农业轮胎用SBR/TRR共混胶制备、性能及机理分析
发布时间：2020-12-29 17:38
随着现代工业的发展,橡胶消耗量不断增加,废旧橡胶量也随之增加,其中废旧轮胎量最多,占废旧橡胶制品的60%以上,对环境造成了严重的“黑色污染”,为了响应国家节能环保要求,我国加大了对再生橡胶循环利用的研究,轮胎再生胶（简称TRR）已成为主力军。农业轮胎相对于载重轮胎来说,一般行驶速度慢,但工作环境相对较差,所以农业轮胎的力学性能、耐磨性能、高速性能要求低,但耐刺扎性、耐啃性和耐撕裂性、耐老化性能要求高,为了满足这些使用性能在农业轮胎胎面中通常采用较高用量的低温乳聚丁苯橡胶（简称SBR）达2050份。为了改善低温乳聚SBR的加工性能和硫化性能,提高胶料质量,做到资源循环利用,提出了农业轮胎用SBR/TRR共混胶制备、性能及机理分析研究。通过农业轮胎用SBR/TRR共混胶共混体系及机理分析研究,发现添加1060份TRR时SBR/TRR共混胶为均项体系,相容性好,添加60份以上TRR时共混胶为“海-岛”结构,相容性差,并从共混机理进行了原因分析。通过对农业轮胎用SBR/TRR共混胶填充补强体系及机理分析研究,制备了具有抗紫外线抗菌功能的新型填充材料T...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
丁苯橡胶的化学反应式
当前,世界先进发达国家均利用废旧轮胎进行翻新、热能利用,部分用于生产精细胶粉。我国废橡胶利用主要分为三个方面:一是轮胎翻新;二是生产胶粉;三是生产再生橡胶。其中发展最快的是再生胶生产产业,再生胶生产产业所利用的废橡胶已达到废橡胶总量的80%。据中国橡胶工业协会废橡胶综合利用分会统计,目前我国再生橡胶的产量达到250万吨/年。按橡胶烃含量,3吨再生橡胶替代1吨NR计算,仅250万吨再生橡胶就相当于找到了80多万吨NR替代品,超出了海南省全年NR的产量,相当于我国NR全年产量的2/3。被世界先进发达国家称为“夕阳产业”的再生橡胶工业在我国废橡胶利用领域脱颖而出,独领风骚。我国再生橡胶行业是伴随着轮胎行业的快速发展而发展的,废轮胎是再生橡胶生产企业的主要原料,占总利用量的60~70%。据统计每生产一条轮胎需要几十至几百公斤的胶料,每生产1 Kg合成胶需3 Kg石油,而每综合利用一条废旧轮胎可产生如下二次资源,并能够循环利用[37-40],详见图1-4,从图中可以看出废旧轮胎的35~45%(轮胎胎面胶部分)可用来制作轮胎再生胶(TRR)。1.3.2轮胎再生胶的判定方法
共混物的相容性可以通过共混物的玻璃化转变温度(Tg)来描述组分相容性的好坏[104],下面研究了不同共混比对共混生胶Tg的影响规律。1#~11#胶不同共混比共混胶的DSC曲线见图2-2所示,1#~11#胶不同共混比共混胶的玻璃化转变温度(Tg)如表1所示。从表2-4和图2-2中可以看出1#胶纯SBR的Tg为-51.02℃,11#胶纯TRR的Tg为-56.11℃,TRR的Tg比SBR的Tg低5.09℃,说明SBR的耐低温性比再生胶差一些。主要由于SBR的主体结构为反式1,4-结构,结构类型单一,分子结构不规整,分子结构较紧,特别是庞大苯基侧基的引入,使分子间力加大,耐寒性较差。2#至7#共混胶共混比为从90/10变成40/60,即共混胶总份数为100份时,共混了10~60份TRR,它们的Tg均在1#胶纯SBR的Tg和11#胶纯TRR的Tg之间,且随着TRR份数的增加,SBR/TRR共混胶的Tg越来越接近于TRR的Tg,说明2#至7#SBR/TRR共混胶之间相互扩散且并能产生较强的相互作用,两胶共混后相容性非常好,共混体系为均项体系。但8#~10#共混胶均有两个Tg,且一个Tg接近于TRR的Tg,一个Tg接近于TRR的Tg,说明8#~10#共混胶为两项体系,且为部分相容体系,因为共混了更多份的TRR形成了“海-岛结构”。综上所述说明通过不同共混比SBR/TRR共混胶差示扫描量热(DSC)分析,当SBR/TRR共混胶总份数为100份时,共混60份以下TRR,共混结构比较合理,填充更高份TRR时,共混结构就会出现“海-岛结构”[105],影响共混胶混炼均匀性,会对胶料的性能造成很大影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Thermo-oxidative ageing behavior of cerium oxide/silicone rubber[J]. Qiang He,Guangfei Wang,Yong Zhang,Zhanjun Li,Linghao Kong,Wei Zhou. Journal of Rare Earths. 2020(04)
