低密度聚乙烯再生料改性基础研究

发布时间：2017-04-10 17:52

  本文关键词：低密度聚乙烯再生料改性基础研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：聚乙烯是塑料工业中产量最大、用途最广、消费量最大的品种，随着聚乙烯消费市场的不断扩大，消费产品的不断多样化，其废弃物数量也在不断增加，改性再生生产出高附加值材料，是未来聚乙烯废塑料回收的主要途径，也是回收利用研究的重点和热点。本研究在国家科技支撑计划课题（2007BAE42B04）的资助下，以低密度聚乙烯再生料为原料，添加不同种类和不同比例新料、增塑剂、润滑剂共混，对其进行改性基础研究，采用红外、电镜及力学特性等多种分析方法，对比研究了再生料和新料在实用性能和加工性能上的差异。最后，通过正交试验，研究了再生料改性的最佳配方。研究结果如下： （1）对再生料的密度、熔体流动速率、元素、分子量、基团、热性能、旋转流变性能、转矩流变性能、力学性能等方面进行测试，掌握了本试验所用再生料的基本性能。红外光谱和DSC分析，可知本试验使用的再生料主要成分是LDPE，还含有部分LLDPE，并且有部分基团被氧化；通过高温凝胶色谱分析，可知再生料的重均分子量（207200）大于新料LDPE的重均分子量（171579）。再生料的分子量分布指数为5.2，小于新料LDPE的6.7。低分子量部分，新料的含量比再生料要多，高分子量部分，再生料的含量比新料的多；由力学性能分析可知再生料拉伸强度（22.423MPa）比新料LDPE（14.740MPa）要大；但断裂伸长率（172.39%）较新料LDPE（200.06）要低；再生料的弯曲强度（5.5MPa）也比新料LDPE（6.2MPa）的小；通过旋转流变和转矩流变测试，可以测得再生料的加工流动性能较，其平衡转矩为13.3N.m，远大于新料LDPE的4.6N.m。 （2）4种新料对再生料力学性能的影响。当新料含量为10%时，4种新料对再生料的拉伸强度影响较小，随着新料含量的增大，影响也逐渐增大。但RLDPE/HDPE共混物的拉伸强度的受新料含量的影响较小，最大变化率为10%。当新料的含量为50%时，RLDPE/HDPE共混物的拉伸强度为23.3MPa，RLDPE/LDPE共混物的拉伸强度为18.6MPa，RLDPE/LLDPE共混物的拉伸强度为17.7MPa，RLDPE/EVA共混物的拉伸强度为13.8MPa，可见EVA改性的低密度聚乙烯再生料的拉伸强度更接近新料LDPE的水平；LLDPE、HDPE、 EVA都可以提高再生料断裂伸长率，当新料含量为50%时，RLDPE/LLDPE共混物的断裂伸长率为391.7%，RLDPE/HDPE共混物的断裂______________________________________________________________________________________________伸长率为321.9%，RLDPE/EVA共混物的断裂伸长率为224.6%，RLDPE/LDPE共混物的断裂伸长率为146.2%；HDPE、LDPE、LLDPE都可以提高再生料的弯曲强度，HDPE对再生料的弯曲强度影响最大，当新料含量为50%时，RLDPE/HDPE共混物的弯曲强度为14.1MPa，RDLEP/LLDPE共混物的弯曲强度为7.9MPa，RLDPE/LDPE共混物的弯曲强度为7.9MPa，EVA的加入降低了再生料的弯曲强度，当EVA含量为50%时，RLDPE/EVA共混物的弯曲 强度为5.4MPa。（3）两种增塑剂对再生料加工流动性能的改善作用。DOP和ESO都可以使共混物的复数黏度、储能模量和损耗模量降低。在频率扫描时，当增塑剂添加量为10份时，RLDPE/DOP共混物的复数黏度较再生料降低了35.9%；储能模量较再生料降低了37.3%；损耗模量较再生料降低了33.6%。在温度扫描时，当添加10份增塑剂时，RLDPE/DOP共混物的复数黏度较再生料降低了33.3%；储能模量较再生料降低了36.4%；损耗模量较再生料降低了32.7%。当ESO占10份时，RLDPE/ESO共混物的复数黏度较再生料降低了32.7%；储能模量较再生料降低了33.7%；损耗模量较再生料降低了31.1%。在转矩流变测试中，两种增塑剂都可以降低再生料的平衡转矩，添加量为10份时，RLDPE/DOP共混物的平衡转矩为7.8N.m，RLDPE/ESO共混物的平衡转矩为8.9N.m，说明两种增塑剂都能改善再生料的加工流动性能，其中分子 量较小的DOP在改善再生料的加工性能方面效果更好。（4）润滑剂对再生料的加工流动性能的影响。随着润滑剂聚乙烯蜡含量的增加，RLDPE/PEW共混物的的复数黏度、储能模量和损耗模量都逐渐降低。当PEW占40份时，在频率扫描时RLDPE/PEW共混物的复数黏度较再生料降低了63.7%，储能模量较再生料降低了67.6%，损耗模量较再生料降低了57.9%；经温度扫描RLDPE/PEW共混物的复数黏度较再生料降低了71.9%，储能模量较再生料降低了76.4%，损耗模量为较再生料降低了67.4%，共混物的各项指标和新料低密度聚乙烯基本重合。在转矩流变测试中，随着聚乙烯蜡的加入，，再生料的平衡转矩和最大转矩都逐渐降低，当聚乙烯蜡所占分数达到30份时，共混物的平衡转矩为4.9N.m，基本已经达到新料低密 度聚乙烯的指标（4.6N.m）。（5）通过多指标正交试验来确定再生料改性的最优配方。选取的4个因素对拉伸强度的影响权重为：增塑剂DOP（B）交联剂DCP（D）新料EVA（A）润滑剂PEW（C）；对断裂伸长率的影响权重为：交联剂DCP（D）增塑剂DOP（B）润滑剂PEW（C）新料EVA（A）；对平衡转矩的影响权重为：润滑剂PEW（C）交联剂DCP（D）新料EVA（A）增塑剂DOP（B）；对弯曲强度的影响权重为：增塑剂DOP（B）新料EVA（A）交联剂DCP（D）润滑剂PEW（C）。再生料改性的最优配方为：EVA占15份，DOP占6份，聚乙烯蜡占30份，DCP占0.15份。
【关键词】：再生料 低密度聚乙烯 力学性能 旋转流变 转矩流变
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ325.12
【目录】：

