只能随处堆放，其

所形成的“黑色污染”是恶化自然环境、破坏植被生长、影响人类健康、危及地

球生态环境的最有害的垃圾之一。通常的处理固体废物的方法如填埋、燃烧，但

对废旧轮胎都不适用。废旧轮胎属于交联的高分子弹性材料,这种材料难以分解,

埋置土壤中需要数百年时间才能不影响土壤中植物的生长。若使用燃烧办法处

理，其所释放出来的烟雾与一氧化碳，会严重污染大气。此外，越积越多的度旧

轮胎长期露天堆放，不仅占用了大量土地，而且通过日晒雨淋，极易滋生蚊虫，

传播疾病，此外还容易引发火灾，见图2。

图2露天堆放的废旧轮胎

因此，对废旧轮胎进行回收再利用，既能够解决废旧轮胎带来的环境问题，

乂能够变废为宝，为经济建设做出奉献。但是，目前我国的废旧轮胎回收企业普

遍存在产业集中度低，规模化程度较低，生产技术落后，产品质量波动较大的缺

点，需要政府给予一定的扶植与引导，并对废轮胎处理市场进行规范，才能保证

废轮胎处理健康有序的进展。

1.1.2废旧轮胎的综合利用

目前.，在废旧轮胎综合利用方面，我国已初步形成废旧轮胎翻新、废轮胎再

生、橡胶粉制备与废旧轮胎热解四大业务板块。现有废旧轮胎翻新企业约1000

家、轮胎再生企业约1500家、橡胶粉制备与废旧轮胎热解的企业约100家。2009

年，我国轮胎翻新产量仅为1300万条，翻新率不足5%,而发达国家轮胎翻新

比例在45%以上；再生橡胶产量约270万吨，橡狡粉产量约20万吨。废旧轮胎

的翻新率、回收率与利用率都处于较低水平。我国废旧轮胎综合利用产业进展远

不能习惯当前严峻的资源环境形势的要求。

废旧轮胎综合利用产业进展面临的问题：一是从事废旧轮胎综合利用的企业

大都规模小、装备落后、企业综合实力不强，特别是再生橡胶企业二次污染问题

没有得到解决；二是行业管理相对薄弱，尚未建立起运转规范的回收体系，技术

水平相对较高的企业很难拿到生产所需的废旧轮胎资源；三是产品技术、质量标

准规范不完善，导致产品质量参差不齐，影响了市场开拓；四是普遍缺乏技术研

发手段与力量，科技创新能力不足。

因此，针对我国目前的现状，一方面在废旧轮胎翻新及再生胶这些技术含量

高的方面很下功夫，实现废旧轮胎最大程度的再利用；另外，也能够在胶粉制备

等技术含量低的领域实现突破，以缓解目前废旧轮胎的环境污染问题。

1.1.3废轮胎橡胶粉

废轮胎橡胶粉即由废旧轮胎通过磨碎加工而来的粉末状物质，当然，目前能

够制备的橡胶粉不仅仅有废旧轮胎，还包含有鞋底、管、带、内胎、密封件及垫

板等材料，如图3所示。调研说明，废旧轮胎是当前胶粉的要紧来源，占据着整

个胶粉制备市场。其中，废旧轮胎可按用途又能够分为：汽车轮胎、工程轮胎、

农业轮胎、工业轮胎与力车轮胎；而在轮胎种类中，按轮胎结构分为斜交胎与子

午胎。

废

旧-I斜交轮暗

轮

废

胎

旧-I子午轮胎

橡

胶

制

品鞋底

----1垫板

图3制备胶粉的废旧橡胶制品

1.2车辆轮胎种类

1.2.1按车种分类

调查说明，目前制备胶粉的车辆的废旧轮胎按车种分类，大概可分为8种。

分别如下：

♦轿车轮胎

♦轻型载货汽车轮胎

♦载货汽车及大客车胎

♦农业与林业机械轮胎

♦工程车轮胎

♦工业用车轮胎

♦飞机轮胎

♦摩托车轮胎

各类轮胎由于用途不一致，因而具有不一致的性能，具体如表1所示。

表1轮胎种类与性能特点

代号类别性能与特点

用于良好路面上高速行驶，要求乘坐舒适，噪声小，具有良好的操纵性与稳固

性。轮胎结构多数使用子午线结构。根据行驶速度的要求分为不一致系列，在

PC轿车轮胎

标准与手册中常见的80、75>70、65、60、55、50、45、40、35系列为子午

线轮胎，95、88系列为斜交轮胎，在轿车上很少使用。

轻型载货汽通常指轮^直径16英寸及其下列的,断面宽10英寸及其下列的载重汽车轮胎。

LT

车轮胎这类轮胎要紧行驶于公路，通常可达80〜lOOkm/h。

通常指轮辆直径18~24英寸，断面宽7英寸及其以上的载重汽车，自卸货车，

载货汽车及

TB各类专用与拖车等轮胎。其行驶路面较为复杂，有良好的柏油路，也有较差的

大客车胎

碎石路与泥土路等，行驶速度通常不超过80km/h。

农用轮胎要紧装在拖拉机、收割机与农机具车辆上使用。林业机械轮胎装在林

业拖拉机与林业机械上，进行林业的采伐、集材、铲运与挖掘等作业，这两种

农业与林业

AG轮胎的特点都是行驶速度要求不高，但其使用条件苛刻，轮胎易被划伤或者割

机械轮胎

破。另一个特点是间歇作业、里程短，但使用期较长，因此要求轮胎具有较好

的耐屈挠龟裂与耐老化性能。轮胎以斜交结构为主，但也使用子午线结构。

工程机械轮胎是装于专用性作业的工程机械车辆上，比如装载机、推土机等。

行驶速度不高，但使用的路面条件与载荷性能要求苛刻「轮胎要紧使用斜交胎

OTR工程车轮胎

结构，但如法国米西林公司也使用子午线结构。从轮胎断面宽度分类可分为标

准轮胎与宽基轮胎两种系列。

工业用车轮要紧用于工业车辆上的充气轮胎、半实心轮胎与实心轮胎。分电瓶车轮胎、叉

ID

胎车轮胎与平板车轮胎等。

AC飞机轮胎用于航空飞行器上的充气轮胎。

MC摩托车轮胎用于摩托车_L的轮胎。包含摩托车轮胎、轻便摩托车轮胎与小轮径摩托车轮胎。

1.2.2按结构分类

轮胎按结构通常可分为两大类:

