( 1 昆明學(xué)院，云南昆明，650214)

( 2 云南先進(jìn)彈性體產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究院有限公司，云南昆明，650032)

1. 前 言

廢舊輪胎裂解再資源化利用是目前解決廢舊輪胎的污染與資源問題的有效途徑之一。其中裂解產(chǎn)生固相炭渣主要成分為含炭材料重量占比達(dá)35%。若將其進(jìn)一步深加工生產(chǎn)作為替代炭黑再利用，碳排放可比傳統(tǒng)炭黑生產(chǎn)降低在80%左右減碳效果顯著。據(jù)統(tǒng)計(jì)世界炭黑的消費(fèi)量的89.5%都用于橡膠工業(yè)，而其中輪胎用炭黑占比量67.5%。傳統(tǒng)炭黑生產(chǎn)是一個(gè)高能耗、高污染行業(yè)，尋找節(jié)能減碳可持續(xù)炭黑替代品是橡膠工業(yè)目前主要關(guān)注的問題。另一方面，國家能耗限額新標(biāo)準(zhǔn)GB 29449-2024《輪胎和炭黑單位產(chǎn)品能源消耗限額》的實(shí)施，對(duì)輪胎和炭黑的能耗提出更高要求。因此廢舊輪胎裂解炭黑的利用對(duì)橡膠工業(yè)節(jié)約資源、保環(huán)境保護(hù)和減少碳排放具有現(xiàn)實(shí)意義。

2 . 廢輪胎裂解炭黑的 利用方 向

2 . 1 橡膠 用炭黑利用方向

廢舊輪胎裂解炭黑盡管其補(bǔ)強(qiáng)性能不如傳統(tǒng)的橡膠炭黑，但可通過與橡膠配方與工藝調(diào)整應(yīng)用于各種橡膠制品，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)與環(huán)保平衡。廢舊輪胎裂解炭黑及其改性裂解炭黑可應(yīng)用到除要求耐磨性高的胎面膠料之外的各種部件膠料中。如廢舊輪胎裂解炭黑在汽車輪胎的胎體膠、胎側(cè)、簾布膠中等量或者部分替代傳統(tǒng)橡膠用N660炭黑。而對(duì)于一些低速輪胎，如力車輪胎、工程輪胎等則還可在各部膠料中部分替代橡膠炭黑來應(yīng)用;對(duì)膠料的物理性能沒有發(fā)生明顯的變化。又如在輸送帶和膠管中用裂解炭黑部分替代配方中的N660后，其在對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響不大，可以降低生產(chǎn)成本。由于各種橡膠制品的性能要求與使用條件不同，在產(chǎn)品裂解炭黑的應(yīng)用上，要從各種配合劑的搭配優(yōu)選來選擇和添加使用裂解炭黑。

2 . 2 色素炭黑利用方向

色素炭黑根據(jù)產(chǎn)品炭黑的著色能力，通常分為高色素炭黑，中色素炭黑和低色素炭黑。廢舊輪胎裂解炭黑作為色素炭黑替代品主要應(yīng)用于涂料、油墨和塑料黑色母中。廢舊輪胎裂解炭黑著色劑的色相一般呈藍(lán)色相，其有增強(qiáng)高色度視覺的優(yōu)勢(shì)，通過加工處理表現(xiàn)為良好的產(chǎn)品使用性和經(jīng)濟(jì)性。在涂料、油墨工業(yè)中廢舊輪胎裂解炭黑作為色素炭黑生產(chǎn)黑色涂料、油墨或作調(diào)色替代傳統(tǒng)色素炭黑使用。炭黑在塑料中作為著色劑主要是用于生產(chǎn)黑色塑料或用于調(diào)色，塑料黑色母粒是炭黑著色最常用形式的高濃度著色劑。廢舊輪胎裂解炭黑在造紙染色、建材混凝土行業(yè)方面可作為黑色顏料用著色劑，如在種果樹包裝用的果袋紙中(雙色面)的黑色面著色紙、混凝土著色的透水磚染色著色著色應(yīng)用。

