廢輪胎膠粉特性生產(chǎn)與供應

調(diào)研報告

2012年6月

目錄

第一章廢輪胎膠粉來源............................................................1

1.1背景......................................................................1

1.1.1廢I口輪胎增長現(xiàn)狀....................................................1

1.1.2廢舊輪胎的綜合利用.................................................2

1.1.3廢輪胎橡膠粉.......................................................3

1.2車輛輪胎種類.............................................................4

1.2.1按車種分類..........................................................4

1.2.2按結(jié)構(gòu)分類..........................................................5

1.3廢輪胎膠粉的特性.........................................................8

13.1膠粉與輪胎的差異...................................................8

1.3.2輪胎的橡膠成分...................................................9

13.3輪胎成分與改性瀝青關(guān)系............................................II

1.4廢輪胎膠粉利用現(xiàn)狀......................................................12

1.4.1廢輪胎膠粉使用場合................................................12

1.4.2廢膠粉的進展現(xiàn)狀..................................................14

1.5小結(jié).....................................................................15

第二章廢輪胎膠粉生產(chǎn)工藝......................................................16

2.1粉碎法...................................................................16

2.1.1常溫粉碎法.........................................................16

2.1.2低溫粉碎法.........................................................17

2.2助劑法...................................................................18

2.3其他工藝.................................................................18

2.4廢輪胎膠粉不一致制備方法比較...........................................19

2.5小結(jié).....................................................................20

第三章廢輪胎膠粉表征及適用場合................................................21

3.1顆粒粒徑及比表面........................................................21

3.2膠粉的形態(tài)與表面形貌....................................................22

3.3膠粉表面的元素構(gòu)成及化學結(jié)構(gòu)...........................................23

3.4膠粉的技術(shù)指標..........................................................24

3.5不一致目數(shù)膠粉適用領(lǐng)域..................................................24

3.6小結(jié).....................................................................25

第四章國內(nèi)廢輪胎膠粉企業(yè)及產(chǎn)能分析............................................26

4.1生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)狀............................................................26

4.2生產(chǎn)企業(yè)分布............................................................27

4.3企業(yè)產(chǎn)能分析............................................................28

4.4膠粉價格區(qū)間............................................................29

4.5膠粉規(guī)格生產(chǎn)情況........................................................29

4.6小結(jié).....................................................................30

第五章安徽周邊地區(qū)膠粉生產(chǎn)供應情況............................................31

5.1調(diào)研對象.................................................................31

5.2三家膠粉生產(chǎn)企業(yè)概況....................................................31

5.3三家膠粉企業(yè)生產(chǎn)工藝....................................................32

5.3.1廢膠粉來源.........................................................32

53.2膠粉生產(chǎn)工藝.......................................................32

5.4三家膠粉企業(yè)銷售情況....................................................33

5.5三家膠粉企業(yè)雜物處理....................................................33

5.6小結(jié).....................................................................33

第六章總結(jié)......................................................................34

圖目錄

圖1近年廢舊輪胎增長圖......................................................1

圖2露天堆放的廢舊輪胎......................................................2

圖3制備膠粉的廢舊橡膠制品.................................................4

圖4斜交輪胎的結(jié)構(gòu)圖........................................................6

圖5子午輪胎的結(jié)構(gòu)圖........................................................7

圖6廢輪胎膠粉的利用.......................................................13

圖7兩種不一致膠粉的粒徑分布..............................................22

圖8兩種不一致膠粉的SEM照片.............................................23

圖9膠粉生產(chǎn)商地理位置分布................................................28

第一章廢輪胎膠粉來源

1.1背景

1.1.1廢舊輪胎增長現(xiàn)狀

近年來我國的交通事業(yè)迅速進展，汽車保有量也逐年增長迅猛。自上世紀80

年代中國開始出現(xiàn)私人汽車，到2003年私人汽車保有量達到1219萬輛，私人汽

車突破千萬輛用了近20年。但是，隨著我國經(jīng)濟的飛速進展，私人汽車突破2000

萬輛卻僅僅用了3年時間。除私人汽車外，還有大量的載貨汽車、公共汽車、摩

托車等機動車輛，至2009年底，我國汽車保有量已達7619.31萬輛，估計到2020

年，我國的汽車保有量將達到2億輛。

汽車數(shù)量的迅速增加，不僅僅帶來交通擁擠與能源的耗費，還帶來大量的汽

車損耗品，最為突出就是汽車的輪胎。據(jù)統(tǒng)計，目前我國是世界上第三大輪胎生

產(chǎn)國，僅次于美國與日本，2002年的廢輪胎達到8000萬條，并以每年12%的速

度增長,2004年將達到1.12億,2006年廢舊輪胎達到了1.5億條。2010年,我

國輪胎生產(chǎn)量已經(jīng)超過了3億條，同時廢舊輪胎的產(chǎn)量也達到了2億多條，如圖

1所示。

(

興

a

)