♦斜交胎轮胎

♦子午线轮胎

子午线胎与斜交线胎的根本区别在于胎体。斜交线胎的胎体是斜线交叉的帘

布层；而子午线胎的胎体是聚合物多层交叉材质，其顶层是数层由钢丝编成的钢

带帘布，可减少轮胎被异物刺破的几率。

（1）斜交轮胎

斜交轮胎是一种老式结构的轮胎。结构图如图4所示。外胎是由胎面、帘布

层（胎体）、缓冲层及胎圈构成，帘布层是外胎的骨架，用以保持外胎的形状与尺

寸，通常由成双数的多层挂胶布（帘布）用橡胶贴合而成，帘布的帘线与胎面中心

线约呈35°,从一侧的胎边穿过胎面到另一侧胎边。由于帘布层的斜交排列，

增加了轮胎的强度。在适当充气时，能保证轮胎具有适当的弹性，足够的承载能

力，能满足汽车对轮胎的使用要求。假如选用尼龙、聚脂纤维或者纲丝等高强度

帘线材料时，可大大提高轮胎的负荷承载能力，改善轮胎使用性能，是现代汽车

常用的一种轮胎c

花牧断面胶

PatternTreadRubber

缓冲层

船体市色星

内面部

胎边皎

:用胶

SidcwjlIRubbe

胎野部

8e*d

胎唇惘纹

Bodlir*

图4斜交轮胎的结构图

从设计上讲，斜交线轮胎有很多局限性，如由于交叉的帘线强烈摩擦，使胎

体易生热，加速了胎纹的磨损，且其帘线布局也不能很好地提供优良的操控性与

舒适性。

（2）子午轮胎

子午线轮胎结构图如图5所示，是由帘布层、带束层、胎冠、胎肩与胎圈构

成，并以带束层箍紧胎体。帘布层帘线排列的方向与轮胎的子午断面一致。由于

帘线如此排列，使其强度得到充分利用。

子午线轮胎的帘布层数通常可比普通斜交胎减少约40%〜50%,胎体较柔

软；帘线在圆周方向上只靠橡胶采联系，因此，为了承受行驶时产生的较大切向

力，子午线胎具有若干层帘线与子午断面呈大角度（交角为7（）。~75°）、高强

度、不易拉伸的周向环形的类似缓冲层的带束层。带束层通常使用强，度较高、

拉伸变形很小的织物帘布（如玻璃纤维、聚酰胺纤维等高强度材料）或者钢丝帘布

制造。

胎面胶

TreadRubber

三角胶内面胶

B«adFillerInnerLiner

图5子午轮胎的结构图

子午线轮胎的优点如下：

①面积大，附着性能好，胎面滑移小，对地面单位压力也小，因而滚动阻

力小，使用寿命长；

②胎冠较厚且有坚硬的带束层，不易刺穿；行驶时变形小，可降低油耗

3%〜8%；

③由于帘布层数少，胎侧较薄，因此径向弹性大，缓冲性能好，负荷能力

较大；

④具有较好的抓地性。

同时子午线轮胎本身具有的特点使轮胎无内胎成为可能。无内胎轮胎有一个

公认优点，即当轮胎被扎破后，不像有内胎的斜交线轮胎那样爆裂（这是非常危

险的），而是使轮胎能在一段时间内保持气压，提高了汽车的行驶安全性。

如同世界不存在十全十美的东西一样，子午线轮胎同样也存在缺点：①胎侧

较薄，胎冠较厚，在其与胎侧的过渡区易产生裂口；②侧面变形大，导致汽车的

侧向稳固性差，制造技术要求高，成本也高。

但是，由于子午线轮胎明显优于普通斜交胎，因此在轿车上已普遍使用，在

货车上也越来越多地使用了子午线轮胎。

1.3废轮胎胶粉的特性

1.3.1胶粉与轮胎的差异

轮胎要紧成分为橡胶类高分子化合物，分子量通常都在儿十万以上，有的甚

至达到一百万。单纯的橡胶类高分子化合物的使用价值不是很高，只能做些粘结

剂，更不能作为轮胎使用。轮胎是一种交联的高分子材料，即在橡胶类高分子等

中添加如硫磺等交联剂，使线性的橡胶类高分子化合物形成空间的、交联的高聚

物。硫化后的橡胶材料在很宽的温度范围内（-50〜150℃）处于高弹态，具有显

著的高弹性与高储能性。其最大特点是具有良好的柔顺性、易变性、复原性与积

储能量的能力。在较小外力的作用下能产生很大的形变，而在卸除载荷后又能很

快地恢复到近似原先的状态。

但是，废胶粉的制备却打断了橡胶已有的空间交联结构，并对高分子链段产

生撕扯、拉断等现象，尽管每一个的胶粉颗粒都是交联物，但是与轮胎的交我特

性存在较大差异。表现如下：

（1）体积上。胶粉的空间网状结构较轮胎要小得多，整个轮胎能够看成

是一个空间网络构成。

（2）内部结构。胶粉是通过机械力化学原理加工而制成，因此其空间网

络结构中的S-C犍有部分被破坏，其较链密度降低，其表面不如轮胎中的网

络完整。

（3）表面。轮胎通过粉碎以后制成的胶粉，其表面不如轮胎的光滑，由

于通过化学或者机械作用，胶粉的表面由被破坏的空间网络而构成的网络端构

