可持续发展--废旧橡胶的机会在哪里？
随着汽车工业的迅猛发展，废旧轮胎产量越来越多，作为工业有害废弃物，它会对自然环境和植被生长都造成破坏。中国作为世界人口大国，橡胶消耗量也是巨头。在提倡低碳经济的时代，因此再生胶应运而生，充分利用我国的橡胶再生资源，缓解橡胶资源短缺，保护生态环境，走循环经济之路，对我们国家来说具有深远的战略意义。
废橡胶综合利用是橡胶行业上下游完整产业链中的重要一环，也是橡胶行业全生命周期绿色可再生循环利用中不可或缺的一步。在当前我国“3060碳达峰碳中和”的大背景下，废橡胶综合利用分会还有很多工作可以做，行业也有很大的潜力可挖，希望行业企业广泛团结，进一步推动行业的可持续健康发展。
废旧硫化橡胶再生技术原理：
废旧硫化橡胶经过粉碎、加热、机械处理等物理化学过程，将其从弹性状态转变成具有塑性和粘性的、能够再硫化的橡胶。废橡胶的再生过程叫“脱硫”, 这是与硫化反应相反的一个反应过程, 但是并不是把硫化胶中的结合硫与橡胶分子分开,也没有使橡胶分子的结构完全恢复到生胶状态,而是使硫化胶部分降解,破坏原有网状结构,从而使硫化胶可塑性得到一定恢复。再生过程的实质是在热、氧、机械作用和再生剂的化学与物理作用等的综合作用下 ,使硫化胶网络破坏降解 ,断裂位置既有交联键 ,也有交联键之间的大分子键。从脱硫机理来看, 脱硫挤出机则实现两区段短时间（2-3分钟）脱硫,前段是高温氧化断链,温度可达240℃以上,实现高温氧化再生；后段是机械低温剪切,强制断链,实现低温机械力再生。同时,少量再生剂的使用加快了再生过程的进行。
废轮胎的循环利用方法
来源：网络公开
废轮胎热解
废轮胎热解是在缺氧或情性气体中进行的不完全热降解过程，可产生液态、气态烃类化合物和碳残渣，这些产品经进一步加工处理能被转化成具有各种用途的高价值产品。
热解技术是一种已有很长历史的工业化生产技术，大量应用于木材、煤、重油、油母页岩等燃料的加工处理。木材通过热解干馏可得到木炭；以焦煤为主要成分的煤通过热解碳化可得到焦炭；气煤、半焦通过热解汽化可得到煤气；重油可进行热解汽化处理；油母页岩通过低温热解干馏可得到液体燃料产品。在以上诸多工艺中，以焦炉热解碳化制造焦炭的技术最为成熟，应用范围最广。
虽然热解技术很早就在烟煤生产焦炭方面得到成功应用，但对于城市固体废物进行的热解技术研究，直到20世纪60年代才开始得到关注和重视，到了70年代初期固体废物的热解处理才得到实际应用。固体废物经过热解处理，除可得到便于贮存和运输的燃料和化学产品外，在高温条件下所得到的炭残渣还会与物料中某些无机物与金属成分构成硬而脆的惰性固体产物，使其后续的填埋处理作业更为安全和便利。
实践证明，热解处理是一种有发展前景的固体废物处理方法，其适宜于城市垃圾、污泥、废塑料、废树脂、废橡胶等处理以及农林废物、人畜粪便等具有一定能量的有机固体废物处理。
废轮胎热解处理技术通过转换可以有效地回收炭黑、富含芳烃的油和高热值燃料气，实现能源的最大回收和废轮胎的充分再利用，具有较高的经济效益和环境效益，同时具有处理量大、效益高和环境污染小等特点。热解技术是当今废轮胎（乘用车轮胎）资源化处理的重要方法。
目前我国热解设备大致分为两类：一类是旋转窑，属于间歇式生产，进料、出料敞开式操作，粉尘、异味无组织排放，自动化程度低；另一种是连续式热解装置，进料、热解、出料密闭操作，与外界隔绝，无粉尘和异味，不凝可燃气进入燃烧系统充分燃烧，燃烧系统产生的废气经处理有组织排放，但设备投资大。
废 轮 胎 热 解 可 得 到 45%～50%热 解 油、 32%～36%炭黑和12%～15%钢丝（废轮胎热解产物见图2），这些热解产物都有各自的用途。热解炭黑主要来自于轮胎生产过程中添加的炭黑和其他无机填充物，以及热解过程中由于二次反应造成的焦化反应而形成的部分沉积在热解炭黑表面的焦炭物质。热解炭黑为黑色固体，较易被粉碎成粉末状物质。由于热解炭黑的收率较高，其品质的高低对热解工艺的经济效益将产生重要影响。高品质热解炭黑产品的收益甚至会远远超过热解油，热解炭黑用作炭黑或经活化后制成活性炭具有较高的使用价值。