圖1近年廢舊輪胎增長圖

然而，每年能夠處理的廢輪胎數(shù)量有限，大量的廢舊輪胎只能隨處堆放，其

所形成的“黑色污染”是惡化自然環(huán)境、破壞植被生長、影響人類健康、危及地

球生態(tài)環(huán)境的最有害的垃圾之一。通常的處理固體廢物的方法如填埋、燃燒，但

對廢舊輪胎都不適用。廢舊輪胎屬于交聯(lián)的高分子彈性材料,這種材料難以分解,

埋置土壤中需要數(shù)百年時間才能不影響土壤中植物的生長。若使用燃燒辦法處

理，其所釋放出來的煙霧與一氧化碳，會嚴重污染大氣。此外，越積越多的度舊

輪胎長期露天堆放，不僅占用了大量土地，而且通過日曬雨淋，極易滋生蚊蟲，

傳播疾病，此外還容易引發(fā)火災，見圖2。

圖2露天堆放的廢舊輪胎

因此，對廢舊輪胎進行回收再利用，既能夠解決廢舊輪胎帶來的環(huán)境問題，

乂能夠變廢為寶，為經(jīng)濟建設(shè)做出奉獻。但是，目前我國的廢舊輪胎回收企業(yè)普

遍存在產(chǎn)業(yè)集中度低，規(guī)?；潭容^低，生產(chǎn)技術(shù)落后，產(chǎn)品質(zhì)量波動較大的缺

點，需要政府給予一定的扶植與引導，并對廢輪胎處理市場進行規(guī)范，才能保證

廢輪胎處理健康有序的進展。

1.1.2廢舊輪胎的綜合利用

目前.，在廢舊輪胎綜合利用方面，我國已初步形成廢舊輪胎翻新、廢輪胎再

生、橡膠粉制備與廢舊輪胎熱解四大業(yè)務板塊。現(xiàn)有廢舊輪胎翻新企業(yè)約1000

家、輪胎再生企業(yè)約1500家、橡膠粉制備與廢舊輪胎熱解的企業(yè)約100家。2009

年，我國輪胎翻新產(chǎn)量僅為1300萬條，翻新率不足5%,而發(fā)達國家輪胎翻新

比例在45%以上；再生橡膠產(chǎn)量約270萬噸，橡狡粉產(chǎn)量約20萬噸。廢舊輪胎

的翻新率、回收率與利用率都處于較低水平。我國廢舊輪胎綜合利用產(chǎn)業(yè)進展遠

不能習慣當前嚴峻的資源環(huán)境形勢的要求。

廢舊輪胎綜合利用產(chǎn)業(yè)進展面臨的問題：一是從事廢舊輪胎綜合利用的企業(yè)

大都規(guī)模小、裝備落后、企業(yè)綜合實力不強，特別是再生橡膠企業(yè)二次污染問題

沒有得到解決；二是行業(yè)管理相對薄弱，尚未建立起運轉(zhuǎn)規(guī)范的回收體系，技術(shù)

水平相對較高的企業(yè)很難拿到生產(chǎn)所需的廢舊輪胎資源；三是產(chǎn)品技術(shù)、質(zhì)量標

準規(guī)范不完善，導致產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，影響了市場開拓；四是普遍缺乏技術(shù)研

發(fā)手段與力量，科技創(chuàng)新能力不足。

因此，針對我國目前的現(xiàn)狀，一方面在廢舊輪胎翻新及再生膠這些技術(shù)含量

高的方面很下功夫，實現(xiàn)廢舊輪胎最大程度的再利用；另外，也能夠在膠粉制備

等技術(shù)含量低的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，以緩解目前廢舊輪胎的環(huán)境污染問題。

1.1.3廢輪胎橡膠粉

廢輪胎橡膠粉即由廢舊輪胎通過磨碎加工而來的粉末狀物質(zhì)，當然，目前能

夠制備的橡膠粉不僅僅有廢舊輪胎，還包含有鞋底、管、帶、內(nèi)胎、密封件及墊

板等材料，如圖3所示。調(diào)研說明，廢舊輪胎是當前膠粉的要緊來源，占據(jù)著整

個膠粉制備市場。其中，廢舊輪胎可按用途又能夠分為：汽車輪胎、工程輪胎、

農(nóng)業(yè)輪胎、工業(yè)輪胎與力車輪胎；而在輪胎種類中，按輪胎結(jié)構(gòu)分為斜交胎與子

午胎。

廢

舊-I斜交輪暗

輪

廢

胎

舊-I子午輪胎

橡

膠

制

品鞋底

----1墊板

圖3制備膠粉的廢舊橡膠制品

1.2車輛輪胎種類

1.2.1按車種分類

調(diào)查說明，目前制備膠粉的車輛的廢舊輪胎按車種分類，大概可分為8種。

分別如下：

?轎車輪胎

?輕型載貨汽車輪胎

?載貨汽車及大客車胎

?農(nóng)業(yè)與林業(yè)機械輪胎

?工程車輪胎

?工業(yè)用車輪胎

?飛機輪胎

?摩托車輪胎

各類輪胎由于用途不一致，因而具有不一致的性能，具體如表1所示。

表1輪胎種類與性能特點

代號類別性能與特點

用于良好路面上高速行駛，要求乘坐舒適，噪聲小，具有良好的操縱性與穩(wěn)固

性。輪胎結(jié)構(gòu)多數(shù)使用子午線結(jié)構(gòu)。根據(jù)行駛速度的要求分為不一致系列，在

PC轎車輪胎

標準與手冊中常見的80、75>70、65、60、55、50、45、40、35系列為子午

線輪胎，95、88系列為斜交輪胎，在轎車上很少使用。

輕型載貨汽通常指輪^直徑16英寸及其下列的,斷面寬10英寸及其下列的載重汽車輪胎。

LT

車輪胎這類輪胎要緊行駛于公路，通常可達80?lOOkm/h。

通常指輪輛直徑18~24英寸，斷面寬7英寸及其以上的載重汽車，自卸貨車，

載貨汽車及

TB各類專用與拖車等輪胎。其行駛路面較為復雜，有良好的柏油路，也有較差的

大客車胎

碎石路與泥土路等，行駛速度通常不超過80km/h。

農(nóng)用輪胎要緊裝在拖拉機、收割機與農(nóng)機具車輛上使用。林業(yè)機械輪胎裝在林

業(yè)拖拉機與林業(yè)機械上，進行林業(yè)的采伐、集材、鏟運與挖掘等作業(yè)，這兩種

農(nóng)業(yè)與林業(yè)

