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1、废旧橡胶的回收和循环利用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 成为人们面临的一大难题，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，因此既不溶也不熔。目前橡胶制品已经广 泛应用于生活中的每一个领域，而这些橡胶制品使用后如果处理不当， 可能会给环境带来严重的污染，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 150 多年前 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
2、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 在人们已经发明了各种各样的方法用以解决废旧弹性体的回收利用问 题，例如轮胎翻新、焚化燃烧以作为燃料、掩埋、磨成胶粉用作填充 剂以及脱硫制备再生胶等等。本文将介绍废旧橡胶的回收和循环利用 的主要途径。一、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1-2倍，而所耗原材料仅为新胎的15%-30%，所以世界各过都普遍重视轮胎翻修工作。目前世界上最先进的 翻胎
3、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 的硫磺及其他化合屋发生化学反映的缘故。二、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
4、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。近年来有大量关于通过制备胶粉回收和循环利用废旧橡胶的报道。 Aratoopour 和 Lvanov 等人报道了通过固相剪切挤出法回收利用废旧 橡胶，即通过剪切力将废旧硫化胶剪切破碎后直接与其他材料混合， 而 Shahidi 等人将此方法进行改
5、进，解决了剪切过程中的生热问题并 使生产效率大大提高。Yehia等人研究了在一定助剂存在的情况下将废旧硫化胶用剪切设 备在一定条件下变为塑性物质，然后分别添加到天然胶和丁苯胶中。 结果表明，在添加份数在10%-30%时，基本不会影响到材料的使用性 能。Sunthonpagasit 等人经过系统全面的分析表明，将废旧硫化胶制 备胶粉是非常有效的回收废旧O_O的方法。近来,Farris等发明了一种新的利用“高温高压烧结成 型”（HPHTS ）的方法来使胶粉转化为弹性体。这种方法的特点是不加 入任何添加剂，直接将胶粉在200弋和8.5MPa的压力下成型，通过 这种方法得到的天然胶胶粉片材可以达到原天
6、然胶力学性能的 35%- 40%。而通过在烧结前加入少量的普通有机物，如二烯类亲和物，芳 香酸及酸酐等，则可以使性能进一步提高。在 Farris 等发明的胶粉成 型方法中，所采用的是单一胶种的胶粉，而且 Farris 等指出，在“高 温高压烧结成型”法中如果采用多种胶粉的混合物，则很难得到具有 较高使用性能的弹性体。众所周知，轮胎胶是喊有天然胶、丁苯胶、 顺丁胶等很多胶种的混合物，因此 Farris 等发明的胶粉成型方法在废 旧橡胶回收中受到很大的限制。近年来贾德民等开展了胶粉的粉末成型技术研究，即通过传统的 高分子成型设备直接成型胶粉弹性体，胶粉不需要经过特殊的处理， 加入到胶粉中的反应物通
7、过原位反映改善胶粉弹性体的界面，并与胶 粉颗粒形成半互传网络结构。所研究的胶粉弹性体中胶粉的含量一般 在80WT%以上，通过采用双马来酰亚胺等来改善弹性体的性能，特 别是扯断生长率，制得了具有较高使用性能的弹性体。三、再生橡胶 再生胶是指把硫化过程中形成的关键键切断，从而得到可以重新 加工利用的橡胶。用传统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 界各过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。 Kim 等人报道了通过化学和超 声结合将硫化过程中形成的交联键切断的方法，通过本方法可以分别 得
8、到再生胶、炭黑、硫磺和再生油。 Sutanto 等人通过脱硫重新制备 EPDM 再生胶，所制备的 EPDM 再生胶重新硫化后具有较高的力学性 能，但比原生 EPDM 胶稍低。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，但无论采用哪种 方法，都存在处理温度高、加热时间长、产品杂质多等缺陷。催化降 佳则采用路易斯酸熔融盐作催化剂，反映速度快，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
9、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恶英类（Diox ins）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。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。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，硫磺变成石膏，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。六、结语 废旧橡胶的合理回收利用既能够解决废旧橡胶的废弃所带来的环 境污染问题，同时又能弥补我国橡胶资源和石油资源不足的缺陷，使 橡胶资源和石油资源能够循环利用，促进资源的可持续发展，具有重 要的战略意义。全文综述了目前废旧橡胶回收和循环利用的现状和发展趋势，主 要包括废旧橡胶的直接利用、磨成胶粉后利用、通过再生胶重新利用、 热分解后利用以及燃烧等。
