废旧PVC电线电缆料的再利用研究

发布时间：2017-09-05 03:10

  本文关键词：废旧PVC电线电缆料的再利用研究

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【摘要】：聚氯乙烯(PVC)为五大通用塑料之一,需求量仅次于聚乙烯。在我国,PVC目前仍是产量最大的树脂。PVC使用量大,其废旧产生量也大,直接将废旧PVC填埋或燃烧,不仅对环境造成危害,同时资源也得不到充分利用,如何高效再利用废旧PVC具有重要的现实意义。PVC电线电缆料占PVC总量的7%左右,近年来,由建筑拆迁、老化电线更新等产生的废旧PVC电线电缆料(rPVC)越来越多,本论文在对rPVC基本成分及性能分析的基础上,探索了无机填料及ABS树脂对rPVC的改性,为rPVC的回收再利用提供了技术途径。论文首先对rPVC的基本成分及性能进行了表征,比较了溶解-沉淀法、热重分析法、抽提-热重法分析rPVC中PVC树脂、增塑剂、无机填料含量的差异性,结果表明抽提-热重法和溶解-沉淀法测定结果较为准确,其中抽提-热重法的绝对误差在3%以内;热重分析法虽然测定无机填料含量也较为准确,其误差为1.2%,但是测定PVC树脂和增塑剂含量的误差较大,误差达到10%以上。此外,通过研究热氧化时间对PVC树脂红外光谱的影响发现,老化时间与双键指数IC=C具有较好的线性关系,利用Arrhenius方程,计算得到rPVC的老化活化能为133.9KJ/mol,表明rPVC仍有较好的耐老化性;对rPVC的非等温热力学研究也表明,rPVC具有较长的剩余使用寿命;TG和刚果红热稳定时间测试也证明rPVC仍有较好的稳定性。论文探索了将rPVC重新作为电线电缆使用的可能性,实验结果表明,rPVC的力学性能能够满足电线电缆标准要求,但是rPVC的热稳定性能和热氧老化性能达不到国家标准要求。为了进一步提高rPVC的热性能,分别采用了碳酸钙(CaCO3)、蒙脱土(MMT)、高岭土(HG)、硅灰石(CaSiO3)四种无机填料填充rPVC,并用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(NDZ)三种偶联剂对四种填料进行了表面改性处理。结果表明,四种填料对rPVC的热稳定性能和热氧老化性能均有较为明显的改善作用,但加入填料后rPVC力学性能出现不同程度的下降,在添加量为10phr时,CaCO3、MMT、HG、CaSiO3填充的rPVC拉伸强度分别下降了4.9%、12.6%、25.9%、24.5%。无机填料经过偶联剂处理后,热氧老化性能和热稳定性能得到进一步提高,拉伸强度和断裂伸长率得到明显的改善。选择合适的无机填料和偶联剂可使rPVC性能达到GB/T 8815-2008对HR-70型的PVC电缆护套料老化性能的规定。最后,论文通过熔融共混法制备了ABS与废旧PVC电线电缆料共混合金,考察了其力学性能、热稳定性能、燃烧性能和断面形貌随组成的变化。为改善共混合金性能,采用了溶剂预处理和加入CPE共同对共混合金进行改性。结果表明,ABS/rPVC共混合金的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和维卡软化温度随rPVC含量增加而下降,在rPVC添加量为30phr时,分别由47.8MPa、76.9MPa、11.7KJ/m2、94.1℃下降到35.8MPa、53.4MPa、7.0KJ/m2、78.4℃,断裂伸长率则有所上升,由7.4%上升到17.1%,水平燃烧速率由52.5mm/min下降到41mm/min。将rPVC预处理24h,并添加10phr的CPE后,ABS/rPVC(100/30)共混合金的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、断裂伸长率和维卡软化温度分别提高到41.9MPa、67.2MPa、11.3KJ/m2、17.4%、91.2℃,同时,共混合金能够水平燃烧自熄,阻燃等级达到HB级。
【关键词】：废旧PVC电线电缆料 再利用 成分测定 老化性能 ABS树脂
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM24
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-30
• 1.1 聚氯乙烯12-15
• 1.1.1 聚氯乙烯简介12
• 1.1.2 聚氯乙烯助剂12-15
• 1.2 废旧聚氯乙烯回收进展15-20
• 1.2.1 聚氯乙烯应用现状15-16
• 1.2.2 废旧聚氯乙烯回收16-20
• 1.3 无机填料改性PVC研究进展20-25
• 1.3.1 碳酸钙改性聚氯乙烯进展20-22
• 1.3.2 蒙脱土改性聚氯乙烯进展22-23
• 1.3.3 高岭土改性聚氯乙烯进展23-24
• 1.3.4 硅灰石改性聚氯乙烯进展24
• 1.3.5 偶联剂改性无机填料填充PVC24-25
• 1.4 ABS/PVC共混合金研究进展25-28
• 1.4.1 ABS树脂性能25-26
• 1.4.2 ABS/PVC合金26-27
• 1.4.3 ABS/PVC共混合金研究进展27-28
• 1.5 本论文研究目的意义、主要研究内容及创新点28-30
• 1.5.1 本论文的研究意义28
• 1.5.2 本论文的主要研究内容28-29
• 1.5.3 本论文的创新点29-30
• 第二章 废旧PVC电线电缆料成分分析及老化性能研究30-45
• 2.1 引言30
• 2.2 实验部分30-33
• 2.2.1 实验材料30
• 2.2.2 实验方法及步骤30-33
• 2.2.3 性能测试与表征33
• 2.3 结果与讨论33-43
• 2.3.1 rPVC组份含量测定33-36
• 2.3.2 废旧PVC老化性能研究36-39
• 2.3.3 废旧PVC的热稳定性能分析39-40
• 2.3.4 rPVC使用寿命预测40-43
• 2.4 本章小结43-45
• 第三章 无机填料对rPVC结构与性能的影响45-63
• 3.1 引言45
• 3.2 实验部分45-46
• 3.2.1 实验材料45
• 3.2.2 材料制备45-46
• 3.2.3 性能测试与表征46
• 3.3 结果与讨论46-62
• 3.3.1 无机填料对rPVC力学性能的影响46-49
• 3.3.2 无机填料对rPVC热氧化性能的影响49-53
• 3.3.3 无机填料对rPVC热稳定性能的影响53-56
• 3.3.4 偶联剂表面处理对填料填充rPVC拉伸断面形貌的影响56-62
• 3.4 本章小结62-63
• 第四章 ABS/rPVC共混合金的制备及结构、性能研究63-81
• 4.1 引言63
• 4.2 实验部分63-65
• 4.2.1 实验原料63
• 4.2.2 材料制备63-64
• 4.2.3 性能测试与表征64-65
• 4.3 结果与讨论65-80
• 4.3.1 rPVC对ABS/rPVC共混合金性能的影响65-71
• 4.3.2 预处理时间对ABS/rPVC共混合金性能的影响71-75
• 4.3.3 CPE用量对ABS/rPVC(100/30)共混合金性能的影响75-80
• 4.4 本章小结80-81
• 结论81-82
• 参考文献82-88
• 攻读博士/硕士学位期间取得的研究成果88-89
• 致谢89-90
• Ⅳ-2答辩委员会对论文的评定意见90

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本文编号：795464