废旧橡胶的资源化

1.4 日常生活中常见的橡胶制品
Tyre轮胎
adhesive tape 胶带
Velcro胶管 胶鞋
2 废旧橡胶的处理工艺技术
2.1废旧轮胎的处理工艺技术
废旧轮胎是废旧橡胶产品中数量最大,处理 工艺技术最为复杂的产品.在切除胎圈,分离 骨架材料(钢丝和纤维材料)后,所有橡胶产品 废胶粉碎的工艺技术均相同.
聚酯帘线 4.3 4.0 100
胎圈钢丝 17.3 9.6 55.5
2015年
原材料
天然胶 合成胶 橡胶小计 合成胶比例 尼龙帘线 钢丝帘线
聚酯帘线 胎圈钢丝
总耗量
子午胎
子午胎 占,%
132.5 88.3 65.2
98.8 48.6 54.7
224.3 136.9 61.0
40.9 35.5 -
13.8 0.35 2.5
冷冻破 碎装置
胶体研 磨机
耐油性硅橡胶 包括氟硅橡胶、磷硅橡胶和腈硅橡胶，主要用于耐管内层胶、气缸盖罩衬垫。据技术发展预计，
各种垫片最终可能都采用硅橡胶，要求既具有优异的耐低温性能，又具有耐油性、抗各类汽油和机油性。２００５ 年需求量将为３６００吨，其中生产用量１６００吨，社会维修量２０００吨；２０１０年需求量５０００吨，其 中生产用量２０００吨，社会维修量３０００吨。
在国际上已经成功从微观动力学尺寸,小型批量实验室规 模以及中型实验室规模对于废轮胎的热解技术的研究工作中 取得重大进展,在热解技术已经逐步取得了工业化的进步,其工 艺流程得到应用.
废旧橡胶的回收和利用
• 回收利用的意义和现状 • 废旧橡胶的处理工艺技术 • 胶粉的活化改性 • 粉体的分类和应用 • 制备再生胶 • 热解和焚烧
胶粉表面进行化学处 理后付出官能团与生 胶结合
粗胶粉表面喷淋聚合物单体 后经机械粉碎产生自由基与 单体接枝反应
4胶粉的分类和应用
4.1胶粉的分类 按照所用橡胶来源不同分:轮胎胶粉,胶鞋胶粉,
杂品胶粉; 按照生产工艺不同分:常温法胶粉,冷冻法胶粉; 按照胶粉粒度大小分:粗胶粉,细胶粉,精细胶
粉和超细胶粉; 按照是否经过改性分:普通胶粉和活化胶粉等.
3.2 常见的化学改性剂
• 硫化剂 • 邻苯二甲酸酐 • 二辛基钛酸酯 • 亚硝基苯胺 • 苯肼 • 氯化亚铁 • 甲基酚醛树脂及过氧化物等
3.3 胶粉的活性改性
3.3.1胶粉的活化改性机理
胶粉活化机理:
胶粉粒子表面 吸附配合剂与 生胶配合
胶粉表面吸附特定的有 机单体和引发剂后在氮 气加热反应形成互穿聚 合物网络与生胶配合
40.0 40.0 100
5.7 5.7 100
21.8 15.4 70.6
轮胎用主要原材料的变化趋势分析
由上图表可知 • 轮胎制品对于橡胶的要求越来越高 • 天然胶和合成胶在子午胶所需量大幅度增
加,合成胶比例变化不大 • 钢丝帘线和胎圈钢丝将成为轮胎制品中主
要辅助成分 • 未来轮胎制品的原材料的变化必将现有轮
• 冷冻粉碎工艺包括低温冷冻粉碎工艺,低温 和常温并用粉碎工艺.
• 粉碎工艺包括预加工,初步粉碎,分级处理和 改性四个阶段.
3 胶粉的活化改性
3.1胶粉的活化改性 胶粉的活化改性目的:提高胶粉的配合性能, 对表面进行活化改性处理. 改性方法:(1)表面接枝法,(2)互穿网络法,(3) 降解再生法,(4)低聚物处理法,(5)饱和量促 进剂法.
4.2 胶粉按粒度分类
类别 粒度/μm (目) 制造设备 类别 粒度/μm(目) 制造设备
粗胶粉 1400-500 (12-39 )
细胶粉 500 - 300 (40 - 79 )
粗碎机,回 转破碎机
细碎机,回 转破碎机
微细胶 300 - 75
粉
(80 - 200 )
超微细 50以下 胶粉 (200以上 )
1.1.3 橡胶制品的废旧回收资源化
• 废旧橡胶制品既是一种再生资源,同时也是 一种垃圾,处理好了是可再生资源,处理不好 则变为有毒,有害的垃圾.
• 废旧轮胎回收利用是一项循环经济工程.从 循环经济和废旧垃圾的处理,使之成为变废 为宝的良性循环,是目前相关科研和废旧回 收行业急需解决的问题和课题!
