杂品再生胶是什么?有什么用途?
杂品再生胶是什么?有什么用途?
再生橡胶(reclaimed rubber):以橡胶制品生产中已硫化的边角废料为原料加工成的、有一定可塑度、能重新使用的橡胶。简称再生胶。
《化工辞典》对再生胶的定义是:废旧的和磨损的橡胶制品以及生产中的废料经过处理再生而得的橡胶。而硫化胶粉就是硫化过的橡胶制品经过粉碎或碾磨等加工程序,使原橡胶制品成为粉末状的产品。
按所用废胶不同,再生胶分为外胎类、内胎类、胶鞋类等。再生胶能部分地代替生胶用于橡胶制品,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。
再生过程是废胶在增塑剂(软化剂和活化剂)、氧、热和机械剪切的综合作用下使硫化橡胶的部分分子链和交联点断裂的过程。软化剂起膨胀和增塑作用,常用的有煤焦油、松焦油、石油系软化剂、裂化渣油。活化剂能缩短再生时间,减少软化剂用量。常用的活化剂为芳香族硫醇及其锌盐和芳香族二硫化物。再生胶生产过程包括粉碎、再生(脱硫)和精炼3个工序。
除这种传统的再生方法,正在开发将废胶冷冻粉碎,制成不同颗粒大小的橡胶粉,直接用作橡胶填料的利用废胶新方法。
我国橡胶资源匮乏,近70%需要进口。当年,我国发展再生胶的初衷就是为了弥补橡胶资源的不足。依据我国橡胶资源现状,以3吨再生胶替代1吨天然胶的现实仍将延续。新中国成立以来,废橡胶利用行业回收利用废橡胶1600多万吨,累计为社会创造产值300多亿元,节约橡胶500多万吨。应该说,再生胶和硫化胶粉在解决“黑色污染”和发展橡胶工业的循环经济中功不可没。
但近几年,社会上曾流行过“再生胶是夕阳工业,硫化胶粉是朝阳产业”的说法,后来又有“再生胶生产因为存在二次污染,目前已被发达国家淘汰”的报道不断见诸报端,并以此为依据说明我国废橡胶综合利用仍以再生胶为主是落后的体现,提出国家应该限制再生胶发展。其实,这些看法和报道并不符合我国废橡胶综合利用的现状。
首先,发达国家并不是因为无法解决二次污染而不生产再生胶。1991年,国内废橡胶行业赴欧洲考察技术时,德国WMG集团就欧洲再生胶生产形势及发展趋势明确表态:由于欧洲再生胶的价格与生胶相差不多,因而销路很少,所以除少数几家公司外,其余厂家均已停产。再生胶生产在欧洲的衰退,迫使欧洲废橡胶利用转向燃料焚烧和粉碎加工硫化胶粉生产胶块、胶板。由此可见,发达国家不生产再生胶,并不是因其污染和技术落后,而是市场和价格的原因。除此之外,还有另一个重要因素,即发达国家已经淘汰了生产再生胶的主要原料尼龙斜交胎,转而生产和使用钢丝子午胎。
其次,从再生胶的作用看,再生胶是橡胶工业的主要原料之一,不仅具有良好的工艺性能,而且有较好的物理机械性能,可以根据橡胶烃和其合成胶成分的恢复含量分别替代部分天然胶和合成胶。我国目前已可以根据废橡胶的橡胶烃和不同的合成胶成分,分别生产出轮胎再生胶、胶鞋再生胶、杂品再生胶、浅色再生胶、彩色再生胶、无臭味再生胶、乳胶再生胶、丁基再生胶、丁腈再生胶和三元乙丙再生胶等,用于替代不同类型的橡胶满足橡胶工业的需要。