[2]双金属稀土促进剂对丁苯橡胶/天然橡胶胎面胶的影响[J]. 胡涛,王广克,王雅静,胡水,温世鹏,刘力. 合成橡胶工业. 2020(02)
[3]废旧橡胶循环利用技术进展[J]. 孙岳红,雷国安,路丽珠,唐帆. 橡胶科技. 2020(02)
[4]轮胎再生胶的无油化改性技术与应用[J]. 徐世传. 轮胎工业. 2020(02)
[5]不同种类裂解炭黑的橡胶分散性及补强性能[J]. 边慧光,王红. 弹性体. 2019(06)
[6]Magnetic,thermal stability and dynamic mechanical properties of beta isotactic polypropylene/natural rubber blends reinforced by NiZn ferrite nanoparticles[J]. Lih-Jiun Yu,Sahrim Hj Ahmad,Ing Kong,Mouad A.Tarawneh,Shamsul Bahri Bin Abd Razak,Elango Natarajan,Chun Kit Ang. Defence Technology. 2019(06)
[7]顺丁橡胶/丁苯橡胶共混胶的性能[J]. 胡海华,何连成,杨明辉,张璐,李波,周雷,赵洪国,吴宇. 合成橡胶工业. 2019(06)
[8]氟橡胶/甲基乙烯基硅橡胶共混胶的性能[J]. 汪恒,夏茹,陈鹏,章于川,钱家盛. 合成橡胶工业. 2019(06)
[9]溶聚丁苯橡胶结构与加工应用性能的关系[J]. 王丽丽. 合成橡胶工业. 2019(05)
[10]丁腈橡胶序列结构对其硫化速率及力学性能的影响[J]. 陈昊诚,董瑞宝,王文玉,潘广勤. 高分子材料科学与工程. 2019(07)
博士论文
[1]纳米二氧化硅的表面修饰及其对天然橡胶复合材料结构与性能的影响[D]. 郑骏驰.北京化工大学 2018
[2]氟橡胶/硅橡胶共混胶的制备、结构与性能研究[D]. 郭建华.华南理工大学 2009
硕士论文
[1]溶聚丁苯橡胶的结构、性能、加工及应用研究[D]. 杨玉琼.兰州理工大学 2019
[2]再生胶在胎面胶中的应用[D]. 万如.青岛科技大学 2018
[3]氯化丁基橡胶/顺丁橡胶的共混加工研究[D]. 吴新妮.陕西理工学院 2016
[4]芘基醛和酮的合成[D]. 苗保喜.中国矿业大学 2014
[5]集成橡胶SIBR热氧、臭氧老化过程的研究[D]. 王小蕾.青岛科技大学 2014
[6]聚丙烯/聚乙烯/弹性体三元共混改性的研究[D]. 冯芳.长春工业大学 2014
[7]稀土配合物橡胶防老剂的负载与复配研究[D]. 潘锐贤.华南理工大学 2012
[8]异戊橡胶的老化与防老化研究[D]. 卜少华.北京化工大学 2012
本文编号：2946020
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
丁苯橡胶的化学反应式
当前,世界先进发达国家均利用废旧轮胎进行翻新、热能利用,部分用于生产精细胶粉。我国废橡胶利用主要分为三个方面:一是轮胎翻新;二是生产胶粉;三是生产再生橡胶。其中发展最快的是再生胶生产产业,再生胶生产产业所利用的废橡胶已达到废橡胶总量的80%。据中国橡胶工业协会废橡胶综合利用分会统计,目前我国再生橡胶的产量达到250万吨/年。按橡胶烃含量,3吨再生橡胶替代1吨NR计算,仅250万吨再生橡胶就相当于找到了80多万吨NR替代品,超出了海南省全年NR的产量,相当于我国NR全年产量的2/3。被世界先进发达国家称为“夕阳产业”的再生橡胶工业在我国废橡胶利用领域脱颖而出,独领风骚。我国再生橡胶行业是伴随着轮胎行业的快速发展而发展的,废轮胎是再生橡胶生产企业的主要原料,占总利用量的60~70%。据统计每生产一条轮胎需要几十至几百公斤的胶料,每生产1 Kg合成胶需3 Kg石油,而每综合利用一条废旧轮胎可产生如下二次资源,并能够循环利用[37-40],详见图1-4,从图中可以看出废旧轮胎的35~45%(轮胎胎面胶部分)可用来制作轮胎再生胶(TRR)。1.3.2轮胎再生胶的判定方法
