( 1 昆明學院，云南昆明，650214)
( 2 云南先進彈性體產(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35%。若將其進一步深加工生產(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)計世界炭黑的消費量的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)目前主要關注的問題。另一方面，國家能耗限額新標準GB 29449-2024《輪胎和炭黑單位產(chǎn)品能源消耗限額》的實施，對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橡膠工業(yè)節(jié)約資源、保環(huán)境保護和減少碳排放具有現(xiàn)實意義。
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強性能不如傳統(tǒng)的橡膠炭黑，但可通過與橡膠配方與工藝調(diào)整應用于各種橡膠制品，實現(xiàn)產(chǎn)品經(jīng)濟與環(huán)保平衡。廢舊輪胎裂解炭黑及其改性裂解炭黑可應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、簾布膠中等量或者部分替代傳統(tǒng)橡膠用N660炭黑。而對于一些低速輪胎，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用;對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色相，其有增強高色度視覺的優(yōu)勢，通過加工處理表現(xiàn)為良好的產(chǎn)品使用性和經(jīng)濟性。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，對瀝青的粘彈性、耐磨性及強度都會有所改善，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，同時足可提高改性瀝青的彈性回復性。改性瀝青添加廢舊輪胎裂解炭黑應用可克服傳統(tǒng)炭黑改性瀝青成本偏高應用受限的不足，廢舊輪胎裂解炭黑是一種道路改性瀝青應用中的性價比優(yōu)良添加劑，經(jīng)濟環(huán)保性優(yōu)良，值得在公路改性瀝青中進行推廣應用。廢舊輪胎裂解裂解炭黑由于其獨特的使用性能以及成本優(yōu)勢，作為瀝青改性材料應用中具有良好的應用前景。
2 . 4 活性炭 利用方向
由于活性炭其高度的孔隙結構、大比表面積和高吸附性被廣泛應用于醫(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、物理化學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，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，然后再進行碳化、活化反應制成工業(yè)活性炭，其可用于處理工業(yè)廢水具有較好的處理應用效果，可以替代高價格的工業(yè)活性炭降低使用成本，實現(xiàn)了廢舊輪胎裂解炭黑的高值化利用。
2 . 5導電炭黑 利用方向
導電炭黑是炭黑三大種類之一(即橡膠炭黑、色素炭黑及導電炭黑)，由于其獨特的導電性能和良好的性價比，廣泛應用于各種導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電特性，為導電性的改變可能會起到一些積極貢獻作用。廢舊輪胎裂解炭黑的生產(chǎn)過程與材料性能與導電炭黑產(chǎn)品相近，可以通過對廢舊輪胎裂解炭黑提純、改性并配合適當?shù)幕模鳛閷щ娞亢谔娲窇脤⒊蔀榭赡艿摹U舊輪胎熱裂解炭黑經(jīng)過再加工和改性處理后，可以作為導電炭黑的替代品應用于如新能源電池、電容器和電催化劑等能源儲存器件中，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，結構性低和成分復雜的特點，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用報道，但在實際應用中仍存在許多問題。綜合各方面應用發(fā)展情況看，廢舊輪胎裂解炭黑利用主要應集中在橡膠行業(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，首先應該解決好產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性問題。目前市場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)的應用積極性。盡管廢舊輪胎裂解炭黑化工標準HG/T5459-2018規(guī)定了各項技術指標，但目前市場大部分產(chǎn)品的指標中吸碘值、甲苯透光率和300%定伸強度都達不到標準要求。不到標原因是多方面的，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行原料的分選擇、加上各個工廠的裂解工藝各不相同，導致炭渣原料穩(wěn)定性和一致性較差。其次，廢舊輪胎裂解炭黑精深加工對炭渣原料必須進行嚴格的進料把控，并進行預處理加工(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)品應用端方面，橡膠制品企業(yè)應該提高對廢舊輪胎裂解炭黑的認識，積極開展廢舊輪胎裂解炭黑在橡膠制品中的應用開發(fā)，把廢舊輪胎裂解炭黑這一環(huán)保材料推廣應用。
4 結束語
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上，才能進一步推廣應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)保意識的日益增強和相關節(jié)能降碳政策法規(guī)的嚴格實施，廢舊輪胎裂解炭黑這一可持續(xù)環(huán)保材料市場前景廣闊。另外國家標準《輪胎和炭黑單位產(chǎn)品能源消耗限額》的實施，輪胎廠和炭黑廠對廢舊輪胎裂解炭黑這一資源應該引起重視。建議廢舊輪胎裂解炭黑企業(yè)重點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和產(chǎn)品質(zhì)量，將經(jīng)濟、環(huán)保的廢舊輪胎裂解炭黑逐步廣泛應用于橡膠行業(yè)，為我國的廢舊輪胎資源化利用做出應有的貢獻。
個人簡介：
劉玉強，男，1963年6月，研究員， 昆明學院， 主要從事 橡膠的改性、 加工 與 利用 技術 研 究工作 。
