再生膠的研究現狀及其發展趨勢

李雅迪，宋婉君，丁 月，劉 運，星 晶，李新寬，趙 浩，徐 燦，朱 燦，李明峰，張振康，陳德寶，楊 童，彭祥林，徐彥紅

(徐州工業職業技術學院 材料工程學院，江蘇省橡膠循環利用研發中心，江蘇 徐州 221140)

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再生膠的研究現狀及其發展趨勢

李雅迪，宋婉君，丁 月，劉 運，星 晶，李新寬，趙 浩，徐 燦，朱 燦，李明峰，張振康，陳德寶，楊 童，彭祥林，徐彥紅

(徐州工業職業技術學院 材料工程學院，江蘇省橡膠循環利用研發中心，江蘇 徐州 221140)

分析了廢舊橡膠的回收利用現狀和廢舊橡膠的再生工藝，以再生膠的發展趨勢為主線，探討了再生膠行業和工藝技術的發展趨勢，對再生膠的研究現狀和再生膠的發展趨勢進行了綜合研究。

再生膠；廢橡膠；再生工藝

1 引言

我國是世界上消耗橡膠的第一大國，每年橡膠消耗量的45%左右需要進口[1]。橡膠是世界上僅次于塑料的應用最廣泛的高分子材料。隨著橡膠材料應用的增加，每年大概會產生1000萬t的廢舊橡膠[2]。由于廢膠很難降解，造成“黑色污染”，因此很多國家禁止堆放[3]。對廢舊橡膠的回收利用，不僅可以改善人類生存環境，還能緩解資源短缺困境、改善橡膠產品加工性能、降低橡膠制品產成本。目前廢舊橡膠的利用方法主要有：輪胎翻新、熱解煉油、生產膠粉和再生膠等[4～6]。本文主要介紹再生膠的現狀和發展趨勢。

2 再生膠的研究現狀

2.1 再生膠的再生方法及其現狀

再生膠即廢舊橡膠經處理，使其具有塑性和粘性，能夠再進行硫化的橡膠[7]。其實質使硫化膠網絡破壞降解[8]。再生膠概念最早出現于1846年，1858年出現了最早的油法，后來相繼出現了酸法、堿法、中性法、過熱蒸汽法、快速脫硫法、水油法、密煉機法、低溫相位脫硫法、常溫塑化法和壓出法等等。但很多傳統的脫硫方法由于其生產效率低和污染環境嚴重等原因而被淘汰[9]。近年來涌現出一些新的再生脫硫方法，但由于技術、工藝、設備等原因，大部分技術僅在試驗室進行，尚未進行中試和工業化生產[10]。

橡膠再生方法可歸納為物理再生、化學再生、微生物再生3種方法[11]。

2.1.1 化學再生方法

化學再生法是在一定溫度下，通過化學助劑與S-S鍵、C-S鍵反應，破壞硫化膠三維網絡結構達到再生目的。常用的方法有油法、水油法和高溫高壓動態脫硫法等。化學脫硫助劑得選擇是化學再生方法的關鍵，同時借助水蒸汽、油等介質，通過邊反應邊滲透的原理，實現了交聯鍵的解離。這種方法脫硫效果好，成本低，但污染較大[12]。

2.1.2 物理再生法

(1)微波脫硫法[13]是一種非化學、非機械的一步再生法。它是利用微波能量使硫化膠的C-S和S-S鍵斷裂，達到再生的目的。Goodyear公司于1987年首次建立了微波脫硫生產再生膠的工業化裝置。后來我國一些學者也相繼研究了微波脫硫的應用領域和脫硫機理[14～16]。此法的優點：無添加劑、環保無污染、加熱快、膠料受熱均勻、易控、可快速檢測門尼粘度、即時調整脫硫工藝，生產設備費用少、自動化程度高、節能、效率高、物理性能高等優點。

(2)超聲波脫硫法最早是由Pelofsky提出來，利用超聲波作用可將超聲波的能量集中于分子鍵的局部位置，能破壞廢膠中能量較低的S-C和S-S鍵，從而破壞橡膠三維網絡結構，保留大分子鏈，從而達到再生目的。此法具有高效、環保、產品質量高等優點[17]。

(3)電子束輻射脫硫再生[18]。利用橡膠對射線敏感特征，借助電子加速器產生的高能電子束產生斷鍵/解聚效應，使之獲得再生的工藝過程。其再生過程中無廢料產生，不會對環境帶來污染。但此法只適用于丁基橡膠等少數膠種。

(4)固相剪切法脫硫[19,20]。利用壓力場和剪切力場的共同作用，使聚合物材料在其熔點或玻璃化轉變溫度以下發生彈性變形而粉碎，其機理目前尚不明確。

2.1.3 微生物脫硫

微生物脫硫是在噬硫細菌的作用下，橡膠表面的硫鍵斷裂再生過程。早在1991年，有研究者發明了此法，Fliermans等[22]利用微生物對廢膠粉進行脫硫，得到表面再生膠粒。國內王雅琴等[23,24]用此法得到性能良好的再生膠[21]。