AG輪胎的特點都是行駛速度要求不高，但其使用條件苛刻，輪胎易被劃傷或者割

機械輪胎

破。另一個特點是間歇作業(yè)、里程短，但使用期較長，因此要求輪胎具有較好

的耐屈撓龜裂與耐老化性能。輪胎以斜交結(jié)構(gòu)為主，但也使用子午線結(jié)構(gòu)。

工程機械輪胎是裝于專用性作業(yè)的工程機械車輛上，比如裝載機、推土機等。

行駛速度不高，但使用的路面條件與載荷性能要求苛刻「輪胎要緊使用斜交胎

OTR工程車輪胎

結(jié)構(gòu)，但如法國米西林公司也使用子午線結(jié)構(gòu)。從輪胎斷面寬度分類可分為標

準輪胎與寬基輪胎兩種系列。

工業(yè)用車輪要緊用于工業(yè)車輛上的充氣輪胎、半實心輪胎與實心輪胎。分電瓶車輪胎、叉

ID

胎車輪胎與平板車輪胎等。

AC飛機輪胎用于航空飛行器上的充氣輪胎。

MC摩托車輪胎用于摩托車_L的輪胎。包含摩托車輪胎、輕便摩托車輪胎與小輪徑摩托車輪胎。

1.2.2按結(jié)構(gòu)分類

輪胎按結(jié)構(gòu)通常可分為兩大類:

?斜交胎輪胎

?子午線輪胎

子午線胎與斜交線胎的根本區(qū)別在于胎體。斜交線胎的胎體是斜線交叉的簾

布層；而子午線胎的胎體是聚合物多層交叉材質(zhì)，其頂層是數(shù)層由鋼絲編成的鋼

帶簾布，可減少輪胎被異物刺破的幾率。

（1）斜交輪胎

斜交輪胎是一種老式結(jié)構(gòu)的輪胎。結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。外胎是由胎面、簾布

層（胎體）、緩沖層及胎圈構(gòu)成，簾布層是外胎的骨架，用以保持外胎的形狀與尺

寸，通常由成雙數(shù)的多層掛膠布（簾布）用橡膠貼合而成，簾布的簾線與胎面中心

線約呈35°,從一側(cè)的胎邊穿過胎面到另一側(cè)胎邊。由于簾布層的斜交排列，

增加了輪胎的強度。在適當充氣時，能保證輪胎具有適當?shù)膹椥?，足夠的承載能

力，能滿足汽車對輪胎的使用要求。假如選用尼龍、聚脂纖維或者綱絲等高強度

簾線材料時，可大大提高輪胎的負荷承載能力，改善輪胎使用性能，是現(xiàn)代汽車

常用的一種輪胎c

花牧斷面膠

PatternTreadRubber

緩沖層

船體市色星

內(nèi)面部

胎邊皎

:用膠

SidcwjlIRubbe

胎野部

8e*d

胎唇惘紋

Bodlir*

圖4斜交輪胎的結(jié)構(gòu)圖

從設(shè)計上講，斜交線輪胎有很多局限性，如由于交叉的簾線強烈摩擦，使胎

體易生熱，加速了胎紋的磨損，且其簾線布局也不能很好地提供優(yōu)良的操控性與

舒適性。

（2）子午輪胎

子午線輪胎結(jié)構(gòu)圖如圖5所示，是由簾布層、帶束層、胎冠、胎肩與胎圈構(gòu)

成，并以帶束層箍緊胎體。簾布層簾線排列的方向與輪胎的子午斷面一致。由于

簾線如此排列，使其強度得到充分利用。

子午線輪胎的簾布層數(shù)通?？杀绕胀ㄐ苯惶p少約40%?50%,胎體較柔

軟；簾線在圓周方向上只靠橡膠采聯(lián)系，因此，為了承受行駛時產(chǎn)生的較大切向

力，子午線胎具有若干層簾線與子午斷面呈大角度（交角為7（）。~75°）、高強

度、不易拉伸的周向環(huán)形的類似緩沖層的帶束層。帶束層通常使用強，度較高、

拉伸變形很小的織物簾布（如玻璃纖維、聚酰胺纖維等高強度材料）或者鋼絲簾布

制造。

胎面膠

TreadRubber

三角膠內(nèi)面膠

B?adFillerInnerLiner

圖5子午輪胎的結(jié)構(gòu)圖

子午線輪胎的優(yōu)點如下：

①面積大，附著性能好，胎面滑移小，對地面單位壓力也小，因而滾動阻

力小，使用壽命長；

②胎冠較厚且有堅硬的帶束層，不易刺穿；行駛時變形小，可降低油耗

3%?8%；

③由于簾布層數(shù)少，胎側(cè)較薄，因此徑向彈性大，緩沖性能好，負荷能力

較大；

④具有較好的抓地性。

同時子午線輪胎本身具有的特點使輪胎無內(nèi)胎成為可能。無內(nèi)胎輪胎有一個

公認優(yōu)點，即當輪胎被扎破后，不像有內(nèi)胎的斜交線輪胎那樣爆裂（這是非常危

險的），而是使輪胎能在一段時間內(nèi)保持氣壓，提高了汽車的行駛安全性。

如同世界不存在十全十美的東西一樣，子午線輪胎同樣也存在缺點：①胎側(cè)

較薄，胎冠較厚，在其與胎側(cè)的過渡區(qū)易產(chǎn)生裂口；②側(cè)面變形大，導致汽車的

側(cè)向穩(wěn)固性差，制造技術(shù)要求高，成本也高。

但是，由于子午線輪胎明顯優(yōu)于普通斜交胎，因此在轎車上已普遍使用，在

貨車上也越來越多地使用了子午線輪胎。

1.3廢輪胎膠粉的特性

1.3.1膠粉與輪胎的差異

輪胎要緊成分為橡膠類高分子化合物，分子量通常都在兒十萬以上，有的甚

至達到一百萬。單純的橡膠類高分子化合物的使用價值不是很高，只能做些粘結(jié)