成，其表面呈不规则的毛刺状且布满微观裂纹。

表2是斜交胎与子午胎制备胶粉的物理与化学指标。从表中能够明显看出,

斜交胎与子午胎之间尽管在物理指标上差异不是很明显，但是从化学指标上能够

看出，二者存在较大差异。分析其原因，在于斜交胎与子午胎使用橡胶成分存在

较大的差异。

表2斜交胎与子午胎制备胶粉的物理及化学指标

指标项目斜交胎胶粉子午胎胶粉

相对密度（kg/m3）1.151.16

水分（％）0.450.41

物理指标

金属含量（％）0.0020.02

纤维含量（％）0.510.52

灰分（％）3.63.1

丙酮抽出物（％）11.519.4

化学指标

炭黑含量（％）28.4—

橡胶烧含量（％）56.547.6

1.3.2轮胎的橡胶成分

通常地，作为轮胎原料的橡胶类高分子化合物有两种。

♦天然橡胶

♦合成橡胶

（1）天然橡胶

天然橡胶由天然的橡胶树产生，其要紧成分为聚异戊二烯，天然橡胶是应用

最广的通用橡胶C

天然橡胶具有一系列优异的物理化学特性，特别是其优良的回弹性、绝缘性、

隔水性及可塑性等特性，同时，通过适当处理后还具有耐油、耐酸、耐碱、耐热、

耐寒、耐压、耐磨等宝贵性质，因此具有广泛用途。目前.，世界上部分或者完全

用天然橡胶制成的物品己达7万种以上。

远在哥仑布发现美洲大陆往常，中美洲与南美洲的当地居民已开始利用天然

橡胶，这种橡胶仅仅做胶黏剂用，没有什么价值。直到1839年美国人固特异

（C.Goodyear）发现了在橡胶中加入硫黄与碱式碳酸铅，经加热后制出的橡校制

品遇热或者在阳光下曝晒时，才不再像以往那样易于变软与发粘，而且能保持良

好的弹性，从而发明了橡胶硫化,至此天然橡胶才真正被确认其特殊的使用价值,

成为一种其重要的工业原料。1888年英国人邓录普（J.B.Dunlop）发明了充气轮

胎，促使汽车轮胎工业飞跃地进展，因而导致耗胶量急剧上升。到目前为止，天

然橡胶已经远远不能满足轮胎工业的进展了，从第二次世界大战开支，人们已经

将目光转向合成橡胶。

（2）合成橡胶

合成橡胶是由人工合成的高弹性聚合物。也称合成弹性体，是三大合成材料

之一，其产量仅低于合成树脂（或者塑料）、合成纤维。合成橡胶中有少数品种

的性能与天然橡胶相似，大多数与天然橡胶不一致，但两者都是高弹性的高分子

材料，通常均需通过硫化与加工之后，才具有有用性与使用价值.

大约在1930年，德国与苏联用丁二烯作为单体，金属钠作为催化剂，合成

了一种叫做丁钠橡胶。事实上，在第二次世界大战期间，德国军队就是由于有丁

苯橡胶，橡胶供应才没有出现严重短缺现象。美国在世界第二次大战后大力研究

合成橡胶，率先合成了氯丁橡胶，氯原子使氯丁橡胶具有天然橡胶所不具备的一

些抗腐蚀性能。1955年美国人利用齐格勒在聚合乙烯时使用的催化剂（也称齐

格勒一一纳塔催化剂）聚合异戊二烯，首次用人工方法合成了结构与天然橡狡基

本一样的合成天然橡胶。

合成橡胶分为通用型橡胶与特种橡胶两大类。通用型橡胶指能够部分或者全

部代替天然橡胶使用的橡胶，如丁苯橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶等，要紧用于制

造各类轮胎及通常工业橡胶制品。通用橡胶的需求量大，是合成橡胶的要紧品种。

目前，橡胶类材料也常用作沥青改性剂，如丁苯橡胶（SBR）早在上个世纪

6（）年代就已经在改性沥青中使用了，目前仍然是沥青要紧的改性剂。此外，合

成橡胶材料SBS（丁二烯-苯乙烯-丁二烯）是目前改性沥青使用数量最大的改性

剂。

（3）轮胎中的橡胶含量

通常来说，天然橡胶的可伸缩性较合成橡胶好，但合成橡胶对相互作用时间、

温度的稳固性比天然橡胶好，由于各方面性能的综合考虑，轮胎中既不能全部使

用天然橡胶，也不能全部使用合成橡胶。

表3分别为轿车轮胎（PC）、轻型载货汽车轮胎（LT）与载货汽车及大客车

胎（TB）三者轮胎的天然橡胶与合成橡胶比例。从表3能够看出，轿车轮胎中

的合成橡胶占8（）%以上，而载货汽车的轮胎的天然橡胶占7（）%以上。此外，除

了天然橡胶与合成橡胶外，轮胎中的硫、碳黑、氧化硅、氧化铁、氧化钙等添加

剂成分也不尽相同。

表3轿车与载货轮胎成分分析值

PCPC+LT

分析项目TB胶粉

胶粉胶粉

天然橡胶/%204070

橡胶烧类丁苯橡胶/%804520

顺丁橡胶/%—151()

