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再生胶是指废旧橡胶经过粉碎、加热、机械处理等物理化学过程,使其弹性状态变成具有塑性和黏性的、能够良硫化的橡胶。再生胶组分中除含有橡胶烃外,还含有像炭黑、软化剂和无机填料之类的配合剂,它的特点是具有高度分散和相互掺混性。再生胶有很多优点:1.有良好的塑性,易与生胶和配合剂混合,节省工时,降低动力消耗;2.收缩性好,能使制品有平滑的表面和准确的尺寸;3.流动性好, 易于制作模型制品;4.耐老化性好,能改善橡胶制品耐自然老化性能;5.具有良好的耐热,耐油和耐酸碱性;6.硫化速度快,耐焦烧性好。由于再生胶的优点很多,所以一直以来,生产再生胶是利用废旧橡胶的主要方向。
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(一)再生机理6 I4 j" D8 Q) T# [+ O
生产再生胶的关键步骤为硫化胶的再生。硫化胶的再生习惯上称为“脱硫”,是一个与硫化相反的过程。硫化胶再生机理的实质为:硫化胶在热、氧、机械力和化学再生剂的综合作用下发生降解反应,破坏硫化胶的立体网状结构,从而使废旧橡胶的可塑性得到一定的恢复,达到再生目的。再生过程中硫化胶结构的变化为:交联键(S—S、S—C—S)和分子键(C—C)都部分断裂,再生胶处在生胶和硫化胶之间的结构状态。其结构的用以下假定反应式说明:
. j' V( @( _6 P9 L- ](C5H8)3S (C5H8)6 → (C5H8)3S (C5H8)6 + (C5H8)3+ (C5H8)3→ (C5H8)3S (C5H8)6
) L0 T* Q! j$ l1 d; ]7 d) O这说明硫化胶经过再生,分解为含有硫黄的橡胶的部分和不含硫黄的橡胶分子部分。其中前者(C5H6)3S (C5H8)3占51.65%,后者(C5H8)6占48.35%,这一组成已被实验证明。
6 g3 }1 l3 n \* b" ^$ p" r 在生产新轮胎时,可投入少量的再生胶作为原料。最近有研究报告指出,将废轮胎碎屑经过一个四步的脱硫过程使其脱硫,然后将其重新硫化,可得到具有适当物理性质的材料,再与天然橡胶或其他橡胶掺混调和后,可以制成具有良好物理性质的低价橡胶制品。6 I3 f! H8 B2 p; F v* K( x
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(二)生产工艺! N6 C$ B, I3 u6 k
再生胶的生产工艺主要有油法(直接蒸汽静态法)、水油法(蒸煮法)、高温动态脱硫法、压出法、化学处理法、微波法等。但应用的原理基本上是水法和油法。我国现在主要应用的再生胶的制造方法有油法、水油法和高温动态脱硫法,主要流程、方法特点及部分设备简述如下。
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' A+ C! ~: \: Z% K5 M1 M, }1、 油法流程
* h$ M8 T; x8 p+ F 废胶—切胶—洗胶—粗碎—筛选—纤维分离—拌油—脱硫—捏炼—滤胶—精炼出片—成品。该法的特点是工艺简单,厂房无特殊要求,建厂投资低,生产成本少,无污水污染。但再生效果差,再生胶性能偏低,对胶粉粒度要求小(28~30目),适用于胶鞋和杂胶品种及小规模生产。
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2、 水油法流程! `2 F$ @$ e: W
废胶—切胶—洗涤—粗碎—细碎—筛选—纤维分离—称量配合—脱硫—捏炼—滤胶—精炼出片—成品。该法的特点是工艺复杂,厂房有特殊要求,生产设备多,建厂投资大,胶粉粒度要求较小,生产成本较高。有污水排放,应有污水处理设施。但再生效果好,再生胶质量高且稳定,特别对含天然橡胶成分多的废胶能生产出优质再生胶。适用于轮胎类、胶鞋类、杂胶类等废胶品种和中大规模生产。3 E, X3 h* ?" G9 T- b% W6 K6 i( B% ~
; W2 q0 q9 x) H* I! H i" I3、 高温动态脱硫法
4 n/ k9 W4 {: K# f I% O. W+ K 废胶不需粉碎得太细,一般20目左右即可。使用胶种广,天然橡胶、合成橡胶均可脱硫,且脱硫时间短,生产效益好。纤维含量可达10%,高温时可全部炭化。没有污水排放,对环境污染小,再生胶质量好,生产工艺较简单等。但设备投资较油法大,脱硫工艺条件要求严格。适合于各种废胶品种和中大规模生产。 " ~) D* Q1 @2 B) x5 J( j& n
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为了提高再生胶质量,降低能耗,提高经济效益和社会效益,再生胶生产的新工艺不断出现。如美国发表了微波脱硫法专利和低温相位移脱硫法专利,瑞士发表了常温塑化专利等。我国出现了综合利用废橡胶生产亚生橡胶的新工艺。这种工艺的最主要的特点就是不需要用油,对环境的污染小,工人劳动环境好。该工艺生产的产品亚生橡胶为高弹体物料,它不发生“可逆反应”,亚生橡胶中没有大分子链段,比新原料的生橡胶要低一等,有较强的后愈性。很多国家对废旧合成橡胶的再生利用都十分重视。美国对硅橡胶进行蒸汽粉碎法处理,可得到再生硅橡胶,作为填料,减少硅橡胶配方的成本。得到的胶料有优秀的抗老化性能,并能保持硅橡胶的原有的杰出电性能,硅橡胶的价格昂贵,而再生硅橡胶的价格较低,能够推广使用。
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