胶粉改性及其并用胶的制备与性能研究

论文摘要

胶粉是废旧橡胶经过机械粉碎制得的颗粒状粉体,具有致密的交联网络结构,但被人们长期使用的废旧橡胶表面已失去活性,因此,胶粉在应用到其他材料时,与基质材料的相容性很差,导致复合材料的性能不理想。然而,对胶粉进行表面改性,是解决这一瓶颈的关键所在。本文针对胶粉的再利用难题,开展了一系列的胶粉表面改性的研究工作:采用微波脱硫改性方法和机械力化学改性方法对胶粉改性,进而将改性胶粉应用到橡胶材料中制备了胶粉/天然橡胶硫化胶,并探讨了两种方法的改性效果。最后,为进一步扩大胶粉的应用领域,结合机械力化学改性方法制备了改性胶粉/丁腈橡胶发泡材料,并研究了其相关性能。本文主要采用纯度为90%以上的胶粉为原料,研究了该胶粉与橡胶基质中的应用情况。1、将胶粉加入在生胶中制备了硫化胶,探讨了胶粉含量、胶粉粒径和种类及硫磺含量等因素对硫化胶物理机械性能的影响,同时进一步研究了胶粉/并用胶硫化胶的力学性能。这些基础性研究为进一步开展胶粉改性的研究工作奠定了基础。2、采用微波脱硫方法对胶粉进行表面改性,通过正交设计实验方法,以微波功率、微波时间和胶粉粒径为因素,初步确定了较好的微波脱硫条件,即:以微波功率为750W,微波时间为60s的辐射条件对80目胶粉改性。进而在该条件下,对胶粉进行一系列的微波处理实验,并制备了微波脱硫胶粉/天然橡胶硫化胶,通过对其物理机械性能、压缩永久变形、机械动态力分析,溶胀率的测定及利用Flory-Rehner公式对其交联密度的计算表明,微波改性胶粉/天然橡胶硫化胶的有较好的综合力学性能和较大的交联程度。3、采用机械力化学方法对胶粉进行改性,通过开炼机的机械剪切力的作用,胶粉与化学助剂发生反应,使胶粉物理化学性质发生了一定的变化,同时实现了胶粉由胶粒变为片状胶,方便了工业上的应用。本文通过机械力化学方法制备的改性胶粉/天然橡胶硫化胶有优良的物理机械性能、撕裂强度提高,有较小的压缩永久变形和较大的交联密度。4、利用机械力化学改性胶粉和新型发泡剂松本微球MSH-500,制备了改性胶粉/丁腈橡胶发泡材料,通过对其密度测定及扫面电子显微镜对其表面形态结构的研究发现,发泡剂MSH-500在胶粉与生胶的并用硫化胶中有一定的发泡效果,并探讨了发泡剂含量、胶粉含量和粒径与发泡效果的相关性,测定了发泡材料的力学性能。本论文对精细胶粉在橡胶中的应用做了初步的研究,这些研究为胶粉改性方法的工业化打下一定的理论基础,对国内废旧橡胶的回收利用有重要的意义,将会推动环境友好产业的进一步发展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 废橡胶再利用国内外研究现状
• 1.1.1 国外废橡胶再利用研究状况
• 1.1.2 国内废橡胶再利用研究状况
• 1.2 胶粉制备与应用
• 1.2.1 胶粉的制备
• 1.2.2 胶粉的应用
• 1.3 胶粉的改性方法
• 1.4 本论文选题意义和研究内容
• 1.4.1 本论文的选题意义
• 1.4.2 本论文的研究内容
• 1.5 参考文献
• 第二章 胶粉与基质胶复合材料的基本性能研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂及原料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验步骤
• 2.2.4 性能测试与表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 胶粉粒径和用量对废胶粉/天然橡胶混炼胶性能的影响
• 2.3.2 废胶粉种类对废胶粉/天然橡胶混炼胶性能的影响
• 2.3.3 不同硫化体系对塑化胶粉/天然橡胶硫化胶力学性能的影响
• 2.3.4 不同加工工艺对硫化胶性能研究
• 2.4 本章小结
• 2.5 参考文献
• 第三章 微波活化废胶粉/天然橡胶硫化胶的制备
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂及原料
• 3.2.2 主要实验仪器
• 3.2.3 实验步骤
• 3.2.4 性能测试与表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 胶粉微波脱硫条件的初探
• 3.3.2 胶粉/天然橡胶硫化胶的物理机械性能研究
• 3.3.3 胶粉/天然橡胶硫化胶的压缩永久变形研究
• 3.3.4 胶粉/天然橡胶硫化胶平衡溶胀率和交联密度的研究
• 3.3.5 胶粉/天然橡胶硫化胶的机械动态力学分析
• 3.4 本章小结
• 3.5 参考文献
• 第四章 胶粉机械力化学改性及硫化胶相关性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂及原料
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 实验步骤
• 4.2.4 性能测试与表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 胶粉片的力学性能表征
• 4.3.2 胶粉（片）/天然橡胶硫化胶的物理机械性能研究
• 4.3.3 胶粉（片）/天然橡胶硫化胶的撕裂强度研究
• 4.3.4 胶粉（片）/天然橡胶硫化胶的压缩永久变形研究
• 4.3.5 胶粉（片）/天然橡胶硫化胶的磨耗体积研究
• 4.3.6 胶粉（片）/天然橡胶硫化胶平衡溶胀率和交联密度的研究
• 4.3.7 胶片/天然橡胶硫化胶老化前后物理机械性能研究
• 4.3.8 不同粒径胶粉（片）/天然橡胶硫化胶物理机械性能研究
• 4.4 本章小结
• 4.5 参考文献
• 第五章 胶粉/丁腈橡胶发泡材料的制备与性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验试剂及原料
• 5.2.2 主要实验仪器
• 5.2.3 实验步骤
• 5.2.4 性能测试与表征
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 不同胶种发泡橡胶的物理机械性能研究及SEM 表征
• 5.3.2 不同发泡剂含量的丁腈发泡橡胶的物理机械性能研究及SEM 表征
• 5.3.3 不同胶粉含量胶粉/丁腈发泡橡胶的物理机械性能研究及 SEM 表征
• 5.3.4 不同粒径的胶粉/丁腈发泡橡胶物理机械性能研究
• 5.3.5 不同含量发泡剂的胶粉/丁腈发泡橡胶的物理机械性能及 SEM 表征
• 5.4 本章小结
• 5.5 参考文献
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 攻读学位期间参加学术会议及发表学术论文目录
• 致谢