橡胶烧含量/%47.644.654.1

丙酮抽出物/%19.416.912.5

灰分/%3.14.23.8

炭黑/%25.230.726.3

其他氧化物/%6.547.226.13

1.3.3轮胎成分与改性沥青关系

尽管合成橡胶很多性能接近于天然橡胶，有些性能如耐磨、耐热、耐低温性、

耐老化及硫化速度等特性方面甚至优于天然橡胶。但是，由于合成橡胶通常都含

有苯环结构,具有较强的极性.与沥青之间的相容通常都较天然橡胶差.比如,

使用SBS改性沥青材料尽管通过高强度的剪切与分散，但是其储存稳固性仍然

不是很好。天然橡胶由于具有较长的碳链，极性较低，与沥青的相容性较好，制

备改性沥青不存在储存稳固性的问题。

因此，由于轮胎中不能全部使用的天然橡胶成分，甚至天然橡胶成分较低，

这样势必对改性沥胄性能产生一定的影响。

从表3也能够看出，两种类型的轮胎尽管橡胶煌含量差别不是很大，在50%

左右。但是，天然橡胶与合成橡胶的比例差异较大。

斜交轮胎胶粉其天然橡胶含量在20%〜40%,丁苯橡胶含量在45%~80%,顺

丁橡胶含量在0%~15%。

子午轮胎轮胎胶粉天然橡胶含量高达70%,丁苯橡胶与顺丁橡胶只占到10%

左右。

鞋底胶粉中，天然橡胶约占35%左右，丁苯橡胶约占5%左右，顺丁橡狡约

占20%左右，炭黑占到16%左右，此外就是少量的硬脂酸、氧化锌、重油、防

老剂等等。

胶管胶粉中，天然橡胶与顺丁橡胶各自占到25%左右，而丁苯橡胶还不到

5%,炭黑要占到约30%。

因此，PC轿车轮胎、LT轻型载货汽车轮胎与TB载货汽车及大客车胎三种

轮胎作为胶粉沥青胶粉的制备原料对沥青有良好的改性效果。

1.4废轮胎胶粉利用现状

1.4.1废轮胎胶粉使用场合

目前，废轮胎胶粉使用场合见图6,从图中能够看出，废轮胎胶粉的使用

要紧有三种途径。

♦再生利用

♦直接利用

♦改性利用

（1）废胶粉再生利月

①脱硫再生

废胶粉回收利用的传统方法是脱硫再生，即通过加入某些化学剂或者者通过

加热或者其它作用来打断硫化胶中C-S键与S-S键，从而破坏其三维结构。

这种过程处理时间长，所得再生胶粉性能差，而且由于加入油或者其它溶剂，还

会引起新的环境污染问题。

②生产活性炭

将废胶粉隔绝空气加热，利用产生的气体来收集生成的活性炭。

/脱硫再生

再生利用生产活性炭

生产燃料油、气和化学原料

地面铺设材料

胶粉利用直接利用

、生产片材

轮胎材料

-----泡韧塑料

改性利用—二士抽.

