馬立成 ，王貝貝 ，魏玉山 ，趙鵬飛 ，徐勇 ，周士峰 ，趙金平

（1. 青島伊克斯達科技有限公司，山東 青島 266400 ；2. 青島伊克斯達智能裝備有限公司，山東 青島 266400 ；3. 青島伊克斯達再生資源有限公司，山東 青島 266400）

近年來統(tǒng)計顯示，我國汽車產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)十年蟬聯(lián)全球第一，2019 年汽車產(chǎn)量約為2 572 萬輛。

隨著汽車保有量的大幅增加，我國每年的廢產(chǎn)生量也快速增長，根據(jù)中國橡膠工業(yè)協(xié)會發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，從2014 年的1 145 萬t 發(fā)展到2019 年的1 380 萬t 左右，年均復(fù)合增長率約為5%，到2020 年，我國廢舊輪胎產(chǎn)量將達到約1 500 萬t，廢舊輪胎造成的黑色污染已成為全球性環(huán)保難題[1]。另一方面，當(dāng)前我國橡膠使用量世界第一，2019 年消耗約1 668 萬t。廢舊輪胎作為一種再生資源，其綜合利用對緩解我國橡膠資源、石化資源匱乏具有重要的戰(zhàn)略意義[2～3]。熱裂解技術(shù)被公認(rèn)為是最有效的廢舊輪胎處理方式，不僅可以達到對廢的充分利用, 而且不會再一次危害環(huán)境[4]。

廢舊輪胎裂解炭黑（簡稱為CBp）是廢舊輪胎裂解回收的關(guān)鍵產(chǎn)物，主要組成為碳，來源于廢舊輪胎中存在的炭黑、白炭黑和其他金屬氧化物[5]，灰分較高，為10%～15%。它的結(jié)構(gòu)和CTAB 比表面積接近375炭黑[6]，DBP 吸收值接N660。但目前普遍缺乏CBp高值化應(yīng)用技術(shù)，導(dǎo)致其品質(zhì)差，多數(shù)用作高硫粉煤或低端填料使用，難以達到用于生產(chǎn)的要求。如何提高CBp 的品質(zhì)，實現(xiàn)其高值化高值化綜合利用，是廢舊輪胎“ 閉環(huán)” 綜合利用的關(guān)鍵[7]。

本文研究了伊克斯達裂解炭黑EN660 對墊帶性能的影響，驗證了裂解炭黑替代傳統(tǒng)工業(yè)炭黑用于墊帶生產(chǎn)并降低生產(chǎn)成本的可行性，并可為墊帶生產(chǎn)提供一定的試驗依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 主要原材料

裂解炭黑EN330 和EN660，青島伊克斯達科技有限公司產(chǎn)品；SMR20#、普通再生膠、N660 等均為橡膠工業(yè)常用的原材料。

1.2 墊帶相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和裂解炭黑主要技術(shù)指標(biāo)

屬于安全部件，使用中有一定的安全危險性，輪胎墊帶作為的一部分，所以行標(biāo)對輪胎墊帶提出了一個最低要求，只有滿足此要求，才能保證墊帶的正常使用要求。墊帶具體要求如表1 ：

表1 墊帶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（HG/T 4625-2014）

參照GB/T 3778《橡膠用炭黑》及GB/T 528《硫化橡膠和熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》標(biāo)準(zhǔn)進行測定，具體如表2。

表2 EN330/EN660 與N660 技術(shù)指標(biāo)

1.3 主要實驗設(shè)備及儀器

BB-L1600IM 型密煉機，日本神戶制鋼株式會社；FL-6175-AL 開煉機，東莞寶輪有限公司；XM270型和XM370 型密煉機，大連第二橡塑機械有限公司；平板硫化機，浙江湖州東方機械有限公司；MDR2000型硫化儀、MV2000E 型門尼黏度儀，美國阿爾法科技有限公司；電子萬能材料試驗機，美國英斯特朗公司；自動比重計，瑞士賽多利斯公司；邵爾A 型硬度計，英國華萊士公司。

