廢輪胎橡膠是重要的可再生資源，將廢輪胎制備成再生材料，再循環應用于新輪胎中，對于消除廢輪胎黑色污染、降低橡膠資源對外依存度意義重大。但現有的輪胎循環再利用技術存在高污染、低效率、質量差的問題，開發綠色化、資源化、高值化的輪胎循環再利用技術非常迫切。由中策橡膠集團股份有限公司、南京綠金人橡塑高科有限公司、北京化工大學等合作開發的“萬噸級廢輪胎橡膠材料綠色自循環再生及應用技術示范”項目突破了廢輪胎綠色高值化再利用技術，建成了輪胎綠色自循環應用示范，并于近日榮獲2023年度中國石油和化學工業聯合會科學技術獎科技進步一等獎。

　　目前，我國廢輪胎形成了以制備再生橡膠為主，制備膠粉、輪胎翻新、熱裂解協同發展的再利用格局。其中，廢載重輪胎橡膠一般采用高溫高壓動態脫硫罐技術制備固體再生橡膠。該技術存在解交聯不可控、長時間高溫高壓導致能耗高和生產過程中廢氣、廢水難處理等問題。解決這些問題的核心是實現廢橡膠的可控解交聯再生。

　　“輪胎橡膠的分子結構本是線型的，為達到其使用性能通常需在其中加入硫黃進行硫化，使其形成三維立體網絡結構的熱固性材料。該結構導致廢橡膠材料不溶，難以通過簡單加工后再應用到新輪胎中，所以廢輪胎橡膠回收的第一步就是將橡膠中的硫交聯鍵解交聯，破壞其三維網絡結構，使其具有可再加工性能。”南京綠金人橡塑高科有限公司總經理史金煒博士解釋道，可控選擇性解交聯并不容易，廢載重輪胎橡膠中的交聯鍵只有不到2%、又有多種交聯鍵類型。在課題研究之初，優異、穩定再生性能的解交聯機理和綠色化再生廢橡膠的裝備均尚無先例。

　　另外，廢乘用胎通過熱裂解技術回收制備裂解油、裂解炭黑，一般采用的“土法煉油”因污染大被國家禁止，而通過環保高溫熱裂解技術回收廢乘用胎，存在設備投資大、產品收率低、產品品質差等問題。

　　“這是因為廢乘用車輪胎的補強體系復雜，特別是因‘綠色輪胎’的要求，配方中白炭黑補強劑的用量越來越高，而經過高于450℃高溫熱裂解后，炭黑、白炭黑等補強劑失活，性能差，且難分離、難改性，產品經濟附加值低。”史金煒解釋道，因此急需原創一種新的再生橡膠材料，既可實現解交聯又不破壞補強體系，實現高收率、高附加值。

　　“除此之外，所得再生材料在輪胎中的應用因缺乏系統理論研究而脫節，應用后輪胎高性能不能保持、不能穩定，只能少量摻用，嚴重阻礙了行業發展。”史金煒補充道，如何精準結合輪胎不同部位性能要求，實現再生材料的高性能穩定再應用，科學的配方設計也是一大難題。

　　研究團隊歷時十幾年的攻關，研發出廢輪胎橡膠材料綠色自循環再生技術，終于解決了上述難題。該技術有以下創新點：第一，闡明了廢橡膠解交聯再生機理及再生材料結構、性能演變，指導了滿足必要再生條件的專用設備設計和制造。第二，首創建立了廢膠粉摩擦傳遞機理，研制了脫硫、精煉、中度裂解、冷卻排氣等不同功能的系列雙螺桿擠出機核心裝備，目前已實現單條線回收1萬噸廢載重輪胎和5000噸廢乘用胎。第三，結合雙螺桿擠出機內的剪切場和溫度場的模擬設計，開發了螺桿組合結構和工藝控制技術。第四，設計了固/液體再生橡膠在輪胎胎面、胎側、胎體等部件上的應用配方和工藝，實現了對樹脂、油、炭黑、合成橡膠等石化產品和天然橡膠的替代應用，在保證性能的同時，降低了材料成本。

　　該項目已經形成了輪胎生產—銷售—回收處置—再利用的全周期自循環模式，為國內廢輪胎規范回收和體系健全提供了示范，為廢載重輪胎和廢乘用車胎的回收再利用提供了綠色化、資源化、高值化的中國解決方案，降低了我國橡膠資源對外依存度，有利于橡膠行業的可持續發展。

　　目前，該技術成果已落地應用，產生了良好的經濟效益。中策橡膠循環科技有限公司初步構建了廢輪胎循環利用體系，形成了年處理5萬噸廢輪胎的規模，近3年累計處理廢輪胎約8萬噸，碳減排約2.3萬噸，應用再生橡膠材料的輪胎銷售收入達208.4億元，節省成本約6000萬元。