2.2.1 典型废旧轮胎的化学成分
组分% 完整轮胎 粉碎后轮胎 组分% 完整轮胎 粉碎后轮胎
碳 74.50 77.60
硫 1.50 2.00
氢 6.00
10.40
氮 0.50 0.50
氧 3.00 0.00
氯 1.00 1.00
2.2.2 工艺流程
2.2.1废旧轮胎加工工艺流程图
2.2.3废旧轮胎加工出路
轮胎、抗冲击改性、耐寒制品、缓冲材料、胶带、胶管以及胶鞋等橡胶制品
航空工业、电气工业、食品工业及医疗工业
运输皮带和传动带，电线、电缆的包皮材料，制造耐油胶管、垫圈以及耐化 学腐蚀的设备衬里 轮胎侧、胶条和内胎以及汽车的零部件，还可以作电线、电缆包皮及高压、 超高压绝缘材料。还可制造及鞋、卫生用品等浅色制品 制造各种车辆内胎，用于制造电线和电缆包皮、耐热传送带、蒸汽胶管等
粗,获得较细粉难度
大
将废胶块冷冻到橡 工艺先进, 无 能耗大,成本高
胶的玻璃化温度以 污染,精细胶
下,再经过粉碎
粉产率高
用强碱处理胶块, 工艺简单,可 消耗大量酸碱,产生
使之碎解
控制度高 大量废水
化学溶剂处理胶块, 处理量大, 消耗大量的化学溶
使之变脆
剂和电能,造成污染
2.4 胶粉的生产
• 胶粉生产常采用冷冻粉碎工艺和常温粉碎 工艺.
备注:本资料来自中华商务网
图表单位:万吨
轮胎用主要原材料的变化趋势(2)
2010年
原材料 天然胶 合成胶 橡胶小计 合成胶比例
总耗量 子午胎
104 54.5 74.7 32.0 178.7 86.5 41.8 37.0
子午胎 占,%
51.4 44.0 48.4 -
尼龙帘线 15.8 0.24 1.5 钢丝帘线 24.0 24.0 100
大量废旧橡胶制品的现状
1 .回收废橡胶的必要性
• 1.1 橡胶制品的市场特点 • 1.1.1 橡胶制品的市场需求增量化 • 1.1.2 橡胶制品的生产流程工艺化 • 1.1.3 橡胶制品的废旧回收资源化 • 1.1.4 橡胶制品的性能结构科技化
1.1.1 橡胶制品的市场需求增量化
车用橡胶制品需求量和发展趋势已经明朗 业内人士预测，根据车用橡胶制品需求量和发展趋势，今后丙烯酸酯橡胶将最具发展前途，氟橡胶、硅橡胶、三元 乙丙橡胶及氢化丁腈橡胶等的用量也将日趋增加。
日常生活中的橡胶制品
• 天然橡胶（NR） • 丁苯橡胶（SBR） • 顺丁橡胶（BR） • 异戊橡胶（IR） • 氯丁橡胶（CR） • 丁基橡胶（IIR） • 丁晴橡胶（NBR） • 氢化丁晴橡胶（HNBR）
• 乙丙橡胶（EPM\\EPDM） • 硅橡胶（Q） • 氟橡胶（FPM） • 聚氨酯橡胶（AU\\EU） • 丙烯酸酯橡胶（ACM\\AEM） • 氯磺化聚乙烯橡胶（CSM） • 氯醚橡胶（CO\\ECO） • 氯化聚乙烯橡胶（CM或CPE）,%
73.7 15.9 21.6
合成胶 51.3 11.5 22.4
橡胶小计 125 27.4 21.9
合成胶比例 41.0 42.0 -
尼龙帘线 18.4 0.08 0.4 钢丝帘线 6.2 6.2 100
聚酯帘线 1.4 1.4 100
胎圈钢丝 12.0 2.7 22.5
废旧轮胎
胎体完好 胎体毁坏 无翻新价值
作为翻新胎胎源 翻新后使用
裂解回收橡胶烃和 水泥石灰窑洞燃料
切块粉碎制成胶粉
2.3 废旧轮胎胶粉的制备
2.3.1 胶粉的定义 胶粉:是通过机械粉碎废旧橡胶而得到的一种
粉末状物质.
2.3.2胶粉的分类
按照所用废旧橡胶的种类,胶粉分为: 轮胎胶粉 胶鞋胶粉 制品胶粉
胎推向淘汰的边缘,势必废旧轮胎处理成为 新的工艺原料.