2.2 再生膠企業存在問題和困難

目前，國內已形成江蘇、浙江、福建、山東、四川等十大區域為主的廢橡膠綜合利用格局，但產業結構和技術水平存在較大的區域差異。如大多企業規模小、制度不健全、設備落后、綜合實力弱、科技創新能力不足，轉型發展困難；質量標準不完善、技術含量低，附加值低，導致產品質量參差不齊，對市場開拓和行業的有序發展造成不良影響等。再生中化學反應過程造成的環境污染治理成本高、利潤低、勞動強度大、能耗大，再生膠性能不夠理想等缺點，對我國再生膠產品進入國際市場造成了阻礙[25]。另外，再生膠生產過程中對環境造成的二次污染等問題，與人類對環境質量越來越高的要求形成矛盾；再生膠行業“小、散、弱”，導致大多數企業產品研發、創新能力不足，價格亂戰，企業無核心競爭力，嚴重影響行業發展壯大，無法滿足國家經濟發展和環境保護的需要[26]。

3 再生膠的發展趨勢

再生膠和天然橡膠、合成橡膠作為“三膠”已成為橡膠工業主體材料，并可以部分或全部替代天然橡膠和合成橡膠用于諸多橡膠制品中，再生膠將向綠色、環保、資源化方向發展。近年來，我國再生膠行業發展迅速，在橡膠循環利用占據主導地位，目前成為世界再生膠產量最大的國家。對于治理廢舊橡膠造成的“黑色污染”，改善人類生存環境和緩解我國橡膠資源嚴重短缺的局面起到了積極的作用，具有重要戰略意義。但目前仍存在一些問題，因此，必須根據世界經濟發展規律，加大我國再生膠行業發展方向和出路的調整力度，努力實現清潔生產和產品的升級換代[27]。我國陸續出臺一系列相關政策大力支持和鼓勵再生膠的生產，《中華人民共和國循環經濟促進法》、《輪胎產業政策》、《廢物資源化科技工程“十二五”專項規劃》、《關于加快發展節能環保產業的意見》和財政部與國家稅務總局實施的《資源綜合利用產品及勞務增值稅優惠政策目錄》，及“十三五”期間在《中國橡膠工業強國發展戰略研究》指導下，制定的一系列《E系輪胎再生橡膠》、《E系丁基再生橡膠》、《E系三元乙丙再生橡膠》、《E系丁腈再生橡膠》行業自律標準，要求使用符合歐盟REACH 法規和RoHS 指令規定的環保原材料等等[28]。這些都為廢橡膠綜合利用產業的可持續發展帶來動力和方向。企業以后要重塑健康的企業形象，注重深加工和環保方面的投入，防患于未然，才能使再生膠行業朝著良性循環和可持續發展的方向前進[10]。

我國再生膠工業將來的發展不僅承擔環保、資源責任，更是一條確保中國橡膠工業健康、科學發展的必然之路[28]。廢橡膠綜合利用行業要實施產學研結合，做優做強，穩定增長；加強國際合作交流、人才培育；提高質量、品種多樣化和精細化，爭創品牌；集團化，規模化；自動化生產；現代化、信息化和網絡化管理；完善信息統計、分析、發布及評價等體系建設；完善法規，依法利用；達標排放、無污染；從源頭減少廢橡膠的產生；鼓勵廢橡膠再生資源的熱能利用等戰略措施，深化綜合利用，走中國再生膠工業發展之路。

4 結語

本文針對社會關注的“黑色污染”的廢舊橡膠循環利用問題進行了概述，尤其是對再生膠的研究現狀及其發展趨勢進行綜述。再生膠已成為我國解決廢舊橡膠黑色污染的有效方式和行業的重點發展對象；再生膠的市場廣闊，產品多樣，一些新型的再生工藝也正在興起；和許多行業相對發達國家相比，雖然中國再生膠行業起步較晚，較為落后，但是我國不斷出臺相關支持政策，引進先進科技和設備，同時堅持自主創新、自主研發道路，涌現出大量優秀專家和企業，極大地促進了再生膠行業的發展。隨著企業和科技人員的不斷創新，中國的再生膠行業正在向綠色、環保、節能方向蓬勃發展。

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Research on the Current Status and Possible Tendency of Reclaimed Rubbers

Li Yadi, Song Wanjun, Ding Yue, Liu Yun,Xing Jing,Li Xinkuan, Zjao Hao, Xu Can,Zhu Can, Li Mingfeng, Zhang Zhenkang, Chen Debao, Yang Tong, Peng Xianglin, Xu Yanhong

(DepartmentofMaterialsEngineering，XuzhouCollegeofIndustryTechnology;JiangsuRubberRecyclingEngineeringR&DCenter,Xuzhou,Jiangsu221140)

Firstly, the recycling status and the regeneration technology of waste rubbers were introduced. And then, the tendency of industry and techniques of reclaimed rubbers were summarized based on the main line of reclaimed rubbers tendency. The current status and developing trend of reclaimed rubbers were given an overview in this paper.

reclaimed rubber;waste rubber;regeneration technique

2016-07-28

徐州市科技局社會發展項目基金(編號：KC15SH003)；徐州工業職業技術學院博士重點項目基金(編號：1115088801040140)

李雅迪(1995—)，女，徐州工業職業技術學院材料工程學院學生。

徐彥紅(1971—)，女，博士，主要從事納米科技，復合功能材料，橡膠循環利用的研究。

O69

A

1674-9944(2016)18-0130-03