廢舊輪胎橡膠的固相力化學(xué)脫硫化及其復(fù)合材料的制備.pdf

1、本文利用固相力化學(xué)反應(yīng)器獨(dú)特的三維剪結(jié)構(gòu)提供的強(qiáng)大剪切力，實(shí)現(xiàn)了廢舊輪胎橡膠(GTR)的常溫固相力化學(xué)脫硫化，考察了多種脫硫試劑與GTR的力化學(xué)共碾磨對(duì)脫硫化的影響；并通過(guò)研究天然橡膠(NR)硫化膠的固相力化學(xué)脫硫化探討了交聯(lián)橡膠的脫硫化機(jī)理；成功制備了力學(xué)性能優(yōu)良的NR/GTR、GTR/廢舊輪胎纖維復(fù)合材料，系統(tǒng)研究了所制備復(fù)合材料的硫化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及力學(xué)性能的影響因素。 1．采用固相力化學(xué)技術(shù)在不加脫硫試劑的情況下，常溫下實(shí)現(xiàn)

2、了GTR的脫硫化，制備了脫硫化GTR的再硫化膠。研究結(jié)果表明，GTR的凝膠含量和交聯(lián)密度隨碾磨次數(shù)增加而顯著降低，證實(shí)了脫硫反應(yīng)的發(fā)生，最大脫硫程度約為40％。再硫化膠的力學(xué)性能隨脫硫化程度的增加而提高，經(jīng)碾磨40次后獲得最大值，拉伸強(qiáng)度10.9MPa，扯斷伸長(zhǎng)率290％，與未脫硫GTR相比，分別提高了374％和314％。 2．考察了多種脫硫試劑與GTR的力化學(xué)處理對(duì)脫硫化的影響。結(jié)果表明：采用促進(jìn)劑TMTD、抗氧劑BHT和塑解

3、劑HP-T與GTR進(jìn)行固相力化學(xué)處理，均未能進(jìn)一步提高脫硫化GTR再硫化膠的力學(xué)性能；采用D-Link脫硫試劑與GTR進(jìn)行固相力化學(xué)處理，可以進(jìn)一步提高GTR再硫化膠的扯斷伸長(zhǎng)率。與采用常規(guī)的D-Link脫硫工藝制備的脫硫化GTR再硫化膠相比，共碾磨可以提高由D-Link脫硫試劑所引發(fā)的脫硫反應(yīng)的進(jìn)行程度，同時(shí)提高脫硫效率。對(duì)于脫硫化GTR，加入5wt％含量的芳烴油可使再硫化膠的拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率顯著增加。 3.研究了交聯(lián)橡膠

4、固相力化學(xué)脫硫化的機(jī)理。研究表明，交聯(lián)橡膠在力化學(xué)處理過(guò)程中，受到固相力化學(xué)反應(yīng)器所施加的強(qiáng)大的壓力、剪切應(yīng)力和環(huán)向應(yīng)力作用，在短時(shí)間內(nèi)使能量有效地集中在交聯(lián)鍵上，導(dǎo)致交聯(lián)鍵斷裂，實(shí)現(xiàn)脫硫化。 4.研究了NR/GTR復(fù)合材料的硫化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。結(jié)果表明：GTR的加入，導(dǎo)致NR硫化膠的硫化扭矩增大，焦燒時(shí)間和最佳硫化時(shí)間減少，但變化不大，不影響硫化工藝的焦燒安全性和加工效率；脫硫化GTR制備的復(fù)合材料的硫化扭矩高于未脫硫GTR，焦燒

5、時(shí)間和最佳硫化時(shí)間少于未脫硫GTR制備的復(fù)合材料。 5.固相力化學(xué)脫硫化可以提高NR/GTR復(fù)合材料的力學(xué)性能。在相同GTR含量的NR/GTR復(fù)合材料中，采用脫硫化GTR制備的復(fù)合材料的力學(xué)性能顯著優(yōu)于未脫硫GTR，其力學(xué)性能接近或高于NR生膠硫化膠。特別地，當(dāng)脫硫化GTR(dGTR)含量為10wt％Et寸，dGTR/NR復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度較之未脫硫GTR(rGTR)/NR復(fù)合材料增強(qiáng)了73％，扯斷伸長(zhǎng)率提高了28％。

6、6.采用固相力化學(xué)共碾磨技術(shù)，在不加相容劑以及不對(duì)纖維進(jìn)行預(yù)處理的情況下，成功制備了GTR/廢舊輪胎纖維復(fù)合材料。研究結(jié)果表明，力化學(xué)共碾磨提高了纖維在橡膠基體中的分散性，改善了廢舊纖維與橡膠基體間的界面粘合。相對(duì)于采用常規(guī)共混制備的脫硫GTR/廢舊纖維復(fù)合材料，其拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率分別提高了95.5％和66.6％。廢纖維增強(qiáng)脫硫化GTR再硫化膠的最佳填充量為5wt％。脫硫GTR/廢舊輪胎纖維復(fù)合材料顯示了各向異性的特點(diǎn)，取向度約為6