劑，更不能作為輪胎使用。輪胎是一種交聯(lián)的高分子材料，即在橡膠類高分子等

中添加如硫磺等交聯(lián)劑，使線性的橡膠類高分子化合物形成空間的、交聯(lián)的高聚

物。硫化后的橡膠材料在很寬的溫度范圍內(nèi)（-50?150℃）處于高彈態(tài)，具有顯

著的高彈性與高儲能性。其最大特點是具有良好的柔順性、易變性、復原性與積

儲能量的能力。在較小外力的作用下能產(chǎn)生很大的形變，而在卸除載荷后又能很

快地恢復到近似原先的狀態(tài)。

但是，廢膠粉的制備卻打斷了橡膠已有的空間交聯(lián)結(jié)構(gòu)，并對高分子鏈段產(chǎn)

生撕扯、拉斷等現(xiàn)象，盡管每一個的膠粉顆粒都是交聯(lián)物，但是與輪胎的交我特

性存在較大差異。表現(xiàn)如下：

（1）體積上。膠粉的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)較輪胎要小得多，整個輪胎能夠看成

是一個空間網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。

（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)。膠粉是通過機械力化學原理加工而制成，因此其空間網(wǎng)

絡(luò)結(jié)構(gòu)中的S-C犍有部分被破壞，其較鏈密度降低，其表面不如輪胎中的網(wǎng)

絡(luò)完整。

（3）表面。輪胎通過粉碎以后制成的膠粉，其表面不如輪胎的光滑，由

于通過化學或者機械作用，膠粉的表面由被破壞的空間網(wǎng)絡(luò)而構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)端構(gòu)

成，其表面呈不規(guī)則的毛刺狀且布滿微觀裂紋。

表2是斜交胎與子午胎制備膠粉的物理與化學指標。從表中能夠明顯看出,

斜交胎與子午胎之間盡管在物理指標上差異不是很明顯，但是從化學指標上能夠

看出，二者存在較大差異。分析其原因，在于斜交胎與子午胎使用橡膠成分存在

較大的差異。

表2斜交胎與子午胎制備膠粉的物理及化學指標

指標項目斜交胎膠粉子午胎膠粉

相對密度（kg/m3）1.151.16

水分（％）0.450.41

物理指標

金屬含量（％）0.0020.02

纖維含量（％）0.510.52

灰分（％）3.63.1

丙酮抽出物（％）11.519.4

化學指標

炭黑含量（％）28.4—

橡膠燒含量（％）56.547.6

1.3.2輪胎的橡膠成分

通常地，作為輪胎原料的橡膠類高分子化合物有兩種。

?天然橡膠

?合成橡膠

（1）天然橡膠

天然橡膠由天然的橡膠樹產(chǎn)生，其要緊成分為聚異戊二烯，天然橡膠是應用

最廣的通用橡膠C

天然橡膠具有一系列優(yōu)異的物理化學特性，特別是其優(yōu)良的回彈性、絕緣性、

隔水性及可塑性等特性，同時，通過適當處理后還具有耐油、耐酸、耐堿、耐熱、

耐寒、耐壓、耐磨等寶貴性質(zhì)，因此具有廣泛用途。目前.，世界上部分或者完全

用天然橡膠制成的物品己達7萬種以上。

遠在哥侖布發(fā)現(xiàn)美洲大陸往常，中美洲與南美洲的當?shù)鼐用褚验_始利用天然

橡膠，這種橡膠僅僅做膠黏劑用，沒有什么價值。直到1839年美國人固特異

（C.Goodyear）發(fā)現(xiàn)了在橡膠中加入硫黃與堿式碳酸鉛，經(jīng)加熱后制出的橡校制

品遇熱或者在陽光下曝曬時，才不再像以往那樣易于變軟與發(fā)粘，而且能保持良

好的彈性，從而發(fā)明了橡膠硫化,至此天然橡膠才真正被確認其特殊的使用價值,

成為一種其重要的工業(yè)原料。1888年英國人鄧錄普（J.B.Dunlop）發(fā)明了充氣輪

胎，促使汽車輪胎工業(yè)飛躍地進展，因而導致耗膠量急劇上升。到目前為止，天

然橡膠已經(jīng)遠遠不能滿足輪胎工業(yè)的進展了，從第二次世界大戰(zhàn)開支，人們已經(jīng)

將目光轉(zhuǎn)向合成橡膠。

（2）合成橡膠

合成橡膠是由人工合成的高彈性聚合物。也稱合成彈性體，是三大合成材料

之一，其產(chǎn)量僅低于合成樹脂（或者塑料）、合成纖維。合成橡膠中有少數(shù)品種

的性能與天然橡膠相似，大多數(shù)與天然橡膠不一致，但兩者都是高彈性的高分子

材料，通常均需通過硫化與加工之后，才具有有用性與使用價值.