2 . 3 瀝青改性 利用方向

在瀝青材料中添加廢舊輪胎裂解炭黑改性，對(duì)瀝青的粘彈性、耐磨性及強(qiáng)度都會(huì)有所改善，從而提高公路路面的使用性能。與普通瀝青材料相比，添加5-10%廢舊輪胎裂解炭黑后的改性瀝青,可抑制路面升溫時(shí)的硬度下降軟化，提高抗紫外線老化性能，耐龜裂性、耐疲勞性、導(dǎo)電性以及耐磨性都可以全面提高。又如在聚合物SBS改性瀝青材料中添加廢舊輪胎裂解炭黑炭黑可以提高改性瀝青的停放穩(wěn)定性，防止瀝青的混溶停放分層，同時(shí)足可提高改性瀝青的彈性回復(fù)性。改性瀝青添加廢舊輪胎裂解炭黑應(yīng)用可克服傳統(tǒng)炭黑改性瀝青成本偏高應(yīng)用受限的不足，廢舊輪胎裂解炭黑是一種道路改性瀝青應(yīng)用中的性價(jià)比優(yōu)良添加劑，經(jīng)濟(jì)環(huán)保性優(yōu)良，值得在公路改性瀝青中進(jìn)行推廣應(yīng)用。廢舊輪胎裂解裂解炭黑由于其獨(dú)特的使用性能以及成本優(yōu)勢(shì)，作為瀝青改性材料應(yīng)用中具有良好的應(yīng)用前景。

2 . 4 活性炭 利用方向

由于活性炭其高度的孔隙結(jié)構(gòu)、大比表面積和高吸附性被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、廢水廢氣處理等方面。廢舊輪胎裂解炭黑裂解炭黑只要經(jīng)過一定方法進(jìn)行改性和活化處理，便可制成工業(yè)活性炭的替代產(chǎn)品。廢舊輪胎裂解炭黑可采用化學(xué)、物理化學(xué)和氣體活化等多種方法活化制作污水處理工業(yè)用活性炭。根據(jù)廢舊輪胎裂解炭黑的基本特點(diǎn)，用改性活化方法處理裂解炭黑使其表面孔隙大小分布及比表面積達(dá)到工業(yè)活性炭的要求利用。如廢舊輪胎裂解炭黑通過用硫酸和氫氧化鈉改性處理后制備的活性炭，然后再進(jìn)行碳化、活化反應(yīng)制成工業(yè)活性炭，其可用于處理工業(yè)廢水具有較好的處理應(yīng)用效果，可以替代高價(jià)格的工業(yè)活性炭降低使用成本，實(shí)現(xiàn)了廢舊輪胎裂解炭黑的高值化利用。

2 . 5導(dǎo)電炭黑 利用方向

導(dǎo)電炭黑是炭黑三大種類之一(即橡膠炭黑、色素炭黑及導(dǎo)電炭黑)，由于其獨(dú)特的導(dǎo)電性能和良好的性價(jià)比，廣泛應(yīng)用于各種導(dǎo)電材料和防靜電制品。廢舊輪胎裂解炭黑由于具有賦金屬的導(dǎo)電特性，為導(dǎo)電性的改變可能會(huì)起到一些積極貢獻(xiàn)作用。廢舊輪胎裂解炭黑的生產(chǎn)過程與材料性能與導(dǎo)電炭黑產(chǎn)品相近，可以通過對(duì)廢舊輪胎裂解炭黑提純、改性并配合適當(dāng)?shù)幕模鳛閷?dǎo)電炭黑替代品應(yīng)用將成為可能的。廢舊輪胎熱裂解炭黑經(jīng)過再加工和改性處理后，可以作為導(dǎo)電炭黑的替代品應(yīng)用于如新能源電池、電容器和電催化劑等能源儲(chǔ)存器件中，提高能源的循環(huán)壽命和能量度。