此外,硫化胶粉添加在轮胎中,可产生空气通道的作用,减少轮胎在运行中产生的热量,延长轮胎使用寿命。在鞋底中添加硫化胶粉,可以改善鞋底的曲挠性。试验证明,不加硫化胶粉的鞋底经2万次曲挠就会断裂,而加了硫化胶粉的鞋底经4万次曲挠也不会断裂。硫化胶粉应用在公路铺设中,与沥青混合可以改变沥青性能,对沥青路面进行改性,避免路面产生软化流淌和严寒龟裂及降低噪音等良好效果,而不加硫化胶粉改性的一般沥青路面,夏天高温易软化流淌,冬季严寒易龟裂。发达国家应用硫化胶粉已有几十年,广泛用于运动场、游戏场、地铁、机场、屋顶等领域,并与其他材料混合制造各种建筑用胶板等,但其最大的用途还是公路铺设。但在我国,胶粉的应用局面尚未打开,目前主要的用途仍局限于橡胶制品行业,这种状况亟须改观。
根据国情,再生胶目前仍是我国废橡胶利用的主要途径,占全国废橡胶利用总量的90%;硫化胶粉应用领域仍在开拓中。随着我国轮胎子午化率快速提高,废斜交胎将会越来越少,必将迫使再生胶生产走向萎缩。届时,生产成本较低的硫化胶粉将成为废橡胶综合利用的主要途径。
什么是丁基胶
丁基橡胶是合成橡胶的一种,由异丁烯和少量异戊二烯合成。制成品不易漏气,一般用来制造汽车、飞机轮子的内胎。
丁基橡胶是异丁烯和异戊二烯的共聚物,它在1943年投入工业生产。
丁基橡胶的最大优点:
气密性好。它还能耐热、耐臭氧、耐老化、耐化学药品,并有吸震、电绝缘性能。
缺点:
硫化慢,加工性能较差。
主要用途:
制作各种轮胎的内胎、无内胎轮胎的气密层、各种密封垫圈,在化学工业中作盛放腐蚀性液体容器的衬里、管道和输送带,农业上用作防水材料。
2005年,我国丁基橡胶消费量近15万吨,国产丁基橡胶不足3万吨,80%依靠进口,从1999年至2004年,进口量年均增长率达26.9%。由于,国际石油市场价格不断上升,丁基橡胶价格也不断攀升。近几年来丁基橡胶的价格由15000元/T左右,上升呈现在的32000元/T以上。而丁基橡胶制品的价格虽然有所上升,但整体算价格上升幅度不超过30%,远远赶不上丁基橡胶价格成倍的上升。所以很多使用丁基橡胶的企业把目光转向了丁基橡胶的最佳替代产品——丁基再生橡胶。
丁基再生橡胶除了类似原聚合物的性能之外,还具有某些特殊的配合优点,如改善尺寸稳定性,升热性较低,减少焦烧。气密性同原丁基橡胶一样,比其它合成橡胶更好地保留原生胶的各种性能,所以丁基再生胶的经营良好,是制造轮胎内胎最佳选择材料。丁基橡胶中含有少量的异戊二烯,故其不饱和度较低,其硫化胶耐老化性能非常优良,这说明其很耐氧化,经试验也证明,废硫化丁基橡胶再生时,氧起的作用很小,所以再生脱硫比天然橡胶困难。
目前国内丁基再生胶的生产工艺有六七种之多,主要有蒸煮法、炒制法、挤出法、微波法、辐射法、高温连续催化法、化学机械法等,但无论采用何种方法,目的是采用最经济、最科学的方法把废丁基橡胶由网状结构变成线型结构。
随着我国轮胎工业快速发展,丁基橡胶消费量快速上升,特别是子午线轮胎的快速发展,加上国家《医用瓶塞丁基化》标准出台,国家提出轮胎内胎丁基化,国内外市场对丁基橡胶的强劲需求,促进了丁基再生胶的发展。但由于国内丁基再生胶的生产原料紧缺,废丁基内胎由前年的2000元/T多,上涨到目前的6100元/T左右,废胶囊由800元/T左右上升到目前3800元/T左右,医用瓶塞由1000元/T左右上升至目前2000元/T左右。丁基再生胶价格虽有上升,但赶不上废丁基胶涨价幅度。所以造成很多丁基再生胶厂家由高利变成微利或无利可图。分析其原因主要是生产工艺方法落后,生产的丁基再生胶物性指标过于低下,只能低价卖,但生产厂家无利可图,而且浪费了大量的宝贵资源。
