废轮胎胶粉特性生产与供应调研报告Word文档下载推荐.docx
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通常的处理固体废物的方法如填埋、燃烧,但对废旧轮胎都不适用。
废旧轮胎属于交联的高分子弹性材料,这种材料难以分解,埋置土壤中需要数百年时间才能不影响土壤中植物的生长。
若采用燃烧办法处理,其所释放出来的烟雾和一氧化碳,会严重污染大气。
此外,越积越多的废旧轮胎长期露天堆放,不仅占用了大量土地,而且经过日晒雨淋,极易滋生蚊虫,传播疾病,此外还容易引发火灾,见图2。
图2露天堆放的废旧轮胎
因此,对废旧轮胎进行回收再利用,既可以解决废旧轮胎带来的环境问题,又可以变废为宝,为经济建设做出贡献。
但是,目前我国的废旧轮胎回收企业普遍存在产业集中度低,规模化程度较低,生产技术落后,产品质量波动较大的缺点,需要政府给予一定的扶植与引导,并对废轮胎处理市场进行规范,才能保证废轮胎处理健康有序的发展。
1.1.2废旧轮胎的综合利用
目前,在废旧轮胎综合利用方面,我国已初步形成废旧轮胎翻新、废轮胎再生、橡胶粉制备和废旧轮胎热解四大业务板块。
现有废旧轮胎翻新企业约1000家、轮胎再生企业约1500家、橡胶粉制备和废旧轮胎热解的企业约100家。
2009年,我国轮胎翻新产量仅为1300万条,翻新率不足5%,而发达国家轮胎翻新比例在45%以上;
再生橡胶产量约270万吨,橡胶粉产量约20万吨。
废旧轮胎的翻新率、回收率和利用率都处于较低水平。
我国废旧轮胎综合利用产业发展远不能适应当前严峻的资源环境形势的要求。
废旧轮胎综合利用产业发展面临的问题:
一是从事废旧轮胎综合利用的企业大都规模小、装备落后、企业综合实力不强,特别是再生橡胶企业二次污染问题没有得到解决;
二是行业管理相对薄弱,尚未建立起运转规范的回收体系,技术水平相对较高的企业很难拿到生产所需的废旧轮胎资源;
三是产品技术、质量标准规范不完善,导致产品质量参差不齐,影响了市场开拓;
四是普遍缺乏技术研发手段和力量,科技创新能力不足。
因此,针对我国目前的现状,一方面在废旧轮胎翻新及再生胶这些技术含量高的方面很下功夫,实现废旧轮胎最大程度的再利用;
另外,也可以在胶粉制备等技术含量低的领域实现突破,以缓解目前废旧轮胎的环境污染问题。
1.1.3废轮胎橡胶粉
废轮胎橡胶粉即由废旧轮胎经过磨碎加工而来的粉末状物质,当然,目前能够制备的橡胶粉不仅仅有废旧轮胎,还包含有鞋底、管、带、内胎、密封件及垫板等材料,如图3所示。
调研表明,废旧轮胎是当前胶粉的主要来源,占据着整个胶粉制备市场。
其中,废旧轮胎可按用途又可以分为:
汽车轮胎、工程轮胎、农业轮胎、工业轮胎和力车轮胎;
而在轮胎种类中,按轮胎结构分为斜交胎和子午胎。
图3制备胶粉的废旧橡胶制品
1.2车辆轮胎种类
1.2.1按车种分类
调查表明,目前制备胶粉的车辆的废旧轮胎按车种分类,大概可分为8种。
分别如下:
◆轿车轮胎
◆轻型载货汽车轮胎
◆载货汽车及大客车胎
◆农业和林业机械轮胎
◆工程车轮胎
◆工业用车轮胎
◆飞机轮胎
◆摩托车轮胎
各种轮胎由于用途不同,因而具有不同的性能,具体如表1所示。
表1轮胎种类与性能特点
代号
类别
性能与特点
PC
轿车轮胎
用于良好路面上高速行驶,要求乘坐舒适,噪声小,具有良好的操纵性和稳定性。
轮胎结构多数采用子午线结构。