共混物的相容性可以通过共混物的玻璃化转变温度(Tg)来描述组分相容性的好坏[104],下面研究了不同共混比对共混生胶Tg的影响规律。1#~11#胶不同共混比共混胶的DSC曲线见图2-2所示,1#~11#胶不同共混比共混胶的玻璃化转变温度(Tg)如表1所示。从表2-4和图2-2中可以看出1#胶纯SBR的Tg为-51.02℃,11#胶纯TRR的Tg为-56.11℃,TRR的Tg比SBR的Tg低5.09℃,说明SBR的耐低温性比再生胶差一些。主要由于SBR的主体结构为反式1,4-结构,结构类型单一,分子结构不规整,分子结构较紧,特别是庞大苯基侧基的引入,使分子间力加大,耐寒性较差。2#至7#共混胶共混比为从90/10变成40/60,即共混胶总份数为100份时,共混了10~60份TRR,它们的Tg均在1#胶纯SBR的Tg和11#胶纯TRR的Tg之间,且随着TRR份数的增加,SBR/TRR共混胶的Tg越来越接近于TRR的Tg,说明2#至7#SBR/TRR共混胶之间相互扩散且并能产生较强的相互作用,两胶共混后相容性非常好,共混体系为均项体系。但8#~10#共混胶均有两个Tg,且一个Tg接近于TRR的Tg,一个Tg接近于TRR的Tg,说明8#~10#共混胶为两项体系,且为部分相容体系,因为共混了更多份的TRR形成了“海-岛结构”。综上所述说明通过不同共混比SBR/TRR共混胶差示扫描量热(DSC)分析,当SBR/TRR共混胶总份数为100份时,共混60份以下TRR,共混结构比较合理,填充更高份TRR时,共混结构就会出现“海-岛结构”[105],影响共混胶混炼均匀性,会对胶料的性能造成很大影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Thermo-oxidative ageing behavior of cerium oxide/silicone rubber[J]. Qiang He,Guangfei Wang,Yong Zhang,Zhanjun Li,Linghao Kong,Wei Zhou. Journal of Rare Earths. 2020(04)
[2]双金属稀土促进剂对丁苯橡胶/天然橡胶胎面胶的影响[J]. 胡涛,王广克,王雅静,胡水,温世鹏,刘力. 合成橡胶工业. 2020(02)
[3]废旧橡胶循环利用技术进展[J]. 孙岳红,雷国安,路丽珠,唐帆. 橡胶科技. 2020(02)
[4]轮胎再生胶的无油化改性技术与应用[J]. 徐世传. 轮胎工业. 2020(02)
[5]不同种类裂解炭黑的橡胶分散性及补强性能[J]. 边慧光,王红. 弹性体. 2019(06)
[6]Magnetic,thermal stability and dynamic mechanical properties of beta isotactic polypropylene/natural rubber blends reinforced by NiZn ferrite nanoparticles[J]. Lih-Jiun Yu,Sahrim Hj Ahmad,Ing Kong,Mouad A.Tarawneh,Shamsul Bahri Bin Abd Razak,Elango Natarajan,Chun Kit Ang. Defence Technology. 2019(06)
[7]顺丁橡胶/丁苯橡胶共混胶的性能[J]. 胡海华,何连成,杨明辉,张璐,李波,周雷,赵洪国,吴宇. 合成橡胶工业. 2019(06)
[8]氟橡胶/甲基乙烯基硅橡胶共混胶的性能[J]. 汪恒,夏茹,陈鹏,章于川,钱家盛. 合成橡胶工业. 2019(06)
[9]溶聚丁苯橡胶结构与加工应用性能的关系[J]. 王丽丽. 合成橡胶工业. 2019(05)
[10]丁腈橡胶序列结构对其硫化速率及力学性能的影响[J]. 陈昊诚,董瑞宝,王文玉,潘广勤. 高分子材料科学与工程. 2019(07)
博士论文
[1]纳米二氧化硅的表面修饰及其对天然橡胶复合材料结构与性能的影响[D]. 郑骏驰.北京化工大学 2018
[2]氟橡胶/硅橡胶共混胶的制备、结构与性能研究[D]. 郭建华.华南理工大学 2009
硕士论文
[1]溶聚丁苯橡胶的结构、性能、加工及应用研究[D]. 杨玉琼.兰州理工大学 2019
[2]再生胶在胎面胶中的应用[D]. 万如.青岛科技大学 2018
[3]氯化丁基橡胶/顺丁橡胶的共混加工研究[D]. 吴新妮.陕西理工学院 2016
[4]芘基醛和酮的合成[D]. 苗保喜.中国矿业大学 2014
[5]集成橡胶SIBR热氧、臭氧老化过程的研究[D]. 王小蕾.青岛科技大学 2014
[6]聚丙烯/聚乙烯/弹性体三元共混改性的研究[D]. 冯芳.长春工业大学 2014
[7]稀土配合物橡胶防老剂的负载与复配研究[D]. 潘锐贤.华南理工大学 2012
[8]异戊橡胶的老化与防老化研究[D]. 卜少华.北京化工大学 2012
本文编号：2946020
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