橡胶再生工艺研究

【摘要】为了满足人们对于材料性能要求的不断提高，橡胶日益朝着高强度、耐磨、稳定和耐老化的方向发展，但是与此同时也带来了废弃后的橡胶长时期无法自然降解的问题，大量的废旧橡胶形成了比塑料污染更加难以处理的黑色污染。使得废橡胶的处理成为当今人们所面临的严重问题之一，另一方面也造成了宝贵的橡胶资源的浪费。如何对全世界每年产生的数百万吨废橡胶进行有效处理已成为全社会普遍关注的问题。为此，除将堆积如山的废弃橡胶制品用作燃料焚烧外，各种有效的废橡胶再生处理技术也成为各国科学家的研究目标，而再生橡胶的生产与利用也越来越受到相关行业的关注。

【关键词】废旧橡胶、再生、利用

再生橡胶是指由橡胶制品生产中已硫化的边角废料为原料加工成的、具有一定的可塑度、能够重新使用的橡胶，简称再生胶。按照生产过程中所用废胶不同，再生胶分为外胎类、内胎类、胶鞋类等。再生胶能够部分地替代生胶用于橡胶制品，不仅可以节约生胶及炭黑，也有利于改善加工性能及橡胶制品的某些性能。

一.橡胶再生方法

1、物理再生

橡胶的物理再生法是通过外加的能量，如力、热-力、冷-力、微波、超声等，将交联橡胶的三维网络破碎为低分子碎片。除微波和超声外，其余的物理方法只能是一种粉碎技术，即制作胶粉，而不能造成真正的橡胶再生。这些通过物理方法得到的胶粉在橡胶行业中，只能作为非补强性填料来应用。虽然利用微波、超声等物理能量能够达到满意的橡胶再生效果，但是这种再生方法对于设备的要求高，且能量消耗大。

1.1、常温粉碎法

常温粉碎法一般是指加工温度在50士5℃或略高温度下通过机械作用粉碎橡胶制成胶粉的一种粉碎法。

1.2、低温粉碎法

低温粉碎法是通过液氮等制冷介质，将橡胶冷冻到玻璃化温度以下，在低温下进行粉碎的一种有效方法。

1.3、湿法或溶液粉碎法

湿法或溶液粉碎法是一种在溶剂或溶液等介质中进行粉碎生产胶粉的方法。

1.4、微波再生法

微波再生法是一种非化学、非机械的一步脱硫再生法。

1.5、超声波再生法

此法是利用高密度能量场来破坏交联键而保留分子主链，从而达到再生的目的。

1.6、电子束再生法

电子束法再生法主要是利用IIR独有的射线敏感性，借助电子加速器的高能电子束，对其产生化学解聚效应。

2、化学再生

橡胶的化学再生方法是利用有机二硫化物硫醇、碱金属等化学助剂，在升温条件下，借助于机械力作用破坏橡胶的交联键，以达到再生目的。化学再生过程中，要使用大量的化学品，然而这些化学品在高温和高压下几乎都是难闻和有害的。

2.1、油法、水油法、高温高压动态脱硫再生法

油法是将再生剂加入粉碎的废胶粉中，装入硫化罐，并在150MPa×4～5h的条件下脱硫，随后经过粉碎、捏炼、精炼、滤胶和出片等流程，最后制成制品。水油法利用了胶粉在高温高压条件下可迅速溶胀，而且溶胀的程度较低压条件下大得多的性质。脱硫阶段的不同是水油法与油法的主要区别。高温高压动态脱硫法是国内20世纪80年代末90年代初出现的一种再生新工艺，它取水油法和油法之长而弃之短。高温高压动态脱硫法是在高温高压和再生剂的作用下通过能量与热量的传递，完成脱硫过程。此法不仅脱硫温度高，而且在脱硫过程中，物料始终处于运动状态。

2.2、De-link再生剂法

近几年在市场上出现的De-link再生剂可以说是给橡胶的再生开拓了全新的概念和方法。其基本原理是采用一种再生剂De-link使其与S-S键反应而不破坏C-C键，从而保持橡胶主链大分子，只使硫化网络断裂。

2.3、R.V再生剂法

R.V再生剂法是通过机械剪切作用，使R.V橡胶再生剂均匀包裹在废胶粉颗粒表面，经过浸润作用渗入胶粉颗粒中，以降低S-S交联键的键能，在短时间内解开S-S交联键而不破坏S-C键和C-C键，从而使废胶粉恢复活性，转变为类似塑料的回收状态，并且保持原橡胶极高的物性。

2.4、TCR再生法

此法是在低温粉碎胶粉中混入少量的增塑剂和再生剂，然后送入粉末混合机中于室温或稍高的温度下进行短时间处理。这种方法的优点是环境污染少、省力且节能，故是一种比较有发展前途的再生方法。

2.5、微生物脱硫法

微生物脱硫法，日本和德国已有专利报道，这种方法是将废橡胶粉碎到一定粒度后，将其放入含有噬硫细菌的溶液中，使其在空气中进行生化反应。在噬硫细菌的作用下，橡胶粒子表面的硫键断裂，呈现再生胶的性能。

2.6、力化学再生法

这种被称为“剪断流动场反应控制技术”的废胶再生方法，其特点是不使用化学药剂，只耗用电能和水即可以进行废胶的再生处理，通过给予废胶热能、压力、剪断力，使硫化胶的硫键（交联点）发生断裂而成为性能稳定的有弹性的新型再生胶。

二、再生橡胶的五大生产工艺

再生橡胶的生产方法很多，主要可以归纳为五大类。这五类生产方法分别为蒸汽法、蒸煮法、机械法、化学法以及物理法。其中蒸汽法包括油法、过热蒸汽法、高压法以及酸法；蒸煮法包括水油法、中性法及碱法；机械法包括密炼机法、螺杆压出法、快速脱硫法及旋转动态法；化学法包括溶解法、接枝法、分散法及低温塑化法。 在众多生产方法中投入工业化生产的以机械法和蒸汽法（水油法，油法）为最多，目前我国工业化生产方法也是以水油法和油法为主，而物理法是正在发展中的方法，其它方法象高温连续脱硫法、低温塑化法、微波法则处于研究试生产阶段。

三、再生橡胶生产的发展趋势

我国是橡胶消耗大国，同时也是橡胶资源十分匮乏的国家，70%以上的NR依靠进口，废旧橡胶的再生利用对于弥补橡胶资源的匮乏具有重要的意义，而目前我国再生橡胶的年产量达到250万吨，但因性能低下，只能作为NR和SR的填料，如何实现废旧橡胶的再生性能达到强力再生胶的标准，实现再生资源利用的高质化、高值化，可以替代天然橡胶生产橡胶制品，拥有巨大的市场前景。同时，我国目前橡胶再生生产大多需要化学助剂，需要消耗大量的能源，且有挥发性物质，容易造成环境污染。现在国家积极重视节能减排，因此高能耗，高污染的生产方式必须予以改进，使得再生橡胶的生产符合我国建设能源节约型、环境友好型社会的要求。

参考文献

[1]林广义、汪传声、张功杰.《废旧橡胶再生方法的研究现状及发展趋势》

[2]淼琰、《再生橡胶的生产工艺》、2006-9-1

[3]中国塑料网、《再生橡胶生产的五大方法》、2012.03.16

第一作者孙策，（1989年12月02日），男，满族，辽宁铁岭人，辽东学院化工与材料学院；第二作者刘志超，（1990年12月19日），男，汉族，辽宁大连人，辽东学院化工与材料学院；第三作者刘尧，（1990年04月11日），男，汉族，辽宁营口人，辽东学院化工与材料学院。