废轮胎的热解产物
来源：网络公开
橡胶再生和再利用不同，再生是通过化学反应让材料改变组成，得到新的材料或者新的基础材料，这些新的材料可以用到与之前的应用相同或者完全不同的应用场景。目前主要是橡胶脱交联和深度回收。
橡胶脱交联
橡胶属于热固性高分子，这一点和塑料不一样。橡胶制品或者轮胎中的橡胶都已经交联成网络结构，具有较高的弹性和机械强度，这样的橡胶不能重新加工成其它橡胶制品。把这些废橡胶通过化学方法脱交联制成再生胶，就可以像未硫化胶一样在各种橡胶制品中应用。理论上，脱交联是橡胶硫化交联的逆反应。通过脱交联，可以把网状的交联键打开形成线性的橡胶分子，就可以再回到未硫化橡胶。但目前的脱交联技术得到的再生胶在外观上看起来可能和未硫化胶很相似，但在性能上和未硫化胶相比还有相当的差距。
深度回收
橡胶制品如轮胎的深度回收方法目前主要是裂解和气化。
橡胶轮胎经过高温裂解，可以得到炭黑、燃料油和钢丝。裂解可以说是废旧轮胎的深加工了，得到的材料可以有很多用途。常规的裂解技术能耗较高，产生的炭黑、钢丝和常规的炭黑、钢丝相比，性能差别很大，所以这些材料的应用也比较局限。另外，产生的燃料油中含有大量的有害物质，燃烧之后相当于再次转移了污染源。目前也有一些改进的裂解技术如催化裂解，在得到的产品品质和纯度上都有改进。裂解油也可以被再次使用到炭黑生产中，得到循环炭黑。目前可以提供商业化循环炭黑的公司有卡博特和博拉。
废旧橡胶轮胎还可以通过气化，彻底分解橡胶分子。如果说废旧橡胶制品的裂解相当于把一棵枝繁叶茂的大树分解成成段的木头和枝丫的话，气化就相当于把树上所有的木头和枝丫粉碎成细细的木屑。气化后的主产物是合成气，主要含氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等。橡胶或轮胎气化产生合成气的工艺在国外研究较多，国内少见报道。目前制约该技术商业化的原因主要是合成气产率较低，产品分离困难，投资成本较高。
目前的研究趋势表明，废旧轮胎的绿色脱硫和专用于高价值终端市场的GTR基材料的生产将在不久的将来发展，这符合循环经济的战略。因此，在该领域的进一步研究中，强烈建议在使用前对废橡胶进行适当的分类和全面表征。这种方法显着提高了获得的橡胶回收产品的工艺可重复性和性能。从环境的角度来看，动态脱硫是污染最严重的方法，因为它存在水、非常高的处理温度和使用的活化剂的毒性。反应挤出似乎是最环保的橡胶脱硫方法，前提是它在适度高温下进行，并且不使用有害添加剂。此外，GTR的反应挤出似乎最适合工业规模应用，因为它具有效率和多功能性。通过反应挤出制备的再生橡胶的性能可以很容易地通过各种参数进行调整或修改，例如加工温度、螺杆速度、增塑单元配置或合适的添加剂。
再生橡胶在橡胶制品中的应用
再生橡胶被广泛应用到各种橡胶制品的生产中。在确保橡胶制品质量的前提下合理掺用部分再生胶，减少生胶、炭黑、橡胶助剂、填充剂的用量，既节约了生产成本，也有助于解决废旧橡胶带来的环境污染。
高耐磨类产品：掺用比例50%左右。高耐磨类产品对耐磨性能的要求比较高，其他方面的指标要求较低，在生产中可以加入较多的再生胶，降低生产成本。
压模、挤出类工业制品：掺用比例20%左右。再生胶本身的流行性、可塑度优于天然橡胶和合成橡胶，膨胀收缩率小，易于压延和挤出，不容易发生出现气泡或胶烧现象。在压模、挤出类工业制品生产中使用，可以降低产品的废品率。
胶板、减振产品等硬质橡胶制品：掺用比例40%左右。在这类硬质橡胶制品中使用适量的再生胶，可以改进橡胶制品的抗冲击性，硫化时硫化曲线陡峭，减少产品加工工艺时间及硫化时间，起到降本增效的作用。
输送带：掺用比例5%左右。输送带是橡胶制品中的一个大类，在输送带生产过程中掺用适量的再生胶可以改进胶料的压延工艺性能，使其表观质量更好，尤其在输送带擦贴胶中使用再生胶，还可以改进胶料的湿润性能，改善擦贴胶性能。