软泡沫塑料

胶粉沥青

图6废轮胎胶粉的利用

③生产燃料油、气与化学原料

废胶粉通过一定的处理能够生产燃料油与气。如废胶粉中添加一定量的裂解

催化剂（氧化钙、银、铉与钛等），在催化反应器中加热、加压，然后对其汽化产

物进行过滤，再通过冷却装置便可分离出轻油、重油与燃料气。将废胶粉浸入烽

类溶剂中，在一定的压力下加热，可生产出汽车燃料油。

（2）废胶粉直接利用

①地面铺设材料

废胶粉具有一定的弹性与耐磨、抗滑等性能，而且其中含有防老剂，用它与

其它材料铺设人行道、高速公路、球场等地极为适合，且明显地提高路面的质量

与寿命。

②生产片材

将废胶粉与热塑性树脂在高温下直接混合，可生产出片材新产品。制造过程

是将热塑性树脂加热到熔点之上，然后加入胶粉，再进行挤出、冷却与切断等工

艺操作，制成片材，可用作汽车的垫毯、油川管道保护与减震垫与隔声材料等。

经证明该片材具有优良的性能，且生产成本也不高。

（3）改性利用

①用作轮胎材料

胶粉通过活化改性以后用在胎面胶中，其用量可大大增加，且胎面的性能也

比较优越。

②增韧塑料

将胶粉加到各类热塑性聚合物中进行胶粉增列聚合物的研究，早在8()年代

初国外就己经开始，其中以PE体系最多，其它还有PP、乙烯-丙烯共聚物、乙

烯■醋酸乙烯脂共聚物、PVC与一些热塑性弹性体等体系。Deanin等系统地研究

了胶粉与6种不一致热塑性树脂与5种弹性体形成的体系，结果说明极性与结晶

性低的聚合物与胶粉具有更好的相容性。Michei等利用反应性共混原理，制备了

质量分数为10%~60%的40目胶粉的线形低密度聚乙烯(LLDPE),选用乙烯-丙

烯酸脂共聚物作配合剂，达到反应性共混的作用。

③软泡沫塑料

利用改性胶粉与高聚物结合而制得的软泡沫塑料具有优良的性能，且比PIJ

泡沫塑料成本低。此外，利用高目数(颗粒直径细小)的胶粉，即精细胶粉来改

性道路沥青材料将是一种经济又有效的途径。

④改性沥青

废轮胎胶粉能够用于改性沥青，提高沥青粘度，改善沥青材料低温韧性。

1.4.2废胶粉的进展现状

废轮胎胶粉的进展不仅是技术问题，更是一个经济问题。由于废旧轮胎属于

废弃物，目前回收价格相对较低。目前，以2010年统计数据计算，1吨废旧斜

交胎的收购价要500〜600元，而1吨60目精细胶粉的保本销售价大约为2600

元，可明显看出，胶粉的出售价格与废旧轮胎成本价格相差了2000多元，除去

制备等成本开支，生产与制备废轮胎胶粉具有相当的利润。

此外，近年研究发现，将橡胶粉添加到沥青中能够明显改善沥青的低温抗裂

性能，而且使用橡胶沥青铺筑的路面，不仅仅具有寿命长、抗车辙等优点，而且

还具有低噪音、防水雾等特点，能够在城市道路大量使用。因此，道路专家也在

呼吁，应加快制定《废旧轮胎回收利用管理办法》，同时建立专项基金以引导废

旧轮胎的再生利用，操纵胶粉的来源，引导并培养胶粉沥青在高等级公路、干线

公路与市政道路使用与推广；在交通进展产生轮胎污染的同时，轮胎反过来促使

道路工程的进展，形成一条循环链，同时解决了道路交通与轮胎处理两个难题。

此外，国家应积极引导，对废旧物资回收经营单位销售其收购的废旧物资免征增