大約在1930年，德國與蘇聯(lián)用丁二烯作為單體，金屬鈉作為催化劑，合成

了一種叫做丁鈉橡膠。事實上，在第二次世界大戰(zhàn)期間，德國軍隊就是由于有丁

苯橡膠，橡膠供應才沒有出現(xiàn)嚴重短缺現(xiàn)象。美國在世界第二次大戰(zhàn)后大力研究

合成橡膠，率先合成了氯丁橡膠，氯原子使氯丁橡膠具有天然橡膠所不具備的一

些抗腐蝕性能。1955年美國人利用齊格勒在聚合乙烯時使用的催化劑（也稱齊

格勒一一納塔催化劑）聚合異戊二烯，首次用人工方法合成了結(jié)構(gòu)與天然橡狡基

本一樣的合成天然橡膠。

合成橡膠分為通用型橡膠與特種橡膠兩大類。通用型橡膠指能夠部分或者全

部代替天然橡膠使用的橡膠，如丁苯橡膠、異戊橡膠、順丁橡膠等，要緊用于制

造各類輪胎及通常工業(yè)橡膠制品。通用橡膠的需求量大，是合成橡膠的要緊品種。

目前，橡膠類材料也常用作瀝青改性劑，如丁苯橡膠（SBR）早在上個世紀

6（）年代就已經(jīng)在改性瀝青中使用了，目前仍然是瀝青要緊的改性劑。此外，合

成橡膠材料SBS（丁二烯-苯乙烯-丁二烯）是目前改性瀝青使用數(shù)量最大的改性

劑。

（3）輪胎中的橡膠含量

通常來說，天然橡膠的可伸縮性較合成橡膠好，但合成橡膠對相互作用時間、

溫度的穩(wěn)固性比天然橡膠好，由于各方面性能的綜合考慮，輪胎中既不能全部使

用天然橡膠，也不能全部使用合成橡膠。

表3分別為轎車輪胎（PC）、輕型載貨汽車輪胎（LT）與載貨汽車及大客車

胎（TB）三者輪胎的天然橡膠與合成橡膠比例。從表3能夠看出，轎車輪胎中

的合成橡膠占8（）%以上，而載貨汽車的輪胎的天然橡膠占7（）%以上。此外，除

了天然橡膠與合成橡膠外，輪胎中的硫、碳黑、氧化硅、氧化鐵、氧化鈣等添加

劑成分也不盡相同。

表3轎車與載貨輪胎成分分析值

PCPC+LT

分析項目TB膠粉

膠粉膠粉

天然橡膠/%204070

橡膠燒類丁苯橡膠/%804520

順丁橡膠/%—151()

橡膠燒含量/%47.644.654.1

丙酮抽出物/%19.416.912.5

灰分/%3.14.23.8

炭黑/%25.230.726.3

其他氧化物/%6.547.226.13

1.3.3輪胎成分與改性瀝青關(guān)系

盡管合成橡膠很多性能接近于天然橡膠，有些性能如耐磨、耐熱、耐低溫性、

耐老化及硫化速度等特性方面甚至優(yōu)于天然橡膠。但是，由于合成橡膠通常都含

有苯環(huán)結(jié)構(gòu),具有較強的極性.與瀝青之間的相容通常都較天然橡膠差.比如,

使用SBS改性瀝青材料盡管通過高強度的剪切與分散，但是其儲存穩(wěn)固性仍然

不是很好。天然橡膠由于具有較長的碳鏈，極性較低，與瀝青的相容性較好，制

備改性瀝青不存在儲存穩(wěn)固性的問題。

因此，由于輪胎中不能全部使用的天然橡膠成分，甚至天然橡膠成分較低，

這樣勢必對改性瀝胄性能產(chǎn)生一定的影響。

從表3也能夠看出，兩種類型的輪胎盡管橡膠煌含量差別不是很大，在50%

左右。但是，天然橡膠與合成橡膠的比例差異較大。

斜交輪胎膠粉其天然橡膠含量在20%?40%,丁苯橡膠含量在45%~80%,順

丁橡膠含量在0%~15%。

子午輪胎輪胎膠粉天然橡膠含量高達70%,丁苯橡膠與順丁橡膠只占到10%

左右。

鞋底膠粉中，天然橡膠約占35%左右，丁苯橡膠約占5%左右，順丁橡狡約

占20%左右，炭黑占到16%左右，此外就是少量的硬脂酸、氧化鋅、重油、防

老劑等等。

膠管膠粉中，天然橡膠與順丁橡膠各自占到25%左右，而丁苯橡膠還不到

5%,炭黑要占到約30%。

因此，PC轎車輪胎、LT輕型載貨汽車輪胎與TB載貨汽車及大客車胎三種

輪胎作為膠粉瀝青膠粉的制備原料對瀝青有良好的改性效果。

1.4廢輪胎膠粉利用現(xiàn)狀

1.4.1廢輪胎膠粉使用場合

目前，廢輪胎膠粉使用場合見圖6,從圖中能夠看出，廢輪胎膠粉的使用

要緊有三種途徑。

?再生利用

?直接利用

?改性利用

（1）廢膠粉再生利月

①脫硫再生

廢膠粉回收利用的傳統(tǒng)方法是脫硫再生，即通過加入某些化學劑或者者通過

加熱或者其它作用來打斷硫化膠中C-S鍵與S-S鍵，從而破壞其三維結(jié)構(gòu)。

這種過程處理時間長，所得再生膠粉性能差，而且由于加入油或者其它溶劑，還

會引起新的環(huán)境污染問題。

②生產(chǎn)活性炭

將廢膠粉隔絕空氣加熱，利用產(chǎn)生的氣體來收集生成的活性炭。

/脫硫再生

再生利用生產(chǎn)活性炭

生產(chǎn)燃料油、氣和化學原料

地面鋪設(shè)材料

膠粉利用直接利用

、生產(chǎn)片材

輪胎材料

-----泡韌塑料

改性利用—二士抽.

