汽车废旧聚丙烯高效同级再生方法研究

发布时间：2020-07-10 20:31

【摘要】：随着汽车工业的迅猛发展,我国汽车产量和保有量持续上升,报废汽车数量也不断增长,不合理的处置将会带来环境风险,因此报废汽车资源的循环再生受到了社会各界的重点关注。车用聚丙烯(Polypropylene,PP)蕴含较高的回收利用价值,如何实现废旧聚丙烯的高效同级再生利用,减少资源浪费,是一个值得广泛关注的难题。本文首先采用加速老化方法对汽车聚丙烯材料进行人工加速老化,通过现代化分析方法揭示了汽车聚丙烯复合材料的老化特性;采用混料均匀试验设计进行回收料改性再生实验方案设计,并就材料组份对回收料改性性能的影响规律进行了深入研究;利用BP神经网络与遗传算法相结合的方法对混合回收料进行改性再生配方优化设计,提出了汽车废旧聚丙烯高效同级再生方法;根据汽车废旧塑料件的特点对混合回收料改性再生工艺路径进行合理规划,并对高效同级再生方法的可行性进行分析验证。本文的主要研究结果如下:(1)在氙灯老化条件下,汽车聚丙烯复合材料的熔体流动性呈现先下降后上升的趋势,加速老化680h后,熔体质量流动速率(Melt Mass-flow Rate,MFR)最小为19.5g/10min;冲击韧性持续下降,老化1400h后,悬臂梁缺口冲击强度下降至6.63kJ/m~2,下降了71.56%;拉伸强度和弯曲强度均先增大后减小。(2)聚丙烯新料(Virgin Polypropylene,VPP)的含量对再生料拉伸强度和弯曲强度的变化影响不大,但可以提高再生料的悬臂梁缺口冲击强度;弹性体乙烯-辛烯共聚物(Ethylene Octyl Copolymer,POE)具有良好的增韧作用,POE所占比率越高,再生料的悬臂梁缺口冲击强度上升越明显,但同时会降低材料的拉伸强度和弯曲强度。(3)回收料改性性能的BP神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)预测模型的精度较高,拉伸强度、弯曲强度、悬臂梁缺口冲击强度的预测值和实际值的最大相对误差分别为4.92%、3.20%和4.98%,平均相对误差分别为2.41%、1.60%和2.91%,可用于回收料的改性再生配方优化设计。(4)当RPP/VPP/POE的比例为57.53/32.31/10.17时,再生料的综合性能已满足汽车零部件材料性能要求,并且此时改性再生的成本最低。拉伸强度由31.2MPa降至25.72MPa,下降了17.56%;弯曲强度由35.13MPa降至29.98MPa,下降了14.66%;缺口冲击强度由6.15kJ/m~2升至12.10kJ/m~2,上升了96.75%。(5)汽车废旧聚丙烯高效同级再生预测模型的预测精度较高,RPP用量、VPP用量和POE用量的相对误差分别为7.63%、14.39%和9.8%。本文的研究为汽车废旧聚丙烯材料的同级回收再利用提供理论依据和更为简便、快捷、有效的方法,实现了报废汽车塑料的同级再生,为解决汽车轻量化塑料高效回收再生技术难题提供了新思路,这对于节能减排以及促进我国汽车工业的发展都具有十分重要的理论意义和实际价值。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X734.2;TQ317
【图文】：

改性再生工艺路径规划及验证的特点，对汽车废旧塑料件改性再生工艺路径进饰板改性再生工艺应用进行研究，并对高效同级证。容，首先采用加速老化方法对汽车聚丙烯材料进微观相结合的方法揭示汽车聚丙烯复合材料的老计进行回收料改性再生实验方案设计，并就材料规律进行了深入研究；利用 BP 神经网络结合遗传化设计，提出了汽车废旧聚丙烯高效同级再生方点对改性再生工艺路径进行合理规划，并对高效析验证。术路线如图 1-4 所示。

化 氙灯老化箱 TSN-408 无锡市苏意达试验设备有限公测试冲击强度试验机 XJUD-5.5 承德市金建检测仪器有限公电子万能试验机 CMT6104 美斯特工业系统（中国）有限熔融指数仪 MFI-1211 承德市金建检测仪器有限公智能傅里叶变换红外分析仪 Nicolet6700 美国 Thrmo 仪器公司同步热分析仪 STA449F3 德国耐驰仪器公司实验所需主要设备照片如图 2-1 所示。（a）恒温干燥箱 （b）塑料注塑成型机 （c）氙灯老化箱

图 2-2 实验流程图键步骤如下所述：1）试样制备聚丙烯粒料置于 80℃的恒温干燥箱中 2 小时后，投入塑料注塑成备得到拉伸试样、弯曲试样和悬臂梁缺口冲击强度试样。注塑条度依次为 205℃-210℃-215℃-200℃，注射压力和保压压力分别为Pa，保压时间和冷却时间分别为 12s 和 20s。2）人工加速老化考 GB/T 16422.2-2014，采用氙灯老化箱对试样进行加速老化，老 360h、480h、720h、1080h 和 1400h。试验条件如下：试验箱内试验箱内相对湿度为 65%RH，辐照度为 750W/m2，样品盘转速为。测试方法

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本文编号：2749417