传统的脱硫方法目前在国内比较盛行,大多厂家选用的是动态罐脱硫、或者火烧炒罐脱硫,上述两种方法的缺点是:动态脱硫,只是提供了高温高压的脱硫条件,脱硫时间长,还需要加入价格昂贵的软化助剂,关键的是不能对脱硫原料进行摩擦挤压。所以会造成原料表面焦化、碳化,而原料的内部不能脱透,造成产品表面有没有解聚的颗粒存在,影响了产品质量。火烧炒罐由于不能准确控制温度,碳化和焦化现象比动态脱硫还严重,所以产品的物性指标也不理想。以上两种脱硫方法的最大问题是产生大量的废汽二次污染。捏炼法脱硫的优点
一、不使用价格昂贵的助剂,必要时为获得比较低的门尼粘度只需加入部分软化剂(机械油)。
二、设备投资少,一台日产7~8吨丁基再生胶的脱硫专用捏炼机,一次性投资只需17万元。只需配一台1.63空压机即可。
三、温度控制准确,为获得最佳的门尼粘度,只需调整捏炼机的温度即可。门尼粘度ML(1+4)100℃可在40~60之间任意调整。
四、拉伸强度等物性指标损失小。加工前对所使用的废胎进行随机抽样,测出平均值。加工后的再生胶拉伸强度值,比加工前的平均值只下降了0.3~0.5MPa。这是其它脱硫方式所无法比拟的。捏炼法脱硫的温度控制丁基再生胶的原材料的来源广泛,参差不一,就以丁基废内胎而言,最高的拉伸强度能达到10MPa以上,最低的只有6.3MPa,所以比重也不同。
经过长期的观察试验,强度高、比重轻的临界温度低。反之临界温度高,丁基胶含量的高低决定脱硫临界温度的高低。每批原材料进厂后一定要对原料的扯断强度或者比重进行随机抽验,然后根据实际数据计算出脱硫温度(即临界温度)。丁基胶囊等丁基原材料,因不是硫磺硫化体系,而是树脂硫化体系或氯化亚锡硫化体系,脱硫温度相对要高。温度对门尼粘度的影响丁基再生胶的质量好坏,其第一项物性指标是门尼粘度,然后才是拉伸强度及拉断伸长率。
目前因为国内生产大型号丁基内胎的企业所使用的丁基再生胶门尼粘度要求是ML(1+4)100℃ 55±5,而生产自行车、摩托车等小型内胎的企业所要求的门尼粘度是ML(1+4)100℃45±5,某些特殊企业甚至要求门尼粘度ML(1+4)100℃ 40以下。门尼粘度高拉伸强度也高,但工艺性不好,门尼粘度低拉伸强度也低,但工艺性好。
所以在捏炼法脱硫时,为了保证强度指标,降低门尼粘度,可加入软化剂(机械油)调整门尼粘度。临界温度及热氧化控制丁基橡胶属人工合成胶,所以在用捏炼法脱硫时控制好临界温度很关键,当原料在捏炼机里经过摩擦,挤压升温至临界温度时,已经完成了溶胀、活化、机械解聚等过程,然后是热氧化过程,如果不能及时降温,中止热氧化过程胶料将被焦化和碳化,所以控制临界温度并及时中止热氧化过程至关重要。
必须及时投入开炼机进行降温。控制污染的方法捏炼法脱硫丁基再生胶的生产过程只是在临界温度时,产生少量的雾化烟气。在捏炼机上方安装集气罩,用风扇送入水幕冷凝除烟装置,完全可以做到无害排放。冷凝水可以循环使用,水中所含的漂浮物可以捞出制做软化剂或做燃料。