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废旧橡胶资源再生利用技术

时间:2008-08-19 02:00:22  浏览:        

发展废旧橡胶综合利用是一项节约资源、减少环境污染、利国利民的大事,是实现资源可持续发展的必由之路。如何对废旧橡胶进行技术处理,已经成为国际上面临的重要环保课题。我国是橡胶消耗大国,但又是一个橡胶资源十分匮乏的国家,因此,废旧轮胎回收利用,对我们国家来说非常重要。这是节约橡胶资源、保护环境、化害为利、变废为宝的大事。 橡胶工业是国民经济中的重要产业之一,橡胶的循环利用受到了越来越多的关注,我国是一个橡胶资源匮缺的国家,废橡胶再生利用是橡胶资源的有效补充。 废轮胎是废旧橡胶主要来源之一,占废橡胶产品60%以上,2004年我国轮胎产量2.39亿条,废旧轮胎超过1.12亿;2005年我国轮胎产量约2.83亿条,比2004年增长18.4%;2006年1~6月份轮胎产量继续呈现快速增长态势,同比增长13.9%。2005年中国汽车产销量超过570万辆,国内汽车保有量2010年将达到5669万辆,随着家用轿车的普及和运输业的发展,会有越来越多的废旧轮胎产生,合理利用这些废旧轮胎资源,对减少环境污染有着重要意义。本文将介绍两种废旧橡胶资源再生利用的新技术,以供读者参考。 一、微波脱硫法生产再生胶 微波在日常生活和工业生产中已有广泛应用,但微波进入化学领域时间并不长,1992年9月在荷兰召开了第一次世界微波化学会议,首次提出了微波化学新概念,即采用微波能辅助催化化学反应,近年来,微波化学已在化工、橡胶硫化预热、微波脱硫、陶瓷烧结、微波烧结和新材料制造等领域取得许多可喜成果。微波加热与传统加热方式不同,它是将微波能量穿透到被加热介质内部直接加热,所以加热迅速,节省能耗,并可采用自动化控制,改善劳动条件。 微波脱硫的原理 微波脱硫是利用微波能来控制打断硫化胶的C-C,S-S交联键。硫胶中C-C键能为83千卡/摩尔,C-S键能为72千卡/摩尔,S-S键能为65千卡/摩尔,利用微波能量与波长的关系可以选择性的切断橡胶分子中的交联键,用这种方法生产的再生胶,C-C键断链较少,再生胶的性能好。微波脱硫过程一般不用助剂,可将6~8mm大小的胶粒直接脱硫,而传统的脱硫方法需要24~30目的胶粉,因而可节省胶粒粉碎的能耗,微波脱硫的温度为260~350°C,脱硫时间一般只需要5min左右,生产效率高。 微波脱硫的研究与应用 美国固特异轮胎橡胶公司1971年就开始了对废轮胎胶进行微波脱硫技术研究,并于1977年建了一套微波脱硫生产再生胶的工业化装置。将NR/SBR并用比为35/65的废轮胎胶粒中添加3份铁粉和2份二硫代二苯酰亚胺,以提高微波效率,微波频率为2450MHz,脱硫时间4min,微波功率为0.325kWh/kg,由该工艺制备的再生胶,门尼粘度为63,拉伸强度高达13.8MPa,扯断伸长率为250% 。胶粒中添加3份油酸和1份促进剂M还可进一步提高再生胶的可塑性,微波处理过的胶粒可以在开炼机上压成胶片,也可以将再生胶粒包装后送给用户使用。 微波脱硫技术是废旧橡胶资源再生利用的新技术,在产业化开发方面尚有许多问题需要解决,例如胶粒在脱硫时吸收微波能的多少与胶粒的成份和颗粒大小有关,如何控制微波辐照时间和功率,保证脱硫均匀一致对产品的质量至关重要。微波脱硫法与动态脱硫法相比有许多优点,例如:不需使用再生促进剂和软化剂,可以生产无味再生胶,生产中无污染物排放,具有很大的社会效益;胶粒在脱硫过程中吸收微波能从内部升温,能量利用率高、升温快、脱硫时间短,节省能耗;脱硫过程是连续自动化过程,工人劳动强度低,生产环境洁净;再生胶性能好,在橡胶配方中的掺用量比常规再生胶可增加15%左右。 微波脱硫法生产再生胶不但节能、环保,而且再生胶的质量好,微波脱硫技术的应用展示了良好的发展前景。 二、爆炸法生产再生胶粉 爆炸法生产再生胶粉的原理 爆炸是瞬间的物理和化学能量释放过程,在爆炸过程中化学能转变为机械能对外做功,引起被作用物质的变形、移动和破坏。爆炸的主要特征是爆炸点周围介质压力突然急剧上升,巨大的压力导致材料的粉碎。理论分析表明,粉碎同样质量的物质,爆炸法所需的粉碎能量要比机械粉碎所需的能量少十几倍。实验证实,用爆炸法粉碎硫化胶,耗能要比机械粉碎法减少50%以上,此外,炸药化学能的价格要比电能价格便宜得多。 爆炸法生产再生胶粉的产业化 2003年莫斯科鲍曼技术大学研发出爆炸法制备胶粉新工艺,通过爆炸将废旧橡胶轮胎粉碎成微米级粉末。他们将轮胎切割成条,再将轮胎条卷成紧密的卷,将轮胎卷放入低温室冷却,再放入特制的密闭爆炸室,引爆炸药,轮胎卷瞬间被粉碎为<50微米的粉末,再经过磁力分选机把金属微粒取出。据计算,一间这样的爆炸室平均每小时可处理约1吨废旧橡胶轮胎。2006年5月在俄中科技开发交流中心,俄方提供的技术成果转移目录中就包括“汽车外胎和橡胶聚合物材料的爆炸粉碎生产线”,说明该技术已进入产业化开发阶段。 同年,我国华中科技大环境学院也研究了爆炸法处理废旧轮胎制造橡胶粉末的技术,他们采用的是室温爆炸法,选用的爆炸室为锥形结构,内壁有突出的棱角,在锥形仓内爆炸的能量可得到充分利用,由于橡胶与钢丝的弹性和剪切模量不同,在巨大的爆炸压力作用下发生分离,形成橡胶碎块,橡胶碎块与仓内棱角的二次碰撞起到进一步的粉碎作用,也有利于橡胶与钢丝的彻底分离。由于室温爆法不能制成胶粉,还要配套机械粉碎装置进一步磨碎胶粒。周敬宣等人还探讨了硫化胶在爆炸作用下破坏的机理,橡胶变形速率与剪切模量和断裂韧性的关系,炸药用量的选择原则,研究了爆炸法与臭氧技术结合,处理废旧轮胎制造橡胶粉末的方法。
  
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