[转帖]二次原料橡胶新品——环保型母料、母胶及其生产技术

自由人物 · 发表于 2007-11-23 02:23:43

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在第三届轮胎资源循环利用论坛上的讲话

二次原料橡胶新品——环保型母料、母胶及其生产技术

   上海陈汇宏等

一、环保型母料、母胶新品开发源于用户及环境的和谐需求

若把天然橡胶、合成橡胶这些作为制备橡胶制品的一次原料用胶，那么，把用废的橡胶制品再回收，所制得到的再生胶、胶粉、胶粒等就可称之为二次原料橡胶。传统的二次原料橡胶产品中，最早生产且产量也最大的是轮胎再生胶，其次是胶粉、胶粒等。传统的二次原料橡胶产品的生产历史，其实就是一部生产者不断满足使用者及社会需求的历史，在这历史过程中，谁的产品满足使用者及社会的需求多，谁的产品就卖得俏，谁的效益就好！如，近年来市场上出现的精细胶粉、无臭再生胶、高强力再生胶等二次原料橡胶的新品种就是顺应了使用者要求二次原料橡胶要环保、要强力高的需求，这些新品的生产者在满足客户需求的同时，自身也取得了良好的经济效益。

二次原料橡胶的主要用户是橡胶制品业，那末橡胶制品业还有哪些需求，能成为我们二次原料橡胶生产企业新品开发的新风向标呢？另外，二次原料橡胶的什么新品能最大限度地涵盖下游用户各种需求呢？再有，在当今讲和谐发展，讲环保，讲循环经济的条件下，开发出的能最大限度地涵盖下游用户各种需求的所谓新品，又会否给上游的资源、生产环境等方方面面带来新的难题呢？

众所周知，从我们搞废轮胎循环利用的企业出发，看我们下游的用户即橡胶制品业，由于有了我们提供的再生胶、精细胶粉、无臭再生胶、高强力再生胶等诸多的二次原料橡胶产品，使其产品的配方成本下降了，胶料臭味减少或消除了，橡胶制品业的反映是很好；但我们还可以看到许多是乎与我们行业不相关的需求，譬如：

橡胶制品业中在其混炼工段的粉尘污染，已有了百多年的历史，至今还没有好的突破性解决方案！

橡胶制品业配料混炼时最怕使用的粉体中含有游离的水，但他们又希望粉体能合着水被掺入胶料，这样不但能减少许多粉体的干燥能耗，得到廉价粉体，同时也能减少粉尘飞扬性，但他们做不到！他们若这样做，则一定得不到合格的胶料；

橡胶制品业要求得到质优但价与煤焦油相当的油料做软化剂，但他们直接找不到这样的廉价资源；

橡胶制品业要大量使用碳酸钙、陶土等填料，但轻质碳酸钙生产会产生二氧化碳的温室气体，以开山为代价得到的重质碳酸钙、陶土等矿料也会带来山林植被的破坏；

橡胶制品业要用的填料，要求细于等于200目，若能再细则更好，加入胶料时要求吃粉快生热小，填料的pH值在5~9范围，比重要求小于等于2.7，等等；许多廉价或负价的工业渣料由于不能同时满足这些技术指标，致使工业渣料被成功开发且能用进橡胶制品业的产业化实例寥寥无几；……。

橡胶制品业中现存的这些是乎与我们行业不相关的需求，其实就是我们行业新品开发的新风向标！

我们通过许多的研究，发现在向橡胶制品业提供的二次原料橡胶产品中，只要增设废胶制成的环保型母料、母胶新品，就能解决和满足我们的橡胶制品业用户的这些困难和需求！

在二次原料橡胶产品生产企业看来，在我们使用的粉碎磨设备，高温罐设备操作时，加入粉体，加入含水粉体，都不会有大的技术困难；我们使用的工艺大都要经160℃以上的高温过程，这种高温过程为我们获得无臭、优质、廉价或负价的软化剂提供了工艺手段。

另外，经我们多年的研究、开发，也解决了种种工业渣料经改性后，大都能变成橡胶制品业的优质功能材料的理论及技术难问题。

再有，在由主要搞废轮胎循环利用的企业来生产橡、塑制品等行业作为原辅料使用的环保型母料、母胶产品, 是把下游用户的简单混炼掺合变为我们结合废胶的再生工艺过程，选择性配入下游工业想用但又无法直接使用的物料一起无害化地升值加工。在这一转变的商业开发中，我们加进了许多的技术创新元素，并对原料改性，产品及其应用，从制备工艺到生产设备都申请了国内外专利。这为在现今不断提倡创新和强化知识产权执法理念的大环境下，改变产品的无序竞争，加设了法律屏障。

