硅橡膠的回收利用之化學裂解法

時間： 2019/4/11 9:49:16 | 瀏覽： 3080 | 更多關于《行業資訊》

廢舊硅橡膠中聚硅氧烷分子鏈之間雖已發生交聯，但交聯密度不大。通過加入適當的催化劑(酸、堿、鹽等)將硅氧硅鏈節裂解，可將廢舊硅橡膠分解成二甲基環硅氧烷混合物(DMC)和小分子鏈狀聚硅氧烷，并可重新應用于硅橡膠生膠制備。上述方法即為化學裂解法，現已成為回收利用廢舊硅橡膠的主要途徑。化學裂解法主要包括堿催化、酸催化、水、熱和超聲波裂解法等。歐美在硅橡膠裂解回收利用方面起步較早，現已形成了一整套技術成熟、管理規范的硅橡膠裂解回收技術。主要集中于高溫熱解、催化熱解、真空熱解回收等。

1、堿催化裂解法

由于堿和硅橡膠均為固體粉末，常會使用溶劑以提高其接觸效果，這會造成溶劑損耗和環境污染。雖然采用該工藝制得的DMC質量較高，設備腐蝕也較小，但仍存在以下幾方面的問題:一是催化劑消耗量大，生產1t粗DMC需消耗700～750kgKOH;二是有較高風險，釜內易發生局部的劇烈反應，可能會引發燃燒和爆炸事故；三是產物組成復雜，利用困難；四是適用范圍小，只適用于解聚按鍵類邊角料和模具膠，不適用于玻璃膠。因此，近年來國內有關廠家逐漸放棄該工藝。

2、酸催化裂解法

酸催化裂解法是近年來國內廠家普遍采用的工藝，所用催化劑主要為濃硫酸。濃硫酸催化降解法與強堿催化降解法相比，最大的優勢在于安全系數高，發生燃燒、爆炸的可能性小。但該方法仍存在諸多不足，主要有四個方面:一是對設備的耐腐蝕性要求較高，實際生產中設備更換頻率較高，提高了成本；二是DMC的回收率不穩定，即使對同一種廢舊硅橡膠，其DMC回收率的波動范圍可達±15%；三是DMC的回收率較低，對于按鍵類邊角料這種高硅氧烷含量的廢料來說，其DMC回收率僅為40%～50%；四是大量的酸性廢液、廢渣會造成二次污染，進一步增加了成本。下圖為國內企業所用的濃硫酸催化裂解法的一般工藝流程。

雖然酸催化裂解硅橡膠工藝相比堿催化裂解硅橡膠工藝有了明顯改善。但是，當硅橡膠配方中含有氫氧化鋁、碳酸鈣等堿性物質時，作為催化劑的酸可以與這些堿性物質發生反應，造成催化劑的大量消耗并產生大量副反應殘渣。因此酸作為催化劑能夠處理的硅橡膠種類有限。

3、超聲波裂解法

高能超聲波法已成功應用到回收硫化硅橡膠中，硅橡膠中的填料對其回收可能性起到了關鍵作用。此法雖不能得到DMC，但可得到線形低聚二甲基硅氧烷，并能再次用于硅橡膠的生產。S.E.Shim 等人發現超聲波能破壞白炭黑填充的硅橡膠中填料與基質間的強氫鍵，并在附加了高能超聲波的擠出機中進行了硅橡膠的回收。

4、熱裂解法

熱裂解法反應條件苛刻，能耗較高，副反應多，回收率不高，且反應器體積小，安全性也較低，很難進行大批量生產。但此法也有裂解產物較純、不引入其它化學雜質等優點。目前國內外采用此工藝的廠家極少。

5、水裂解法

硫化硅橡膠在高壓水蒸氣中，其硅氧硅鍵可被打斷，而解聚成硅氧烷低聚物。特別是在少量堿金屬氫氧化物存在條件下，解聚更易發生。但此法能耗較高，效率很低。

硅橡膠