废硫化橡胶资源化可控制备及多相复合材料结构与性能研究

发布时间：2017-12-09 06:08

  本文关键词：废硫化橡胶资源化可控制备及多相复合材料结构与性能研究

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【摘要】：废硫化橡胶是一种包含生胶、有机及无机填料的热固性高分子材料,因大部分废弃橡胶制品的含胶率较高,因此,废硫化橡胶具有极高的再生利用价值,被认为是一种新型的橡胶资源。废硫化橡胶资源化利用的关键因素是将废旧橡胶制品进行分类分选并制成硫化橡胶粉。本文制备并收集了常温粉碎工艺、水切割工艺制备的废轮胎硫化橡胶粉,以及废丁基橡胶内胎、废溴化丁基橡胶套,并通过常温机械粉碎法制得丁基橡胶胶粒和溴化丁基橡胶胶粒。采用傅里叶红外光谱分析、热失重分析、扫描电子显微镜等手段对硫化橡胶粉(胶粒)的组分和表面形貌进行分析。讨论了不同破碎工艺制备的硫化橡胶粉的表面形貌特征以及不同主链结构的硫化橡胶粉,其资源化利用过程中氧气所起的作用;分析了不同尺度、不同相态的硫化橡胶粉的应用情况,以应用为目的,对硫化橡胶粉(胶粒)进行分类。硫化橡胶粉的直接应用是废橡胶资源化可控利用的第一步,被认为是废硫化橡胶资源化可控利用的最佳途径。本文中将废轮胎硫化橡胶粉作为生胶的替代资源,通过模压成型技术并改进硫化模具,制备了适用于静态环境使用的全轮胎胶粉模压橡胶制品;通过部分替代的方式,以轮胎胶粉替代天然橡胶(NR),制备高耐磨性的复合材料;利用复合胶的概念,将硫化橡胶粉作为填料使用,制备了水切割轮胎胶粉/NR复合胶,研究了具有不同表面性质的硫化橡胶粉和活化胶粉对复合胶性能的影响,实验结果表明,活化胶粉在基体橡胶中的分散性改善,因此复合胶性能提高。硫化橡胶粉的表面活化改性是废硫化橡胶资源化可控利用的第二步。活化胶粉是废硫化橡胶制品资源化利用的主导方向,本文采用界面活化改性、再生法活化改性以及力化学法改性三种不同的方式,通过表面活化改性机理的分析,探讨了偶联剂、再生活化剂和机械剪切力与硫化橡胶粉表面的作用形式,以及三种不同改性方式对活化胶粉表面结构的影响。考察了活化胶粉溶胶含量和交联密度的变化以及活化胶粉应用制品的性能,结果表明,硫化橡胶粉活化改性过程中,通过界面增容或表面降解作用,提高了硫化橡胶粉的表面活性,活化胶粉与基体橡胶之间的相容性增加,分散性提高,复合材料的性能改善,进而扩大硫化橡胶粉的应用领域并增加其使用量。再生橡胶是废硫化橡胶资源化可控利用的第三步。本文通过高温动态再生法和机械捏炼法制备了丁基再生橡胶以及溴化丁基再生橡胶。硫黄硫化的丁基橡胶,其再生的理论依据是交联网络结构中硫-硫键的能量最低,因此通过热或者外力的作用可优先断裂。通过丁基橡胶再生机理的分析,讨论了再生活化剂和软化剂在再生过程中的作用,以及硫化橡胶交联网络结构在再生过程中的变化;丁基橡胶再生后,采用橡胶加工分析仪研究了高温动态再生工艺中,再生温度、时间以及转矩流变仪的转子转速对再生橡胶再生程度的影响;再生橡胶再硫化后,通过对其硫化胶物理性能的表征分析了再生工艺条件对再生橡胶性能的影响,结果表明,再生温度是影响再生橡胶性能的关键因素,温度与时间具有协同效应,同时转子转速的提高可提供剪切力作用,进而增加交联网络的断键几率。溴化丁基橡胶套是一种树脂硫化的特种橡胶制品。本文采用高温动态再生工艺和机械捏炼工艺实现了溴化丁基橡胶制品的低程度再生。溴化丁基再生橡胶作为生胶应用于不同的橡胶制品中,研究了不同用量、不同工艺溴化丁基再生橡胶以及不同的再硫化体系对溴化丁基再生橡胶制品的硫化特性、老化前后物理性能的影响,结果表明两种工艺制备的溴化丁基再生橡胶均具有较高的性能,通过配方体系的调整可制备高性价比的特种橡胶制品。
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ330.1;TB33

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本文编号：1269339