根据行驶速度的要求分为不同系列,在标准与手册中常见的80、75、70、65、60、55、50、45、40、35系列为子午线轮胎,95、88系列为斜交轮胎,在轿车上很少使用。
LT
轻型载货汽车轮胎
通常指轮辋直径16英寸及其以下的,断面宽10英寸及其以下的载重汽车轮胎。
这类轮胎主要行驶于公路,一般可达80~100km/h。
TB
载货汽车及大客车胎
通常指轮辋直径18~24英寸,断面宽7英寸及其以上的载重汽车,自卸货车,各种专用和拖车等轮胎。
其行驶路面较为复杂,有良好的柏油路,也有较差的碎石路与泥土路等,行驶速度一般不超过80km/h。
AG
农业和林业机械轮胎
农用轮胎主要装在拖拉机、收割机和农机具车辆上使用。
林业机械轮胎装在林业拖拉机和林业机械上,进行林业的采伐、集材、铲运和挖掘等作业,这两种轮胎的特点都是行驶速度要求不高,但其使用条件苛刻,轮胎易被划伤或割破。
另一个特点是间歇作业、里程短,但使用期较长,因此要求轮胎具有较好的耐屈挠龟裂和耐老化性能。
轮胎以斜交结构为主,但也采用子午线结构。
OTR
工程车轮胎
工程机械轮胎是装于专用性作业的工程机械车辆上,例如装载机、推土机等。
行驶速度不高,但使用的路面条件和载荷性能要求苛刻。
轮胎主要采用斜交胎结构,但如法国米西林公司也采用子午线结构。
从轮胎断面宽度分类可分为标准轮胎和宽基轮胎两种系列。
ID
工业用车轮胎
主要用于工业车辆上的充气轮胎、半实心轮胎和实心轮胎。
分电瓶车轮胎、叉车轮胎和平板车轮胎等。
AC
飞机轮胎
用于航空飞行器上的充气轮胎。
MC
摩托车轮胎
用于摩托车上的轮胎。
包括摩托车轮胎、轻便摩托车轮胎和小轮径摩托车轮胎。
1.2.2按结构分类
轮胎按结构一般可分为两大类:
◆斜交胎轮胎
◆子午线轮胎
子午线胎与斜交线胎的根本区别在于胎体。
斜交线胎的胎体是斜线交叉的帘布层;
而子午线胎的胎体是聚合物多层交叉材质,其顶层是数层由钢丝编成的钢带帘布,可减少轮胎被异物刺破的几率。
(1)斜交轮胎
斜交轮胎是一种老式结构的轮胎。
结构图如图4所示。
外胎是由胎面、帘布层(胎体)、缓冲层及胎圈组成,帘布层是外胎的骨架,用以保持外胎的形状和尺寸,通常由成双数的多层挂胶布(帘布)用橡胶贴合而成,帘布的帘线与胎面中心线约呈35°
,从一侧的胎边穿过胎面到另一侧胎边。
由于帘布层的斜交排列,增加了轮胎的强度。
在适当充气时,能保证轮胎具有适当的弹性,足够的承载能力,能满足汽车对轮胎的使用要求。
如果选用尼龙、聚脂纤维或纲丝等高强度帘线材料时,可大大提高轮胎的负荷承载能力,改善轮胎使用性能,是现代汽车常用的一种轮胎。
图4斜交轮胎的结构图
从设计上讲,斜交线轮胎有很多局限性,如由于交叉的帘线强烈摩擦,使胎体易生热,加速了胎纹的磨损,且其帘线布局也不能很好地提供优良的操控性和舒适性。
(2)子午轮胎
子午线轮胎结构图如图5所示,是由帘布层、带束层、胎冠、胎肩和胎圈组成,并以带束层箍紧胎体。
帘布层帘线排列的方向与轮胎的子午断面一致。
由于帘线如此排列,使其强度得到充分利用。
子午线轮胎的帘布层数一般可比普通斜交胎减少约40%~50%,胎体较柔软;
帘线在圆周方向上只靠橡胶采联系,因此,为了承受行驶时产生的较大切向力,子午线胎具有若干层帘线与子午断面呈大角度(交角为70°
~75°
)、高强度、不易拉伸的周向环形的类似缓冲层的带束层。
带束层通常采用强,度较高、拉伸变形很小的织物帘布(如玻璃纤维、聚酰胺纤维等高强度材料)或钢丝帘布制造。
图5子午轮胎的结构图
子午线轮胎的优点如下:
1面积大,附着性能好,胎面滑移小,对地面单位压力也小,因而滚动阻力小,使用寿命长;
2胎冠较厚且有坚硬的带束层,不易刺穿;
行驶时变形小,可降低油耗3%~8%;
3因为帘布层数少,胎侧较薄,所以径向弹性大,缓冲性能好,负荷能力较大;
4具有较好的抓地性。
同时子午线轮胎本身具有的特点使轮胎无内胎成为可能。
无内胎轮胎有一个公认优点,即当轮胎被扎破后,不像有内胎的斜交线轮胎那样爆裂(这是非常危险的),而是使轮胎能在一段时间内保持气压,提高了汽车的行驶安全性。
如同世界不存在十全十美的东西一样,子午线轮胎同样也存在缺点:
①胎侧较薄,胎冠较厚,在其与胎侧的过渡区易产生裂口;
②侧面变形大,导致汽车的侧向稳定性差,制造技术要求高,成本也高。
但是,由于子午线轮胎明显优于普通斜交胎,因此在轿车上已普遍采用,在货车上也越来越多地采用了子午线轮胎。
1.3废轮胎胶粉的特性
1.3.1胶粉与轮胎的差异
轮胎主要成分为橡胶类高分子化合物,分子量一般都在几十万以上,有的甚至达到一百万。
单纯的橡胶类高分子化合物的使用价值不是很高,只能做些粘结剂,更不能作为轮胎使用。
轮胎是一种交联的高分子材料,即在橡胶类高分子等中添加如硫磺等交联剂,使线性的橡胶类高分子化合物形成空间的、交联的高聚物。
硫化后的橡胶材料在很宽的温度范围内(-50~150℃)处于高弹态,具有显著的高弹性和高储能性。
其最大特点是具有良好的柔顺性、易变性、复原性和积储能量的能力。
在较小外力的作用下能产生很大的形变,而在卸除载荷后又能很快地恢复到近似原来的状态。
但是,废胶粉的制备却打断了橡胶已有的空间交联结构,并对高分子链段产生撕扯、拉断等现象,虽然每一个的胶粉颗粒都是交联物,但是与轮胎的交联特性存在较大差异。
表现如下:
(1)体积上。
胶粉的空间网状结构较轮胎要小得多,整个轮胎可以看成是一个空间网络组成。
(2)内部结构。
胶粉是经过机械力化学原理加工而制成,所以其空间网络结构中的S—C键有部分被破坏,其铰链密度降低,其表面不如轮胎中的网络完整。
(3)表面。
轮胎经过粉碎以后制成的胶粉,其表面不如轮胎的光滑,由于经过化学或机械作用,胶粉的表面由被破坏的空间网络而组成的网络端组成,其表面呈不规则的毛刺状且布满微观裂纹。
表2是斜交胎与子午胎制备胶粉的物理与化学指标。
从表中可以明显看出,斜交胎和子午胎之间虽然在物理指标上差异不是很明显,但是从化学指标上可以看出,二者存在较大差异。
分析其原因,在于斜交胎与子午胎采用橡胶成分存在较大的差异。
表2斜交胎与子午胎制备胶粉的物理及化学指标
指标
项目
斜交胎胶粉
子午胎胶粉
物理指标
相对密度(kg/m3)
1.15
1.16
水分(%)
0.45
0.41
金属含量(%)
0.002
0.02
纤维含量(%)
0.51
0.52
化学指标
灰分(%)
3.6
3.1
丙酮抽出物(%)
11.5
19.4
炭黑含量(%)
28.4
—
橡胶烃含量(%)
56.5
47.6
1.3.2轮胎的橡胶成分
一般地,作为轮胎原料的橡胶类高分子化合物有两种。
◆天然橡胶
◆合成橡胶
(1)天然橡胶
天然橡胶由天然的橡胶树产生,其主要成分为聚异戊二烯,天然橡胶是应用最广的通用橡胶。
天然橡胶具有一系列优异的物理化学特性,尤其是其优良的回弹性、绝缘性、隔水性及可塑性等特性,并且,经过适当处理后还具有耐油、耐酸、耐碱、耐热、耐寒、
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