軟泡沫塑料

膠粉瀝青

圖6廢輪胎膠粉的利用

③生產(chǎn)燃料油、氣與化學原料

廢膠粉通過一定的處理能夠生產(chǎn)燃料油與氣。如廢膠粉中添加一定量的裂解

催化劑（氧化鈣、銀、鉉與鈦等），在催化反應器中加熱、加壓，然后對其汽化產(chǎn)

物進行過濾，再通過冷卻裝置便可分離出輕油、重油與燃料氣。將廢膠粉浸入烽

類溶劑中，在一定的壓力下加熱，可生產(chǎn)出汽車燃料油。

（2）廢膠粉直接利用

①地面鋪設(shè)材料

廢膠粉具有一定的彈性與耐磨、抗滑等性能，而且其中含有防老劑，用它與

其它材料鋪設(shè)人行道、高速公路、球場等地極為適合，且明顯地提高路面的質(zhì)量

與壽命。

②生產(chǎn)片材

將廢膠粉與熱塑性樹脂在高溫下直接混合，可生產(chǎn)出片材新產(chǎn)品。制造過程

是將熱塑性樹脂加熱到熔點之上，然后加入膠粉，再進行擠出、冷卻與切斷等工

藝操作，制成片材，可用作汽車的墊毯、油川管道保護與減震墊與隔聲材料等。

經(jīng)證明該片材具有優(yōu)良的性能，且生產(chǎn)成本也不高。

（3）改性利用

①用作輪胎材料

膠粉通過活化改性以后用在胎面膠中，其用量可大大增加，且胎面的性能也

比較優(yōu)越。

②增韌塑料

將膠粉加到各類熱塑性聚合物中進行膠粉增列聚合物的研究，早在8()年代

初國外就己經(jīng)開始，其中以PE體系最多，其它還有PP、乙烯-丙烯共聚物、乙

烯■醋酸乙烯脂共聚物、PVC與一些熱塑性彈性體等體系。Deanin等系統(tǒng)地研究

了膠粉與6種不一致熱塑性樹脂與5種彈性體形成的體系，結(jié)果說明極性與結(jié)晶

性低的聚合物與膠粉具有更好的相容性。Michei等利用反應性共混原理，制備了

質(zhì)量分數(shù)為10%~60%的40目膠粉的線形低密度聚乙烯(LLDPE),選用乙烯-丙

烯酸脂共聚物作配合劑，達到反應性共混的作用。

③軟泡沫塑料

利用改性膠粉與高聚物結(jié)合而制得的軟泡沫塑料具有優(yōu)良的性能，且比PIJ

泡沫塑料成本低。此外，利用高目數(shù)(顆粒直徑細小)的膠粉，即精細膠粉來改

性道路瀝青材料將是一種經(jīng)濟又有效的途徑。

④改性瀝青

廢輪胎膠粉能夠用于改性瀝青，提高瀝青粘度，改善瀝青材料低溫韌性。

1.4.2廢膠粉的進展現(xiàn)狀

廢輪胎膠粉的進展不僅是技術(shù)問題，更是一個經(jīng)濟問題。由于廢舊輪胎屬于

廢棄物，目前回收價格相對較低。目前，以2010年統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算，1噸廢舊斜

交胎的收購價要500?600元，而1噸60目精細膠粉的保本銷售價大約為2600

元，可明顯看出，膠粉的出售價格與廢舊輪胎成本價格相差了2000多元，除去

制備等成本開支，生產(chǎn)與制備廢輪胎膠粉具有相當?shù)睦麧櫋?/p>

此外，近年研究發(fā)現(xiàn)，將橡膠粉添加到瀝青中能夠明顯改善瀝青的低溫抗裂

性能，而且使用橡膠瀝青鋪筑的路面，不僅僅具有壽命長、抗車轍等優(yōu)點，而且

還具有低噪音、防水霧等特點，能夠在城市道路大量使用。因此，道路專家也在

呼吁，應加快制定《廢舊輪胎回收利用管理辦法》，同時建立專項基金以引導廢

舊輪胎的再生利用，操縱膠粉的來源，引導并培養(yǎng)膠粉瀝青在高等級公路、干線

公路與市政道路使用與推廣；在交通進展產(chǎn)生輪胎污染的同時，輪胎反過來促使

道路工程的進展，形成一條循環(huán)鏈，同時解決了道路交通與輪胎處理兩個難題。

此外，國家應積極引導，對廢舊物資回收經(jīng)營單位銷售其收購的廢舊物資免征增

值稅，關(guān)于大面積使用與推廣廢輪胎膠粉瀝青路面給予一定的補償。

在膠粉瀝青推廣過程中，交通部曾頒發(fā)一部《公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)

范》，北京、天津等地也相繼頒布了地方性廢輪胎膠粉改性瀝青路面技術(shù)規(guī)程及

標準，但膠粉改性瀝青在其它省份卻沒有相應的技術(shù)設(shè)計與施工標準，使得道路

工程設(shè)計單位無據(jù)可依。目前，交通運輸部正在起草報批有關(guān)膠粉瀝青、狡粉

瀝青混凝土的制備、使用等規(guī)范，具體規(guī)范如下。

?《公路工程濕拌法橡膠瀝青混凝土》

?《公路工程干拌法橡膠瀝青混凝土》

?《公路工程廢胎膠粉橡膠瀝青》

?《路用硫化廢胎膠粉》

?《公路工程橡膠瀝青加工設(shè)備》

1.5小結(jié)

綜上所述，膠粉的來源廣泛要緊集中在廢舊輪胎上。當前正是汽車保有量上

升的高峰期，廢舊輪胎的數(shù)量逐年遞增，這使廢舊輪胎處理問題更加突出，而廢

IH輪胎制備膠粉是一種很好的處理方式，既保護了環(huán)境還為其他領(lǐng)域提供了便

利。

盡管目前用于公路工程的廢輪胎膠粉占所有制備膠粉的比例不高，但是隨著

業(yè)內(nèi)人士對膠粉瀝青認識逐步加深，有關(guān)的政策與規(guī)范不斷制定，膠粉大規(guī)模應

用于改性瀝青指日可待。

不一致的輪胎類型所含天然橡膠與合成橡膠比例是完全不一致的，導致狡粉

在瀝青改性存在一定差異，制備膠粉瀝青應選擇有固定來源并具有輪胎分揀程序

的加工企、也，最好建立公路工程橡膠改性瀝青專用廢輪胎橡膠粉加工生產(chǎn)線。

第二章廢輪胎膠粉生產(chǎn)工藝

膠粉生產(chǎn)工藝直接影響膠粉的質(zhì)量，在一定程度上也決定著生產(chǎn)的成本與效

益，因此，各國不斷研究與革新廢輪胎膠粉的生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)能耗，減少生