值税，关于大面积使用与推广废轮胎胶粉沥青路面给予一定的补偿。

在胶粉沥青推广过程中，交通部曾颁发一部《公路改性沥青路面施工技术规

范》，北京、天津等地也相继颁布了地方性废轮胎胶粉改性沥青路面技术规程及

标准，但胶粉改性沥青在其它省份却没有相应的技术设计与施工标准，使得道路

工程设计单位无据可依。目前，交通运输部正在起草报批有关胶粉沥青、狡粉

沥青混凝土的制备、使用等规范，具体规范如下。

♦《公路工程湿拌法橡胶沥青混凝土》

♦《公路工程干拌法橡胶沥青混凝土》

♦《公路工程废胎胶粉橡胶沥青》

♦《路用硫化废胎胶粉》

♦《公路工程橡胶沥青加工设备》

1.5小结

综上所述，胶粉的来源广泛要紧集中在废旧轮胎上。当前正是汽车保有量上

升的高峰期，废旧轮胎的数量逐年递增，这使废旧轮胎处理问题更加突出，而废

IH轮胎制备胶粉是一种很好的处理方式，既保护了环境还为其他领域提供了便

利。

尽管目前用于公路工程的废轮胎胶粉占所有制备胶粉的比例不高，但是随着

业内人士对胶粉沥青认识逐步加深，有关的政策与规范不断制定，胶粉大规模应

用于改性沥青指日可待。

不一致的轮胎类型所含天然橡胶与合成橡胶比例是完全不一致的，导致狡粉

在沥青改性存在一定差异，制备胶粉沥青应选择有固定来源并具有轮胎分拣程序

的加工企、也，最好建立公路工程橡胶改性沥青专用废轮胎橡胶粉加工生产线。

第二章废轮胎胶粉生产工艺

胶粉生产工艺直接影响胶粉的质量，在一定程度上也决定着生产的成本与效

益，因此，各国不断研究与革新废轮胎胶粉的生产工艺，降低生产能耗，减少生

产过程对环境二次污染。目前，加工橡胶粉的方法通常有下列三种：

♦粉碎法

♦助剂法

♦其他方法

三种方法中，以粉碎法为主，助剂方法使用不多，其他方法往往是一些发

明专利，基本上没有大规模生产使用。

2.1粉碎法

粉碎方法即使用机械方法对废轮胎碎块进行不断切割、粉碎的方法，根据加

工过程环境温度的不一致又分为：常温粉碎法与低温粉碎法。

2.1.1常温粉碎法

常温粉碎法是指在常温下对废旧橡胶用辐筒或者其他设备的剪切作用进行

粉碎的一种方法。常温粉碎法的生产工序要紧为殂碎与细碎。通常分三个阶段：

（1）首先将大块废轮胎橡胶破碎成50mm大小的胶块。

（2）在粗碎机将上述胶块再粉碎成20mm的胶粒,然后将粗胶粒送入金属

分离机中分离出金属杂质，再送入风选机中除去废纤维。

（3）再用细碎机将上述胶粒进一步磨碎后，经筛选分级最后得到粒径

4mm左右的胶粉。

工艺流程如图7所示。

废旧轮胎•清洗•切片・研磨•筛分•胶粉

图7常温粉碎法流程图

常温粉碎法要紧设备包含切割机、研磨机与振动筛等，生产车间如图8所示。

图8常温粉碎法生产车间

常温粉碎法通常不对轮胎橡胶做粉碎前处理，要紧依靠特殊结构刀具的剪切

与研磨的撕扯力，因此生产的胶粉颗粒形状不规则，表面凹凸，呈毛刺状或者羽

状。这种方法生产的橡胶粉表面比较粗糙，胶粉的粒径较大。

研究还说明，此工艺路线中压力、砂轮转速、砂轮型号为影响胶粉性能的三

个要紧因素。要紧影响如下：

（1）通常应通过实验探索有关制备工艺与最佳的工艺条件。在一定范围内