二、环保型母料、母胶新品及其生产技术

接下来，再就环保型母料、母胶新品及其生产技术，作一简单的介绍。

所谓用废胶制成的环保型母料、母胶，它是一种含有从废橡胶制品中得到的，废胶粉占95%~5%，与5%~95%的再生助剂或称配合剂的物料所组成的混合物。这种混合物被制成呈糕粉状无飞扬性的物料称母料，经辊扎、螺杆挤捏加工制成的片、屑、粒、条状无飞扬性的物料称母胶；对此环保型母料、母胶产品再进一步细分，还可分出：细于等于100目的轮胎精细胶粉母料、母胶，细于等于60目且经塑化处理的轮胎精细胶粉母料、母胶，用5~30目胶粒、胶粉经塑化处理后制得的塑化母胶，富含氧化锌的塑化母料、母胶，富含炭黑的塑化母料、母胶，富含填料的塑化母料、母胶，富含颜料的各色塑化母料、母胶，富含阻燃剂的塑化母料、母胶，等等；所述的环保型母料、母胶以废胶粉占90%~70%或废胶粉占30%~10%两者为佳；它们以被制成无臭型者为佳；它们中所含的废胶，采用物性曲线外推法折算成国标再生胶测法，其强力保持率可控制在50%~90%范围，以强力保持率可控制在70~90%范围者为佳。

环保型母料、母胶制备技术的构思主要是：

1．利用脱硫罐、粉碎机等废橡胶再生处理设备，在废橡胶再生处理过程中将下游橡胶制品业必需用及的各种粉体等物料与被处理的废胶相混；
  2．利用脱硫罐的高温条件，可直接使用受热后会出油或/和软化剂的含油或类似油类物料，以省去高温熬制等操作；
  3．利用废橡胶再生处理可加水的特点，直接使用含水粉体，以省去沉淀法所得的粉体材料的干燥能耗；
  4．对飞扬性粉体，可整包装加入脱硫罐，利用脱硫罐的高温，脱去飞扬性粉体的外包装，利用脱硫罐的有水条件，使粉体润湿，使其失去飞扬性；

5．利用粉碎机好吃硬的特点，直接拌喂以辅料粉体或/和辅料粉体的粉碎加工前的物料，以省去粉碎法所得辅料粉体的粉碎加工；
  6．加入母料、母胶中，主要作为填料利用的工业渣料，在加入过程中，还可对渣料进行改性，以满足橡胶制品业对填料的种种要求；

7．可以把环保型母料、母胶按其使用功能，分别配制成含补强剂、填充剂、硫化活性剂等类别的母料、母胶，每类环保型母料、母胶又可按其组分的相对含量，配得差异尽可能大些，以使环保型母料、母胶产品在下游应用时，能具有较大的组合变化范围；

8．在环保型母料、母胶的制备工艺中，重点对废橡胶的碳~碳链采取保护、接枝、定向重排等技术措施，以使再生后的橡胶烃物性保持率尽可能地高；

9．在环保型母料、母胶的配方中摒弃煤焦油、松焦油、芳烃油、妥尔油、橡胶热裂解油、塑料热裂解油、420等污染性配合剂入方。

环保型母料、母胶制备方法的总体框架是：物料的处理至少采用如下的步骤（1）或步骤（1）和步骤（2），其中：

步骤（1）系将已脱除了钢丝等杂志的粒度为5目左右但粗于80目的废橡胶的屑、粒、粉与再生助剂组按比例混合后，置于加工机械中，进行包括混合、粉碎、筛分、加热、溶胀以及捏炼、压片、造粒等的无害化再生加工过程的一种或一种以上的组合处理,得到塑化橡胶粉母料、母胶，或得到95%以上粉体粒度细于等于80目的精细胶粉混合物，未过80目筛的物料可经粉碎等加工机械中再行处理；

步骤（1）的处理工艺条件，包括：操作温度为室温~240℃；操作压力为常压~3.5MPa；借助再生助剂组物料调控物系的pH值，使物系的pH值稳定在5~9；以重量百分比计的物料比为：废橡胶占95%~70%，再生助剂组占5%~30%；在上述工艺条件下，完成步骤（1）所讲的再生处理加工后，得到一类废橡胶含量为95%~70%的母料、母胶中间产物或最终产品；