近年来，国外一些物资回收利用行业，纷纷涉足废轮胎热解，并特别关注热解炭黑及回收热解炭黑的制备和应用。我国科技部2018年发布国家重点研发计划“固废资源化”等重点专项2018年度项目申报指南中第6. 5项“废乘用车轮胎高效裂解与副产物综合利用技术”研究内容与考核指标，对行业具有指导意义。充分利用废旧轮胎资源发展再生橡胶产业，做好橡胶循环利用，已经不仅仅是废旧轮胎的事情了，而是一个涵盖所有橡胶制品的橡胶循环利用行业。
内容来源：《橡胶工业》2023年第9期
本次 2024高分子材料先进回收论坛特别邀请到了 江苏绿金人科技有限公司 史金炜 总经理 分享《废轮胎橡胶绿色资源化再利用关键技术及进展》。
报告摘要：
关键技术一：多阶螺杆连续脱硫绿色制备高性能再生橡胶成套技术
自主研发设计制造了多阶螺杆挤出机连续脱硫绿色制备再生橡胶成套技术装备，该技术装备具有环保、安全、简单、连续、节省人工、产品性能优异且稳定等优势，具有自主知识产权，经权威机构鉴定为国际领先水平。LJR-5000Y型生产线在南京绿金人橡塑高科有限公司进行成果转化，单条线年制备5000余吨高性能再生橡胶，已在国内中策橡胶、贵州轮胎、南通回力、普来金、安顺乾途等多家企业推广使用近20条生产线，并出口至欧盟，取得了积极的经济和社会效益。
关键技术二：废橡胶可控再生炭黑及其性能补强成套技术
团队通过构建再生炭黑组成及结构物性与其应用性能之间的关系，确定了高品质再生炭黑的评价标准，进一步反馈至废橡胶裂解装备及工艺的改造提升上，指导废橡胶再生炭黑的可控制造；并基于废橡胶再生炭黑补强性能差的原因，进一步通过后加工技术对再生炭黑进行改造，实现废橡胶再生炭黑补强性能满足牌号N660商品炭黑的要求
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在高值化回收的共识下，DT新材料将于2024年1月4-6日在宁波举办“高分子材料先进回收论坛”。论坛聚焦于“高分子循环新技术与新机遇”，紧扣塑料、纤维纺织品、橡胶及树脂基复合材料等高分子材料高值化回收产业关键基础环节的短板，展望新兴市场应用。本次大会诚挚邀请国内外知名专家、学者、企业代表，多元视角共同探讨聚合物及复合材料先进升级回收技术与发展新机遇，从需求逆向开发，探讨具有前瞻性、产业化可行性、开放性的技术和落地方案，分享先进回收技术的创新思路和实战经验，驱动回收行业创新发展。
2024 高分子材料先进回收论坛
大会信息
论坛时间：2024年1月4-6日
论坛地点：浙江·宁波 开元名都大酒店(镇海店)
组织机构
主办单位：
DT新材料
承办单位：
宁波德泰中研信息科技有限公司
大会主席：
张立群，中国工程院院士、华南理工大学校长
执行主席：
刘小青 研究员，中国科学院宁波材料技术与工程研究所
洪 缪 研究员，中国科学院上海有机化学研究所
行业现状、政策、未来趋势：
1. “双碳”背景下全球塑料回收政策和法规；
2. 高分子化学回收现状及发展趋势；
先进回收技术进展：
1．塑料及其制品降解回收（聚酯、聚烯烃、聚氨酯等）；
2. 废旧橡胶循环回收的现状、进展、未来展望；
3. 热固性树脂及复合材料化学回收；
其它相关议题……
思维碰撞
论坛报告
如何报名
1月4-6日 浙江·宁波
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会议费 (单位： 元/人) | |||
参会类型 | 企业代表 | 科研代表 | 学生参会 |
收费标准 | 3200 | 2800 | 1800 |
会议费包含会刊、胸卡等论坛资料、茶歇、午餐和晚宴 |
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张 丹
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