• 摘要4-7
• Abstract7-13
• 1 绪论13-27
• 1.1 引言13
• 1.2 聚乙烯概述13-14
• 1.3 聚乙烯的性质14-15
• 1.3.1 物理性质14-15
• 1.3.2 化学性质15
• 1.4 聚乙烯改性15-16
• 1.4.1 物理改性15-16
• 1.4.2 化学改性16
• 1.5 废旧聚乙烯的处理方法16-23
• 1.5.1 填埋和焚烧16-17
• 1.5.2 热分解17
• 1.5.3 热能回收17
• 1.5.4 再生利用17-23
• 1.6 低密度聚乙烯再生料应用现状23-25
• 1.6.1 再生聚乙烯共混改性生产农用地膜24
• 1.6.2 再生聚乙烯生产塑料包装袋24-25
• 1.7 本课题的研究意义、研究内容和创新点25-27
• 1.7.1 研究意义25-26
• 1.7.2 研究内容26
• 1.7.3 创新点26-27
• 2 低密度聚乙烯再生料基本性能分析27-43
• 2.1 引言27-28
• 2.2 材料与方法28-30
• 2.2.0 试验材料28
• 2.2.1 主要仪器设备28
• 2.2.3 测试方法28-30
• 2.3 结果与讨论30-41
• 2.3.1 密度与熔体流动速率测试30-31
• 2.3.2 红外光谱分析31
• 2.3.3 X 射线荧光光谱分析31-32
• 2.3.4 热分析32-33
• 2.3.5 高温凝胶渗透色谱分析法33-35
• 2.3.6 X 射线衍射分析（XRD）35-36
• 2.3.7 力学性能测试36-37
• 2.3.8 流变性能测试37-41
• 2.3.9 SEM 分析41
• 2.4 本章小结41-43
• 3 新料对再生料的改性基础研究43-50
• 3.1 引言43-44
• 3.2 材料与方法44-45
• 3.2.1 试验材料44
• 3.2.2 主要设备仪器44
• 3.2.3 新料与再生料共混改性44
• 3.2.4 力学性能表征方法44-45
• 3.3 结果与讨论45-48
• 3.3.1 不用新料对再生料拉伸强度的影响45-46
• 3.3.2 不用新料对再生料断裂伸长率的影响46
• 3.3.3 不用新料对再生料弯曲强度的影响46-48
• 3.4 本章小结48-50
• 4 增塑剂对再生料的改性基础研究50-66
• 4.1 引言50-51
• 4.2 材料与方法51-52
• 4.2.1 试验材料51
• 4.2.2 主要设备仪器51
• 4.2.3 增塑剂与再生料共混改性51
• 4.2.4 性能表征方法51-52
• 4.3 结果与讨论52-64
• 4.3.1 不同增塑剂对再生料旋转流变性能的影响52-62
• 4.3.2 不同增塑剂对再生料转矩流变性能的影响62-64
• 4.4 本章小结64-66
• 5 润滑剂对再生料的改性基础研究66-76
• 5.1 引言66-67
• 5.2 材料与方法67-68
• 5.2.1 试验材料67
• 5.2.2 主要设备仪器67
• 5.2.3 增塑剂与再生料共混改性67
• 5.2.4 性能表征方法67-68
• 5.3 结果与讨论68-75
• 5.3.1 聚乙烯蜡对再生料旋转流变性能的影响68-74
• 5.3.2 聚乙烯蜡对再生料转矩流变性能的影响74-75
• 5.4 本章小结75-76
• 6 多因素优化对再生料改性基础研究76-85
• 6.1 引言76-77
• 6.2 材料与方法77-78
• 6.2.1 试验材料77
• 6.2.2 主要设备仪器77
• 6.2.3 正交试验设计77-78
• 6.2.4 性能表征方法78
• 6.3 结果与讨论78-83
• 6.3.1 拉伸强度结果分析79-80
• 6.3.2 断裂伸长率结果分析80
• 6.3.3 平衡转矩结果分析80-81
• 6.3.4 弯曲强度结果分析81
• 6.3.5 最优配方的确定81-83
• 6.4 本章小结83-85
• 结论与展望85-88
• 致谢88-89
• 参考文献89-97
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果97

【参考文献】

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本文编号：297259