產(chǎn)過程對環(huán)境二次污染。目前，加工橡膠粉的方法通常有下列三種：

?粉碎法

?助劑法

?其他方法

三種方法中，以粉碎法為主，助劑方法使用不多，其他方法往往是一些發(fā)

明專利，基本上沒有大規(guī)模生產(chǎn)使用。

2.1粉碎法

粉碎方法即使用機械方法對廢輪胎碎塊進行不斷切割、粉碎的方法，根據(jù)加

工過程環(huán)境溫度的不一致又分為：常溫粉碎法與低溫粉碎法。

2.1.1常溫粉碎法

常溫粉碎法是指在常溫下對廢舊橡膠用輻筒或者其他設(shè)備的剪切作用進行

粉碎的一種方法。常溫粉碎法的生產(chǎn)工序要緊為殂碎與細碎。通常分三個階段：

（1）首先將大塊廢輪胎橡膠破碎成50mm大小的膠塊。

（2）在粗碎機將上述膠塊再粉碎成20mm的膠粒,然后將粗膠粒送入金屬

分離機中分離出金屬雜質(zhì)，再送入風選機中除去廢纖維。

（3）再用細碎機將上述膠粒進一步磨碎后，經(jīng)篩選分級最后得到粒徑

4mm左右的膠粉。

工藝流程如圖7所示。

廢舊輪胎?清洗?切片?研磨?篩分?膠粉

圖7常溫粉碎法流程圖

常溫粉碎法要緊設(shè)備包含切割機、研磨機與振動篩等，生產(chǎn)車間如圖8所示。

圖8常溫粉碎法生產(chǎn)車間

常溫粉碎法通常不對輪胎橡膠做粉碎前處理，要緊依靠特殊結(jié)構(gòu)刀具的剪切

與研磨的撕扯力，因此生產(chǎn)的膠粉顆粒形狀不規(guī)則，表面凹凸，呈毛刺狀或者羽

狀。這種方法生產(chǎn)的橡膠粉表面比較粗糙，膠粉的粒徑較大。

研究還說明，此工藝路線中壓力、砂輪轉(zhuǎn)速、砂輪型號為影響膠粉性能的三

個要緊因素。要緊影響如下：

（1）通常應通過實驗探索有關(guān)制備工藝與最佳的工藝條件。在一定范圍內(nèi)

增大壓力能夠提高產(chǎn)率，針對不--致功率的設(shè)備，壓力值也不一致；

（2）砂輪轉(zhuǎn)速對產(chǎn)率影響顯著，對膠粉的粒度無明顯影響，增大砂輪轉(zhuǎn)速

能夠提高產(chǎn)率；

（3）砂輪的型號對產(chǎn)率與膠粉粒度的影響作用最大，選取顆粒越大的砂輪,

能夠提高產(chǎn)率，選取顆粒較小的砂輪能夠提高產(chǎn)品粒度。

2.1.2低溫粉碎法

低溫粉碎的基本原理就是利用冷凍使得橡膠分子鏈段不能運動而脆化，而易

于粉碎。先將廢舊橡膠在-195℃的低溫下進行冷凍脆化，然后再進行機械磨碎。

該方法比常溫粉碎法能夠制得粒徑更小的膠粉，生產(chǎn)的橡膠粉粒徑在50?80目之

間，具有貝殼狀的裂痕與光滑的表面。

低溫粉碎法有兩種，一是利用液氮作為冷凍介質(zhì)在低溫下進行冷凍粉碎；另

一種是就是空氣渦輪制冷直吹連續(xù)式速凍膠管技術(shù)。

目前，低溫粉碎法常用是在液氮冷媒作用下將橡膠冷凍至“脆化溫度〃加以

粉碎，生產(chǎn)的膠粉顆粒形狀規(guī)則，表面平滑，呈銳角狀態(tài)。

此外，烏克蘭國家科學院低溫物理工程研究所還發(fā)明了LN2冷凍粉碎廢舊輪

胎制作膠粉的方法。該法首先通過粉碎工序，馬上整條廢舊輪胎冷凍后將其粉碎,

使橡膠與鋼絲簾線與纖維簾線分離。此后，在LN2冷媒下磨碎。具體規(guī)模化生產(chǎn)

未見有關(guān)報道。

2.2助劑法

助劑法是將初步粉碎的橡膠粉放入液體助劑（比如水）中進一步處理的方法,

這種方法能夠得到40P500目的橡膠粉，膠粒表面沒有明顯撕裂狀，棱角比較圓

滑，表面呈微小的凹凸起伏毛刺狀態(tài)。常溫助劑法生產(chǎn)膠粉最具代表性的是英國

橡膠與塑料研究協(xié)會開發(fā)的膠粉助劑生產(chǎn)法。

該方法分三步進行：

（1）廢橡膠粗碎；

（2）使用化學藥品或者水對粗碎的膠粉進行前預處理；

（3）將預處理后的膠粉投入圓盤膠體磨粉碎成超細膠粉。

2.3其他工藝

近年來，由于常溫助劑法的復雜性，出于對微細膠粉的需求，科技人員對膠

粉制備方法不斷改進，有關(guān)的制備專利層出不窮，歸納起來總共有下列幾種。

（1）膠粉改性方法

?接枝方法

?互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)（IPN）法

?表面降解法

?低聚物活化（涂層活化）

?調(diào)整交聯(lián)體系

?氯化法

?其它活化法。

（2）膠粉改性專利

?水溶性液態(tài)橡膠發(fā)泡成型

?銷釘式冷喂料三復合液壓機頭

?一-種廢舊橡膠精細膠粉研磨機冷卻系統(tǒng)

