廢膠粉的微波活化及其應用研究.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；采用促進劑TT硫化體系，當氧化鋅用量為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最優(yōu)所致。應用轉(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，對其力學性能進行測試。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，從而達到降低生產(chǎn)成本，降低能耗，保護環(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，已達到文獻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行改性，對其常規(guī)性能指標(軟化點、針入度、低溫延度)及其他性能進行測試，并運用差示掃描量熱儀(DSC)和動態(tài)熱機械分析儀(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，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)進行了表征。由于廢膠粉原料成分復雜，所以微觀結(jié)構(gòu)分析很難做到詳細周到，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