步骤（2）系将步骤（1）所得的中间产物与配合剂分别按比例称量后一起置于混合等机械中,通过搅拌或再经捏合、混匀、压片、造粒等处理后,得到废橡胶含量相对较少的母料或母胶的最终产品;

步骤（2）的处理工艺条件包括：操作温度为室温~180℃；操作压力为常压~0.1MPa；配合剂以重量计的物料比: 取步骤（1）所得中间产物适量，再加入配合剂，使物料中的辅配物，即配合剂包括步骤（1）所得中间产物所包含的再生助剂组物料共占多于5%~95%;在上述工艺条件下,进行加工处理，得到另一类废橡胶含量为少于95%~5%的母料或母胶的最终产品。

加工中用及的再生助剂组、配合剂,包括临时配制的或/和经预先加工成的独立助剂组类物料都可作为产品；所说的再生助剂组，具体地说，再生助剂组物料包括:

（1）必需组分，易于被粉碎或/和液化的辅料：

5.3~43份/100份，以废橡胶重量基准计；

（2）选加组分，高分子物料或/和乳液状的活性单体：

0~15份/100份，以废橡胶重量基准计；

（3）选加组分，抗摩擦润滑剂类物料：

0~10份/100份，以废橡胶重量基准计；

（4）选加组分，无臭的断硫键类物料：

0~5份/100份，以废橡胶重量基准计；

（5）选加组分，保碳链类物料：

0~5份/100份，以废橡胶重量基准计。

在步骤（1）加入的再生助剂组各类物料之和量为：5.3~43份/100份，以废橡胶重量基准计；

所说的配合剂,其主要成分为粉末辅料或/和无臭的软化剂类物料, 两者之和占配合剂总量的80~100%,以及根据下游工业加工需要,加入占配合剂总量的20~0%的一种或一种以上的功能性物料,所说的功能性物料同再生助剂组中所说的高分子物料或/和乳液状的活性单体，抗摩擦润滑剂类物料，无臭软化剂类物料，无臭的断硫键类物料，抗氧保碳链类物料。

所述的再生助剂组及配合剂可经预先加工成独立的助剂类产品。

所说的加工机械，是指如下设备的一种或一种以上的组合：

水或水油法再生橡胶工艺中使用的搅拌脱硫罐，或油法再生橡胶工艺中使用的动、静脱硫罐，或常温粉碎法制胶粉工艺中使用的粉碎机，或弹性体加工中使用的开炼机、精炼机、密炼机、挤出机、搅拌混合机等单元设备。

三、二次原料橡胶的新品——环保型母料、母胶的应用

母料、母胶的应用至少包括如下方向:

1.用在橡、塑制品等行业，可减少或消除配料、混炼、硫化时的粉尘、烟气污，可使制品在大份额地使用回料后，仍有良好的性价比；

2.可作为低品性的废橡胶再利用于制品业的产品载体；

3.可使多个行业的多种大吨位的废弃物得到协同升值再用；

4.增设了粉体材料无尘化进入橡、塑制品业的新渠道。

在橡胶制品配方中具体使用由废橡胶制成的母料、母胶时，只需将原配方中的含再生胶、胶粉、氧化锌、氧化镁、软化剂、炭黑、填料、颜料、固体阻燃剂等组成的物料集合，用含有相应组分，含量一高一低的一对或一对以上的母料、母胶，经简单的组合，就能得到与原配方相同或相近的配方，譬如：

从某一橡胶制品的配方中归纳出如下有臭、有粉尘污染的物料集合为：

再生胶（臭)                      100

氧化锌（粉尘）                   0.96

硬脂酸                            0.55

C5树脂                            2.73

古马龙树脂                         3.64

松焦油(臭)                         4.27

石蜡                               0.49

煤矸石粉(粉尘)                   16.36

陶土粉(粉尘)                      9.09

碳酸钙(粉尘)                      7.27

合计（份）：                      145.36，

（其中含胶粉约59.16~60.53%）；

现可采用如下所示用废橡胶等所组成的母料、母胶来替代，其物料集合为：

废  橡  胶：废橡胶轮胎胶粉粒（5~30目）                   88

再生助剂组：氧化锌                                     0.96

断硫键类物料                               0.4

硬脂酸                                  0.55

石蜡                                     0.49

保碳链类物料                            1.10

古马龙树脂                               3.64

C5树脂                                  2.73

植物仁（以固形物计）                         12

某工业渣泥(尚含油20%)                   21.35

某厂排弃的渣泥复合改性物（含固60%，干基计） 11.37

合计（份）：                         142.59，

此物料集合中，含胶粉约61.72%，物系的pH在7~9范围；

也可采用如下所示的两组用废橡胶所组成的母料、母胶，然后通过两者的再组合来替代，其物料集合为:

含废橡胶较多的上限配合料（A组）,

废橡胶:轮胎胶粉粒（5~30目）                               88

再生助剂组:氧化锌                               0.96

断硫键类物料                                     0.4

硬脂酸                                        0.55

石蜡                                           0.49

保碳链类物料                                  1.10

古马龙树脂                                     3.64

C5树脂                                        2.73

植物仁（以固形物计）                            12

合计（份）：                                  109.87，

A组物料集合中，含胶粉约80.09%；

含废橡胶较少的下限配合料（B组）,

废橡胶：轮胎胶粉粒（5~30目）                                  88

再生助剂组：氧化锌                                  0.96

断硫键类物料                                        0.4

某厂排弃的渣泥复合改性物（5目左右，含固90%，干基计）  300

合计（份）：                                  389.36，

B组物料集合中，含胶粉约22.26~22.60%，物系的pH在7~9范围；A组可采用再生胶的动态罐、精炼机、挤出机、密炼机等处理得到，B组可采用粉碎机、二辊开炼机等处理得到；然后通过两者：

A组（含胶粉约80.09%）、B组（含胶粉约22.26~22.60%）的不同重量比的再组合，得到胶粉含量在：少于80.09%、……、59.16~60.53、……至多于22.26范围的各种物料集合；

也可以用含硫化活性剂（如氧化锌等）、补强剂（如炭黑等）、填料（如陶土、轻钙等）功能性粉末辅料以及软化剂等也相差甚远的多个环保型母料、母胶，通过解多元一次方程组，来配得一系列诸料含量介于多个母料、母胶之间的无臭、无尘物料集合，用其来替代一系列某原配方中的有臭、扬尘的物料集合；本技术所述用环保型母料、母胶新品来替代一系列某原配方中的有臭、扬尘的物料集合，其母料、母胶新品的物料组分，可与被替代的一系列某原配方中的物料组分不同，但须控制调整其配于总料方中后，新方的综合物性以不低于某原配方的为佳，所述的控制调整，在座的橡、塑制品业的配方工程师都明了其技术含义。

用户通过使用含有粉体的环保型母料、母胶，避免了粉尘的污染；由于我们在生产环保型母料、母胶时，使用的粉体、软化剂等物料没有像橡胶制品业在市场上所购买的粉体、软化剂等那样的加工深度，再加上相关企业的合资联手，所以加工好后，母料、母胶中的粉体、软化剂等物料的价格不会高于市场价；另外，我们在制备环保型母料、母胶的工艺操作中，注意采取了断硫键保碳键的工艺方针，母料、母胶中的橡胶烃不会因（被粉体、软化剂等物料稀释）后含量少，而使所含的橡胶烃质量变坏。

所以在橡胶制品业中推广使用由废橡胶制取的环保型母料、母胶新品，不但能解决百多年的粉尘污染难题，同时又能得到质量优，价不高的配方胶料。

由于环保型母料、母胶新品在其产品中设置了废胶的低含量区间，这就为低品性的废橡胶得到商业化再利用找到了渠道。

由于环保型母料、母胶新品在其产品中可用及工业渣料，采取了无污染工艺方案，摒弃了煤焦油等污染性软化剂，所以新品生产与再生胶比较，不但消除了污染，还携带其它大吨位工业渣料高值循环利用。

所以用由废橡胶制取的环保型母料、母胶新品，它是我们搞废轮胎等废橡胶循环利用的企业与橡胶制品业衔接的最佳产品形态，它可又是搭载其它工业链中的粉体、以及废渣料被资源化、无尘化合理进入橡胶制品业之门的载体；母料、母胶新品又对废轮胎等废橡胶的资源化地位赋予了新的更高含意。

四、结语

二次原料橡胶的新品——环保型母料、母胶及其生产技术，其提出的时间还不长，产品产业化实施工作还刚刚开始，其工艺设计的超前理念和产品优势整在被越来越多的同仁所认可，为此产品及技术的推出，本技术的最先合作者——“虹磊”公司也正在与我们一起配套制定《环保型二次原料橡胶》的企业标准；另外，本产品的工艺设计方案应用于废塑料，也获得了同样的成功，专利的申请也已在今年的3月初获得中国专利局的受理。

我们相信，在包括在座的各位领导、行业协会的专家、企业家的关心、参与和帮助下，环保型母料、母胶及其技术这一二次原橡料胶行业园中的新品种子，一定会在企业的园地里开花结果。

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