增大压力能够提高产率，针对不--致功率的设备，压力值也不一致；

（2）砂轮转速对产率影响显著，对胶粉的粒度无明显影响，增大砂轮转速

能够提高产率；

（3）砂轮的型号对产率与胶粉粒度的影响作用最大，选取颗粒越大的砂轮,

能够提高产率，选取颗粒较小的砂轮能够提高产品粒度。

2.1.2低温粉碎法

低温粉碎的基本原理就是利用冷冻使得橡胶分子链段不能运动而脆化，而易

于粉碎。先将废旧橡胶在-195℃的低温下进行冷冻脆化，然后再进行机械磨碎。

该方法比常温粉碎法能够制得粒径更小的胶粉，生产的橡胶粉粒径在50〜80目之

间，具有贝壳状的裂痕与光滑的表面。

低温粉碎法有两种，一是利用液氮作为冷冻介质在低温下进行冷冻粉碎；另

一种是就是空气涡轮制冷直吹连续式速冻胶管技术。

目前，低温粉碎法常用是在液氮冷媒作用下将橡胶冷冻至“脆化温度〃加以

粉碎，生产的胶粉颗粒形状规则，表面平滑，呈锐角状态。

此外，乌克兰国家科学院低温物理工程研究所还发明了LN2冷冻粉碎废旧轮

胎制作胶粉的方法。该法首先通过粉碎工序，马上整条废旧轮胎冷冻后将其粉碎,

使橡胶与钢丝帘线与纤维帘线分离。此后，在LN2冷媒下磨碎。具体规模化生产

未见有关报道。

2.2助剂法

助剂法是将初步粉碎的橡胶粉放入液体助剂（比如水）中进一步处理的方法,

这种方法能够得到40P500目的橡胶粉，胶粒表面没有明显撕裂状，棱角比较圆

滑，表面呈微小的凹凸起伏毛刺状态。常温助剂法生产胶粉最具代表性的是英国

橡胶与塑料研究协会开发的胶粉助剂生产法。

该方法分三步进行：

（1）废橡胶粗碎；

（2）使用化学药品或者水对粗碎的胶粉进行前预处理；

（3）将预处理后的胶粉投入圆盘胶体磨粉碎成超细胶粉。

2.3其他工艺

近年来，由于常温助剂法的复杂性，出于对微细胶粉的需求，科技人员对胶

粉制备方法不断改进，有关的制备专利层出不穷，归纳起来总共有下列几种。

（1）胶粉改性方法

♦接枝方法

♦互穿聚合物网络（IPN）法

♦表面降解法

♦低聚物活化（涂层活化）

♦调整交联体系

♦氯化法

♦其它活化法。

（2）胶粉改性专利

♦水溶性液态橡胶发泡成型

♦销钉式冷喂料三复合液压机头

♦一-种废旧橡胶精细胶粉研磨机冷却系统

♦用于成型橡胶制品的脱模剂与润滑剂

除此之外，近年来还出现了一些特殊的粉碎方法。

♦俄罗斯罗伊工艺实验室开发的利用臭氧处理回收废旧轮胎。

♦废旧轮胎低温热解冷淬碎化。

♦高压爆破法。

♦定向爆破法。

2.4废轮胎胶粉不一致制备方法比较

目前，制备废轮胎胶粉要紧有常温粉碎法、低温冷冻粉碎法与常温助剂法,

三种方法的特点对比见表4o

表4三种废轮胎胶粉的制备方法特点

制备方法工艺特点

设备简单，工艺成本低，处理量大，但胶粉粒径较大，要制造精细

浅粉难度很大，除此之外，有一个严重的弊端是这种工艺造成大量

的不可利用的废品，如钢丝胎圈的浪费，而且劳动强度也很大。因

常温粉碎法

比，为防止钢丝胎圈的浪费，先后公开了众多专利来设计钢胎圈的

抽出设备，然而实践证明这些设备从工艺配套与经济观点来看均不

有用。

需要冷冻介质，增加了生产成本，但工艺简单，无污染，产品粒径

