廢膠粉的微波活化及其應(yīng)用研究.pdf

1、本文研究了廢膠粉與聚氯乙烯、天然橡膠、瀝青等基材的共混改性，在不同的加工配方及工藝下，制備出具有實用性能的復(fù)合材料。同時，通過研究微波輻射活化廢膠粉及其與各基材的共混，對共混材料的亞微觀結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系進(jìn)行了初步探討。研究結(jié)果表明采用微波輻射法活化廢膠粉并將其與多種基材共混，加工過程能耗小，成本低，廢膠粉的利用率高。 一、廢膠粉的微波輻射改性研究 改變微波輻射條件對廢膠粉進(jìn)行輻照活化改性，運用表面接觸角、溶脹實驗、X

2、射線能譜、紅外吸收光譜等手段表征了活化程度，結(jié)果表明，微波輻射活化廢膠粉表面接觸角較大，平衡溶脹率較大，表面羥基含量增加，含氧基團(tuán)增多。實驗表明通過微波輻射活化膠粉可以有效的打斷廢膠粉中的S-C和S-S鍵，提高廢膠粉的表面活性。 二、廢膠粉/聚氯乙烯熱塑性彈性體的制備與性能研究 調(diào)節(jié)交聯(lián)劑、增塑劑、增容劑品種和用量以及加工工藝對廢膠粉/聚氯乙烯熱塑性彈性體的基本配方進(jìn)行優(yōu)化；運用轉(zhuǎn)矩流變儀研究了廢膠粉/聚氯乙烯熱塑性彈性

3、體的加工配方，并與傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法相對比。運用動態(tài)熱機(jī)械分析儀對廢膠粉/聚氯乙烯的微觀結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系進(jìn)行探討，在此基礎(chǔ)上運用微波活化廢膠粉代替普通廢膠粉制備共混型熱塑性彈性體。 結(jié)果表明，加工溫度在160℃、加工轉(zhuǎn)速在50rpm時，安全加工的時間較為適中，且能耗較低；采用促進(jìn)劑TT硫化體系，當(dāng)氧化鋅用量為4％～6％、TT為1.6％～2.4％、硫磺為1.6％～2.4％時，共混材料的性能較好；對于聚氯乙烯/廢膠粉熱塑性彈性體共混

4、體系，增塑劑用量為24％～30％時比較合適，在鄰苯二甲酸二丁酯的增塑下，共混體系流動性能較好，加工能耗較低，更有利于聚氯乙烯與廢膠粉的融合；選用丁腈橡膠做增容劑，可以明顯提高共混體系性能，而CPE則會使共混熱塑性彈性體的性能下降，將兩者并用，增容效果最好；采用微波活化膠粉與聚氯乙烯共混，所得材料的性能不佳，可能是由于加工配方的選擇還未達(dá)最優(yōu)所致。應(yīng)用轉(zhuǎn)矩流變儀可以對廢膠粉/聚氯乙烯熱塑性彈性體的加工配方進(jìn)行優(yōu)化，與傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法相比，該

5、法可以降低配方研制成本，縮短配方研制時間，并且能夠較好地確定工藝參數(shù)。 三、廢膠粉/天然橡膠共混彈性體的制備與性能研究 通過調(diào)節(jié)廢膠粉粒徑與加工工藝，以及防老劑、偶聯(lián)劑等配合助劑，對廢膠粉/天然橡膠共混彈性體的基本配方進(jìn)行優(yōu)化；運用微波輻射活化廢膠粉代替普通廢膠粉制備廢膠粉/天然橡膠共混型彈性體，對其力學(xué)性能進(jìn)行測試。結(jié)果表明采用粒徑較小的廢膠粉所制備的共混彈性體性能較好；混煉工藝采用連續(xù)投料時所得彈性體性能較佳，但抗老

6、化性能有所下降；利用微波活化廢膠粉代替普通膠粉，可以拓寬膠粉的使用范圍，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本，降低能耗，保護(hù)環(huán)境的目的；選用防老劑RD和防老劑MB并用(并用比為3.0∶1.5)，共混彈性體的抗熱氧老化性能較使用單一防老劑好，偶聯(lián)劑采用KH550硅烷偶聯(lián)劑，效果較佳，已達(dá)到文獻(xiàn)中汽車輪胎胎面膠的技術(shù)要求。 四、廢膠粉改性瀝青的制備與性能研究 通過調(diào)節(jié)廢膠粉粒徑、用量和機(jī)械攪拌速度制備廢膠粉改性瀝青并用微波輻射活化廢膠粉代替

7、普通廢膠粉對瀝青進(jìn)行改性，對其常規(guī)性能指標(biāo)(軟化點、針入度、低溫延度)及其他性能進(jìn)行測試，并運用差示掃描量熱儀(DSC)和動態(tài)熱機(jī)械分析儀(DMA)對改性瀝青的溫度穩(wěn)定性及微觀結(jié)構(gòu)與性能間的關(guān)系進(jìn)行探討。結(jié)果表明采用廢膠粉改性瀝青可以明顯提高基質(zhì)瀝青的軟化點和低溫延度，降低針入度，同時提高其溫度穩(wěn)定性，使改性瀝青具有更加優(yōu)良的路用性能，運用活化膠粉改性瀝青，可以使廢膠粉粒子與瀝青間的界面結(jié)合更加緊密，使用較大粒徑的膠粉就可以達(dá)到較小粒徑

8、普通膠粉改性瀝青的性能，從而降低成本，有很大的實用價值。 本課題以得到能夠?qū)嶋H運用的性能優(yōu)良的改性瀝青或橡-塑、橡-橡共混材料為目標(biāo)，研究了WRP的共混改性工藝。并對WRP及其共混物的亞微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。由于廢膠粉原料成分復(fù)雜，所以微觀結(jié)構(gòu)分析很難做到詳細(xì)周到，因此對性能和加工工藝相關(guān)性研究就成為本課題的主要內(nèi)容。 本文的意義在于尋找最優(yōu)的加工工藝，調(diào)節(jié)最佳的工藝配方，采用簡單有效的活化廢膠粉的方法，使其與不同的基材共