1.4 膠料配方

主要實驗配方見表3。

表3 實驗配方表

1.5 混煉工藝

小配合試驗?zāi)z料采用兩段混煉工藝制備：一段：SMR20# 和再生膠和小藥→混煉25 s→炭黑→混煉60 s→混煉60 s 或140 ℃排料。二段：一段膠→混煉20 s→小藥→混煉40 s→混煉40 s 或140 ℃排料。

大配合試驗?zāi)z料分三段混煉：一段混煉在XM370型密煉機中進行?；鞜捁に嚍椋荷z、小料和炭黑→壓砣40 s→壓砣30 s→壓壓砣混煉至140 ℃排膠；二段混煉在XM370 型密煉機中進行，混煉工藝為：一段混煉膠→壓砣40 s→壓壓砣混煉至130 ℃排膠；三段混煉在XM270 型密煉機中進行，混煉工藝為：二段混煉膠、硫黃和促進劑→壓砣30 s→壓砣40 s→壓砣混煉至110 ℃排膠。

試樣在平板硫化機上硫化。

2 實驗結(jié)果及討論

2.1 硫化特性

采用現(xiàn)行墊帶1#生產(chǎn)配方，分別用裂解炭黑EN330 和EN660 等量替換N660 進行小配合試驗，替代量為100%，見表4， 通過1#～3#實驗數(shù)據(jù)看，用EN330 和EN660 替代N660, 門尼焦燒和門尼粘度略有增加；整體硫化特性數(shù)據(jù)差異不大。

表4 未硫化膠硫化特性

2.2 硫化膠物理機械性能

由表5，通過1#～3#數(shù)據(jù)分析：2#是選用的拉伸強度在21 MPa 的EN330，相對1#基礎(chǔ)樣拉伸強度基本一致 ，但相對3#裂解炭黑18 MPa 的EN660，拉伸強度提高了1 MPa，性能方面可以看出明顯的提升，并且其他性能也與1#基礎(chǔ)樣接近，且1#～3#均滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。2#和3#兩組老化前后的實驗數(shù)據(jù)與1#基礎(chǔ)樣對比，數(shù)據(jù)差異不大；拉伸強度變化率略有增大，滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)變化率≤25% 要求。

表5 硫化膠的物理機械性能

2.3 大配合試驗

大配合試驗結(jié)果與小配合試驗結(jié)果基本一致。

2.4 成品性能

綜合考量采用EN330 替代100% 工業(yè)炭黑試驗配方膠料試制12.00R20 墊帶，抽取其中兩條墊帶進行成品物性試驗。由表6 可以看出，物理機械性能均滿足行標(biāo)要求。

表6 墊帶成品性能

2.5 經(jīng)濟效益分析

按現(xiàn)行原材料價格計算，EN330 約為N660 市場售價50%，依實驗4#配方與原配方相比，膠料可降成本0.24 元/kg，按每條墊帶1 kg，年產(chǎn)1 000 萬條產(chǎn)量計算，每年可節(jié)省成本240 萬元，經(jīng)濟效益明顯。

3 結(jié)論

（1）通過數(shù)據(jù)對比，2#EN330 比3#EN660 在拉伸強度方面有明顯優(yōu)勢，但EN330 比EN660 定價稍高，但通過綜合考量，EN330 更加具有性價比。

（2）2#和3#兩組實驗數(shù)據(jù)與1#基礎(chǔ)樣對比數(shù)據(jù)差異不大，可完全全部等量替代，滿足行業(yè)和企業(yè)墊帶的性能需求。

（3）耐老化性方面，裂解炭黑與商業(yè)炭黑沒有明顯的差異。

（4）通過在配方中使用裂解炭黑，既符合“ 碳中和和環(huán)?！?理念，又可節(jié)約材料成本，提升產(chǎn)品競爭力。