废轮胎胶粉的应用研究

废轮胎胶粉的应用研究

卢 娜， 辛振祥

【摘 要】胶粉是废轮胎回收利用的主导方向，其生产过程能耗小、无二次污染，且胶粉利用率高，可生产高附加值产品，因此具有广阔的发展前景。废胶粉在橡胶工业、塑料工业和建材领域有着广泛的应用，而且胶粉的有效利用具有一定的环保意义和经济效益。 【期刊名称】世界橡胶工业 【年(卷),期】2015(042)011 【总页数】5

【关键词】废旧橡胶；胶粉；橡胶工业；塑料工业；建材领域

0 前言

我国是世界上最大的橡胶消耗国，废旧橡胶的产量居世界首位。据统计，2014年全国仅废旧轮胎的产量就达3.15亿条，约为1135万t。随着汽车工业的迅速发展，全国废旧轮胎的产量持续增加，预计2015年将达到3.3亿条，约1200万t，如此庞大数量的废旧轮胎给环境带来了巨大的负担。因此，合理利用废旧轮胎资源能在一定程度上缓解我国天然橡胶资源短缺、石油资源匮乏的现状，具有建设环境友好型、资源节约型社会的重要意义。对废旧轮胎进行无害化处置并资源化利用，即通过粉碎方式将废轮胎制成胶粉，然后直接使用或者与其他材料复配使用，被认为是最佳的回收利用方式之一。

废轮胎胶粉是指废轮胎通过机械方式粉碎后变成的粉末状物质。胶粉的应用领域是由粒径大小来决定的［1-2］，按照国外标准，通常情况下，粒径为8～20目的废橡胶颗粒被称为胶粒，常用于运动场跑道、道渣垫层、垫板、草坪、铺

路弹性层等铺地材料；30～40目为粗胶粉，主要用于生产再生胶、活化改性胶粉、沥青改性、生产阻燃橡胶板（FRR胶板）等；40～60目为细胶粉，主要用于橡胶、塑料改性等；60～80目为精细胶粉，用于汽车轮胎、橡胶制品、建筑材料等；200目以上称为超细胶粉，可用于涂料以及一些高性能橡胶制品中。概括起来，胶粉主要应用于三大领域：一是回归橡胶工业中，二是应用到塑料工业中，三是应用于其他领域，包括建材领域等。

1 橡胶工业

在橡胶工业中，胶粉可以直接利用（即模压成型），制备低性能的橡胶制品；也可与生胶并用，用于轮胎、胶管、胶带等橡胶制品。

废轮胎胶粉是一种具有三维交联网络结构的热固性材料，但同时也存在一些不饱和双键，因此可采用硫磺-促进剂交联体系直接模压成型。另外，废轮胎胶粉的交联键包含单硫、双硫和多硫键，在高温高压条件下，交联网络中的多硫键降解短化，同时主键改性，此时，添加适当结构的亲双烯反应试剂会发生狄尔斯-阿尔德反应（D-A反应）［3］，可实现对多硫键降解的补偿交联。也就是说，胶粉在高温高压条件下发生橡胶的降解与再交联，实现了胶粉的直接反应成型。胶粉模压成型技术的成型方法简单，制成品成本低、性能好，可用于生产各种性能的橡胶制品，应用领域较为广泛。其中低性能制品包括汽车、摩托车挡泥板；各种地面铺装材料，如橡胶地板、地垫和铁路交叉口缓冲垫；各种工业用途的胶板和橡胶杂品；鞋底材料等。高性能制品则包括运动场的塑胶跑道以及地面透水胶垫等［4］。

胶粉在橡胶工业中的另一重要应用领域是与生胶并用，制备各种橡胶制品，实现节约橡胶资源、降低生产成本的目的。

胶粉在橡胶制品中的掺用量除了与制品本身的性能有关外，胶粉的粒径也至关重要。因为粒径越小，其比表面积越大，与橡胶基体之间的相互作用就越大，界面相容性得到改善，得到的橡胶制品的性能就越好。目前，在橡胶工业领域常用的胶粉粒径为28目、40目、60目和80目。60～80目的精细胶粉可被广泛用于轮胎工业，运输带的覆盖胶、底层胶，胶管的内外层胶以及其他橡胶制品。

胶粉直接与生胶并用时其掺用量较少，如精细胶粉在轮胎中的掺用量仅为5～10份。这主要是因为胶粉与其他填料相同，其表面呈惰性，当与基体橡胶材料并用时，表面性质的差异使得两者之间的相容性较差，两相间的界面结合较差，并且胶粉也难以在橡胶基体中均匀分散。为了解决这一难题，有研究者对胶粉进行了活化改性。活化改性不仅改善了胶粉与基体的相容性，而且增加了胶粉的掺用量，进一步降低了成本。陈云坤等［5］实现了胶粉的共轭三组分互穿聚合物网络（CTC-IPN）原位改性，改性胶粉应用于4个生产配方中，即60度车轮料、301料、机车料、天然橡胶/丁腈橡胶6019料（即婴儿车、脚垫料），掺用量为20～70份。研究结果表明，掺用改性胶粉的硫化胶，其力学性能与原配方硫化胶的力学性能持平或优于原生产配方，而与掺用未改性胶粉的硫化胶相比，表现出更优异的综合性能。

总之，橡胶制品中添加胶粉不仅可以节约生胶、降低成本，而且还可以改善胶料的加工性能，同时还可以提高制品的动态力学性能。

2 塑料工业

胶粉有效利用的另一大途径是用于塑料工业。几乎所有热塑性树脂都可以填充胶粉，其中最常用的是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、