?用于成型橡膠制品的脫模劑與潤滑劑

除此之外，近年來還出現(xiàn)了一些特殊的粉碎方法。

?俄羅斯羅伊工藝實驗室開發(fā)的利用臭氧處理回收廢舊輪胎。

?廢舊輪胎低溫熱解冷淬碎化。

?高壓爆破法。

?定向爆破法。

2.4廢輪胎膠粉不一致制備方法比較

目前，制備廢輪胎膠粉要緊有常溫粉碎法、低溫冷凍粉碎法與常溫助劑法,

三種方法的特點對比見表4o

表4三種廢輪胎膠粉的制備方法特點

制備方法工藝特點

設(shè)備簡單，工藝成本低，處理量大，但膠粉粒徑較大，要制造精細

淺粉難度很大，除此之外，有一個嚴重的弊端是這種工藝造成大量

的不可利用的廢品，如鋼絲胎圈的浪費，而且勞動強度也很大。因

常溫粉碎法

比，為防止鋼絲胎圈的浪費，先后公開了眾多專利來設(shè)計鋼胎圈的

抽出設(shè)備，然而實踐證明這些設(shè)備從工藝配套與經(jīng)濟觀點來看均不

有用。

需要冷凍介質(zhì)，增加了生產(chǎn)成本，但工藝簡單，無污染，產(chǎn)品粒徑

低溫冷凍粉碎法

較小，利用價值更大。

受化學溶劑的限制，很難形成大規(guī)模生產(chǎn)，且對環(huán)境與膠粉的物埋

常溫助劑法

性能影響較大。

三種方法制備的膠粉形狀與與瀝青的配伍性方面存在一定的差異，見表5。

由于常溫粉碎法生產(chǎn)的橡膠粉粒徑通常能夠滿足制作改性瀝青的需要，而且工藝

簡單，投資少，質(zhì)量容易操縱。因此，通常使用常溫粉碎法生產(chǎn)的橡膠粉來制備

膠粉瀝青。

表5三種工藝制備廢輪胎膠粉的特點

制備方法膠粉粒度制備的膠粉特點

制備的膠粉表面毛刺多、成羽狀的比表面大，活化能高，

常溫粉碎法50日下列膠粉更容易降解，達到穩(wěn)固分散所需要的時間較短，生

產(chǎn)橡膠瀝青具有更好的性能。

制備的膠粉盡管具有較大的比表面枳，在橡膠粉與瀝青

低溫冷凍粉碎之間能夠形成更大的膠結(jié)力，由于具有光滑的表面不易

50-200目

法與瀝青結(jié)合，又難以降解，無法制備穩(wěn)固分散的改性瀝

青，通常不用于改性瀝青。

制備的膠粉特性介于常溫粉碎法與低溫冷凍粉碎之間，

常溫助劑法200目以上

由于步驟比較復雜，價格昂貴，使用較少。

2.5小結(jié)

總而言之，對廢舊輪胎制備膠粉普遍產(chǎn)用的工藝為常溫粉碎法，此方法生產(chǎn)

成本較低，制備工藝簡單，且制備得到的膠粉對瀝青的改性效果較顯著；隨著膠

粉生產(chǎn)工藝的進展各類新方法相繼提出，要緊集中在對膠粉進行預處理及制備性

能優(yōu)異的膠粉材料，這些方法有待于生產(chǎn)的進一步驗證。

第三章廢輪胎膠粉表征及適用場合

廢輪胎膠粉是通過機械、化學、冷凍等方法將廢橡膠制品粉碎，形成具有一

定細度的膠粉粉末。根據(jù)用途與研究方向的不一致，能夠選擇直接利用或者改性

利用膠粉。膠粉的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)研究是其改性與應用的基礎(chǔ)，要緊包含膠粉的粒徑、

構(gòu)成與表面形貌等信息。

3.1顆粒粒徑及比表面

評價膠粉的要緊技術(shù)指標就是膠粉的粒徑，越小的粒徑膠粉則具有較大的比

表面積。通常使用羅太普篩分析方法或者超聲波顯微技術(shù)來測定膠粉粒徑，但隨

著儀器技術(shù)的進展，激光粒度分析儀使得粒度分析更為快速準確，檢測粒徑在

0.02?2000um。

表6為實測兩種不一致膠粉的粒徑與比表面積。從表中能夠看出常溫80目

的平均粒徑大于冷能200目膠粉的平均粒徑，而常溫80目比表面小于冷能200

目膠粉的比表面，即粒徑越小，比表面越大。

表6兩種不一致膠粉的粒徑與比表面積

膠粉種類D(0.l)/unD(0.5)/urnD(0.9)/umD(4.3)/um比表面//g,

常溫80目78.96127.117202.384134.8020.056

冷能200目33.75481.577159.75590.0790.106

作為生產(chǎn)使用的膠粉，除粒徑大小對材料性能產(chǎn)生影響外，粒徑的分布對材

料也有著不可忽視的影響，通常粒徑分布愈窄愈好。通過粒度測試，常溫80目

及冷能200目膠粉的粒徑及其分布分別如圖7所示。由圖比較可見常溫粉碎的膠

粉平均粒徑大于冷能粉碎的膠粉，但常溫粉碎膠粉的峰形相對而言較窄，因此其

粒徑分布也較窄。

求

年/

母

分布

及箕

粒徑

粉的

目股

200

冷酢

徑分布

粉的粒

一致膠

兩種不

圖7

貌

表面形

形態(tài)與

膠粉的

3.2