3利 用方向問題

廢舊輪胎裂解炭黑的炭黑含量僅在80%左右，由于其顆粒聚集度高，粒徑大、表面活性低，結(jié)構(gòu)性低和成分復(fù)雜的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的炭黑性能存在差異性。盡管廢舊輪胎裂解炭黑有大量的各方面應(yīng)用報(bào)道，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在許多問題。綜合各方面應(yīng)用發(fā)展情況看，廢舊輪胎裂解炭黑利用主要應(yīng)集中在橡膠行業(yè)替代炭黑來加以利用為好。廢舊輪胎裂解炭黑在橡膠中的利用，首先應(yīng)該解決好產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性問題。目前市場(chǎng)上的廢舊輪胎裂解炭黑由于使用原材料、裂解工藝和炭渣精深加工方法的不同，裂解炭黑產(chǎn)品品質(zhì)千差萬別，影響下游橡膠制品企業(yè)的應(yīng)用積極性。盡管廢舊輪胎裂解炭黑化工標(biāo)準(zhǔn)HG/T5459-2018規(guī)定了各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，但目前市場(chǎng)大部分產(chǎn)品的指標(biāo)中吸碘值、甲苯透光率和300%定伸強(qiáng)度都達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。不到標(biāo)原因是多方面的，根本的主要原因廢舊輪胎裂解來源問題、大部分炭渣原料提供商的廢舊輪胎裂解原料沒有進(jìn)行原料的分選擇、加上各個(gè)工廠的裂解工藝各不相同，導(dǎo)致炭渣原料穩(wěn)定性和一致性較差。其次，廢舊輪胎裂解炭黑精深加工對(duì)炭渣原料必須進(jìn)行嚴(yán)格的進(jìn)料把控，并進(jìn)行預(yù)處理加工(除雜、除鐵)、磨粉和濕法造粒，才能生產(chǎn)性能優(yōu)良的廢舊輪胎裂解炭黑。最后，在產(chǎn)品應(yīng)用端方面，橡膠制品企業(yè)應(yīng)該提高對(duì)廢舊輪胎裂解炭黑的認(rèn)識(shí)，積極開展廢舊輪胎裂解炭黑在橡膠制品中的應(yīng)用開發(fā)，把廢舊輪胎裂解炭黑這一環(huán)保材料推廣應(yīng)用。

4 結(jié)束語

廢舊輪胎裂解炭黑作為一種可持續(xù)橡膠炭黑材料，只有在產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性提高的基礎(chǔ)上，才能進(jìn)一步推廣應(yīng)用到各種橡膠制品生產(chǎn)中作為傳統(tǒng)炭黑替代品。隨著橡膠行業(yè)環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)和相關(guān)節(jié)能降碳政策法規(guī)的嚴(yán)格實(shí)施，廢舊輪胎裂解炭黑這一可持續(xù)環(huán)保材料市場(chǎng)前景廣闊。另外國家標(biāo)準(zhǔn)《輪胎和炭黑單位產(chǎn)品能源消耗限額》的實(shí)施，輪胎廠和炭黑廠對(duì)廢舊輪胎裂解炭黑這一資源應(yīng)該引起重視。建議廢舊輪胎裂解炭黑企業(yè)重點(diǎn)以輕卡廢輪胎為裂解炭黑生產(chǎn)主原料，不以再生膠掙搶載重輪胎原料，合理利用各種廢舊輪胎資源，提高廢舊輪胎裂解炭黑精深加工技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量，將經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的廢舊輪胎裂解炭黑逐步廣泛應(yīng)用于橡膠行業(yè)，為我國的廢舊輪胎資源化利用做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

個(gè)人簡介：

劉玉強(qiáng)，男，1963年6月，研究員， 昆明學(xué)院， 主要從事 橡膠的改性、 加工 與 利用 技術(shù) 研 究工作 。