低温冷冻粉碎法

较小，利用价值更大。

受化学溶剂的限制，很难形成大规模生产，且对环境与胶粉的物埋

常温助剂法

性能影响较大。

三种方法制备的胶粉形状与与沥青的配伍性方面存在一定的差异，见表5。

由于常温粉碎法生产的橡胶粉粒径通常能够满足制作改性沥青的需要，而且工艺

简单，投资少，质量容易操纵。因此，通常使用常温粉碎法生产的橡胶粉来制备

胶粉沥青。

表5三种工艺制备废轮胎胶粉的特点

制备方法胶粉粒度制备的胶粉特点

制备的胶粉表面毛刺多、成羽状的比表面大，活化能高，

常温粉碎法50日下列胶粉更容易降解，达到稳固分散所需要的时间较短，生

产橡胶沥青具有更好的性能。

制备的胶粉尽管具有较大的比表面枳，在橡胶粉与沥青

低温冷冻粉碎之间能够形成更大的胶结力，由于具有光滑的表面不易

50-200目

法与沥青结合，又难以降解，无法制备稳固分散的改性沥

青，通常不用于改性沥青。

制备的胶粉特性介于常温粉碎法与低温冷冻粉碎之间，

常温助剂法200目以上

由于步骤比较复杂，价格昂贵，使用较少。

2.5小结

总而言之，对废旧轮胎制备胶粉普遍产用的工艺为常温粉碎法，此方法生产

成本较低，制备工艺简单，且制备得到的胶粉对沥青的改性效果较显著；随着胶

粉生产工艺的进展各类新方法相继提出，要紧集中在对胶粉进行预处理及制备性

能优异的胶粉材料，这些方法有待于生产的进一步验证。

第三章废轮胎胶粉表征及适用场合

废轮胎胶粉是通过机械、化学、冷冻等方法将废橡胶制品粉碎，形成具有一

定细度的胶粉粉末。根据用途与研究方向的不一致，能够选择直接利用或者改性

利用胶粉。胶粉的性质与结构研究是其改性与应用的基础，要紧包含胶粉的粒径、

构成与表面形貌等信息。

3.1颗粒粒径及比表面

评价胶粉的要紧技术指标就是胶粉的粒径，越小的粒径胶粉则具有较大的比

表面积。通常使用罗太普筛分析方法或者超声波显微技术来测定胶粉粒径，但随

着仪器技术的进展，激光粒度分析仪使得粒度分析更为快速准确，检测粒径在

0.02〜2000um。

表6为实测两种不一致胶粉的粒径与比表面积。从表中能够看出常温80目

的平均粒径大于冷能200目胶粉的平均粒径，而常温80目比表面小于冷能200

目胶粉的比表面，即粒径越小，比表面越大。

表6两种不一致胶粉的粒径与比表面积

胶粉种类D(0.l)/unD(0.5)/urnD(0.9)/umD(4.3)/um比表面//g,

常温80目78.96127.117202.384134.8020.056

冷能200目33.75481.577159.75590.0790.106

作为生产使用的胶粉，除粒径大小对材料性能产生影响外，粒径的分布对材

料也有着不可忽视的影响，通常粒径分布愈窄愈好。通过粒度测试，常温80目

及冷能200目胶粉的粒径及其分布分别如图7所示。由图比较可见常温粉碎的胶

粉平均粒径大于冷能粉碎的胶粉，但常温粉碎胶粉的峰形相对而言较窄，因此其

粒径分布也较窄。

求

年/

母

分布

及箕

粒径

粉的

目股

200

冷酢

径分布

粉的粒

一致胶

两种不

图7

貌

表面形

形态与

胶粉的

3.2