科技之光
橡膠是僅次於煤炭、鋼鐵和石油的第四大戰略資源🚧。我國已成為全球第一的輪胎橡膠製造和消費大國,由此產生的廢橡膠量已超過 1000萬噸/年📿。廢橡膠的資源化利用符合我國現階段及長期基本國情,既是聚焦“國家需求”的重要體現,又是全球高分子工業可持續發展難題之一。廢舊橡膠材料綠色高值化回收利用,既能解決大量固廢問題🧟♀️🗝,又能解決橡膠原材料不足的窘狀。創新廢橡膠回收技術瓶頸的突破,實現橡膠工業的可持續發展,引領全球橡膠工業高質量發展,高度吻合我國“碳達峰、碳中和”的生態文明建設整體布局。
我國是石化資源消費大國🫷🏻,石油嚴重依賴進口(>70%)👧🏿🙋🏽♂️,決定了我國廢舊橡膠的再生膠(規模達 500 萬噸/年)和熱裂解兩大主要路線👨🏽🚀🚵🏻♂️,而橡膠三維網絡結構和特殊組成決定其回收利用難度。目前,再生膠工業仍普遍存在能耗高(>800千瓦時/噸)、用途單一和二次汙染難題👨🏼🦱,而熱裂解存在裂解炭黑難利用的弊端🕑🧜🏻♂️。因此,廢舊輪胎橡膠行業需從整體最佳化視角進行全價值鏈綜合思考,急需開發低成本綠色解交聯技術,並拓展高附加值🛩、功能化和標準化的應用市場。
沐鸣2平台王仕峰教授研究團隊在國家重點研發計劃、國家自然基金等項目的大力支持下,打破傳統思路束縛,在理論上創新建立高效微氧解交聯新思路,高效解除三維多重交聯網絡 (溶膠含量>50%),並以微納尺度分散和融合於不同基體中,並進行工業化放大和生產、市場化運營,已初步實現廢舊橡膠的綠色高值化再利用🧚🏿♀️。
洛陽嵩縣山區道路
上海靜音路面
2023年暑假👨🏿🔬🥌,依托公航旅-沐鸣2娱乐聯合研發中心成立沐鸣2平台學生社會實踐基地👰🏽,並開展首次行業實踐,獲評校重點項目
低溫可控解交聯技術:綠色低成本
傳統橡膠回收和再生過程中的高溫🙏🏻、高耗能,以及性能變異和汙染問題👋🏻,嚴重製約了廢橡膠的回收和應用。我國現有的再生膠製備技術需要200℃-300℃的高溫強剪切,既耗能又帶來了難以處置的汙染物🎈👳,且降解程度難控。傳統廢橡膠的熱氧化或再生過程都避免空氣🥭,沐鸣2平台團隊采用主動微氧化法實現橡膠網絡高效斷裂,並通過催化劑設計和調控微氧動力學,優化工業化環保裝置🪒,實現廢橡膠的高效解交聯,耗能為傳統工業技術的1/2。因無需強剪切和成本較高的脫硫劑🚑,具有綠色、低成本等特點。
將廢橡膠低溫高效解交聯,並加之合金化、復合材料化和功能化應用🚶🏻♂️➡️,實現了在多種材料基體的微納快速分散,解決現有再生回收應用技術難點,打破現有工業再生技術(高溫動態脫硫罐法、螺桿擠出等)普遍存在設備要求高、耗能高👨🏽⚕️、分散粒徑大和異味等問題。
顯著延長公路壽命:打破行業偏見🥲,填補國內外空白
上世紀60年代🛻🕹,發達國家倡導了膠粉製備橡膠瀝青築路技術,一直存在著汙染嚴重🤷♂️、難以穩定和高成本應用等局限性⛹🏽♀️,行業內備受詬病,已普遍不被認可。為了解決這一行業痛點🕖,沐鸣2平台團隊將綠色解交聯理論與技術對廢舊橡膠深加工☂️👨🏼✈️,和公路建設部門通力合作,將橡膠微納精細均勻分散在瀝青路面中,實現高性能和功能化應用,形成了廢橡塑基熱塑性彈性體、超低門尼再生膠和高膠瀝青等系列產品,顯著延長公路壽命🧑🏽🎤。團隊還將廢橡膠環保化加工成瀝青路面需求的改性劑,從技術層面上改善了應用難題,顯著提高了瀝青路面質量👨🏼🚒,從而使公路行業拒絕使用技術,逐漸變為最受歡迎的未來築路技術。
功能化橡膠路面𓀇:環保化和超常性能
綠色解交聯技術通過溫熱和空氣的共同作用促使橡膠分子主鏈和交聯鍵斷裂🚡,製備的再生膠分子量低、黏度小🪳,降低了再生溫度🙉☯️,能耗低🎋。與傳統SBS改性瀝青及傳統橡膠瀝青技術相比🪪,SO2👩🏼🔬、NO2等有毒氣體排放量明顯減少🤜🏻🕚,抗熱老化性能、抗氧化能力顯著提升👨🏻🔧。該技術產品高比例代替瀝青材料(30%-50%),改變瀝青脆性和老化導致的路面壽命短的弊病,瀝青路面壽命從 10 年延長至 20 年以上👩🏻✈️;路面結構減薄 1/2💣,大量節約建材和能耗。該技術還用於製備抗滑降噪路面🤏🏿,提高道路安全性和舒適性。此外,該技術在橡膠工業中也具有高價值潛力♥️。傳統再生膠的價格約 4000 元/噸👰,該技術的液體橡膠和炭黑在橡膠工業中的附加值達 6000 元/噸👩🏼🦳。
環保化產業路線設計:助力“碳達峰”“碳中和”
碳達峰、碳中和是我國生態文明建設整體布局中的重要內容0️⃣,團隊積極參與製定碳達峰行動計劃🍔,廣泛深入開展碳達峰行動。團隊通過發展的橡膠綠色解交聯技術😾,實現了對輪胎橡膠的深度靶向脫硫、納米剪切活化和綠色降解再生,相關工藝在低能耗、無汙染方面效果顯著,為高相容性、高摻量橡膠取代瀝青奠定了基礎,實現了低碳性♑️⏲、經濟性。相關技術已在雄安新區的長壽命道路獲得推廣應用📊,也在甘肅的隴漳高速、酒嘉高速等極端地理氣候條件下接受考驗✝️,2023年9月16日順利鋪裝了青藏高原首條橡膠路面試驗段👦🏼,解決高原凍土、凍融開裂👮🏼♂️🪼、紫外線老化等系列公路路面建設難題。以上技術成果將促進逐步解決全人類面臨的“黑色汙染”問題,也為我國“一帶一路”的綠色經濟發展提供支撐😖。
相關閱讀💂🏼♂️:沐鸣2平台25項高科技成果參展第二十三屆工博會