F1的斗争体现的却是轮胎技术含量的斗争
1.2 橡胶制品的主要性能特点
• 耐老化性能 • 良好的耐磨性 • 电绝缘性能优良 • 耐化学腐蚀性好 • 冲击弹性较好 • 耐气候性好 • 成型粘性好 • 拉伸强度高 • 良好的气密性 • 化学稳定性 • 良好耐水性
1.3 橡胶制品的主要运用领域
橡胶种类 天然橡胶 三元乙丙橡胶
丁苯橡胶 丁腈橡胶 顺丁橡胶
硅橡胶 氯丁橡胶
乙丙橡胶
丁基橡胶
主要用途 轮胎、胶管、胶带及各种工业橡胶制品
轮胎的浅色胎侧、耐热运输带、电缆、电线、防腐衬里、密封垫圈、建筑防 水片材、门窗密封条、家用电器配件、塑料改性 70%用于轮胎业
主要耐油制品，阻燃制品 ,结构胶粘剂
1.1.4 橡胶制品的性能结构科技化
橡胶制品的性能要求越来越高,特别体现在 轮胎制品上,随着路面设施的提高,对于车速, 刹车系统等的要求更加苛刻.那么加强橡胶 制品的性能结构将必然成为未来橡胶行业 发展的一个新起点. 轮胎制品的原材料的变化正拉开橡胶行业 技术革新的号角.
轮胎用主要原材料的变化趋势(1)
丙烯酸酯橡胶 主要用于制造发动机油封、骨架油封、变速箱油封、气缸盖垫片、油冷却器软管、排气软管、
各种Ｏ型圈等，要求能耐１５０℃高温，热性能稳定，尺寸稳定，具有良好的弹性。２００５年需求量将为９００ ０吨，其中生产用量４０００吨，社会维修量（保有量×２０％）５０００吨；２０１０年需求量１．２万吨，其 中生产用量５０００吨，社会维修量７０００吨。
前言
废橡胶是仅次于废塑料的一种高分子污染物.废橡胶制品 主要来源于废旧轮胎,胶管,胶带,胶鞋,垫板等工业杂品.由于橡 胶制品难以降解,已经成为名副其实的”黑色污染”.
而随着汽车工业的发展,轮胎制品的需求不断扩大,废旧轮 胎的数量呈现出快速增长的趋势.于是,废旧轮胎落户市场垃圾 的行业,并迅速占据了”黑色污染”的空间.废旧轮胎的回收和 利用对于解决目前大量废旧轮胎的堆积和污染等问题,无论从 经济价值还是在环境保护,资源回收都是值得重视和高值化应 用.
1.1.2 橡胶制品的生产流程工艺化
伴随现代工业尤其是化学工业的迅猛发展，橡胶制品种类 繁多，但其生产工艺过程，却基本相同。以一般固体橡胶 （生胶）为原料的制品，它的生产工艺过程主要包括： 原材料准备→塑炼→混炼→成型→硫化→休整→检验 原材料准备 橡胶制品的主要材料有生胶、配合剂、纤维材料和金属材 料。其中生胶为基本材料；配合剂是为了改善橡胶制品的 某些性能而加入的辅助材料；纤维材料（棉、麻、毛及各 种人造纤维、合成纤维）和金属材料（钢丝、铜丝）是作 为橡胶制品的骨架材料，以增强机械强度、限制制品变型。
氟橡胶 主要用于发动机和２００℃高温骨架油封、曲轴后油封、水泵密封、阀杆密封、单阀膜片、Ｏ型密封圈、
胶管等，要求耐磨性好、粘附性能好。 ２００５年需求量将为５０００吨，其中生产用量２０００吨，社会维修量３０００吨；２０１０年需求量７００ ０吨，其中生产用量３０００吨，社会维修量４０００吨。
三元乙丙胶 主要用于密封条、软管、制动系统，要求有良好的耐热性、耐臭氧老化、耐溶剂性等。２００５
年需求量将为６．７万吨，其中生产用量２．７万吨，社会维修量４万吨；２０１０年需求量９．４万吨，其中生 产用量３．８万吨，社会维修量５．６万吨。
氢化丁腈橡胶 主要用于制造空调管，要求具有优良的气密性以及良好的耐磨性。２００５年需求量将为
１．７万吨，其中生产用量７０００吨，社会维修量１万吨；２０１０年需求量２．２万，其中生产用量９０００ 吨，社会维修量１．３万吨。 目前这些橡胶品种中，丙烯酸酯橡胶和三元乙丙橡胶国内产品质量不稳定，仍需进口；氟橡胶和氢化丁腈橡胶只能 小批量生产，且质量不高；而耐油性硅橡胶国内则是空白，都很有发展潜力。
原材料
天然胶 合成胶 橡胶小计 合成胶比例 尼龙帘线 钢丝帘线
聚酯帘线 胎圈钢丝
2005年
总耗量 子午胎
92.5 34.3 62.5 21.2 155 55.5 40.3 38.2 16.7 0.12 15.2 15.2 2.6 2.6 14.4 6.1
子午胎 占,%
36.7 34.5 35.8 0.7 100 100 42.4
2.3.3废旧轮胎胶粉的制备方法
制备胶粉的四种方法: (一) 常温粉碎法 (二) 低温粉碎法 (三) 酸碱法 (四) 化学法
2.3.4废旧轮胎胶粉的制备方法比较
制备胶粉方法 常温粉碎法 低温粉碎法 酸碱法 化学法
方法特点 优点
缺点
通过机械力对废胶 设备简单,处 制备的胶粉粒子较
块进行挤压,切割 理量大