廢膠粉的低溫-力化學(xué)改性以及與SBR并用效果研究.pdf

1、本文研究了廢膠粉(WRP)與天然橡膠(NR)、丁腈橡膠(NBR)、丁苯橡膠(SBR)等基材的共混改性。重點(diǎn)探討了膠粉與丁苯橡膠共混硫化膠的物理機(jī)械性能。在不同的膠粉含量、不同的膠粉目數(shù)下制備出具有實(shí)用性能的共混硫化膠。與此同時(shí)，通過(guò)研究低溫-力化學(xué)改性膠粉與各種基材的共混過(guò)程，對(duì)共混材料的亞微觀結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系進(jìn)行了探討。研究結(jié)果表明，采用簡(jiǎn)單有效的低溫-力化學(xué)改性廢膠粉的方法，制備價(jià)廉實(shí)用的橡橡共混材料，能夠?qū)U膠粉進(jìn)行綜合利用，

2、達(dá)到循環(huán)利用資源、減少環(huán)境污染、為保護(hù)人類(lèi)生存環(huán)境作出重要貢獻(xiàn)的作用。本文主要在如下幾個(gè)方面開(kāi)展了研究工作：
　　 一、不同目數(shù)的膠粉與生膠并用的研究
　　 研究了不同目數(shù)的膠粉與不同生膠共混的力學(xué)性能，并且進(jìn)行了比較。同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)膠粉用量對(duì)WRP/NR、WRP/NBR、WRP/SBR共混硫化膠的的力學(xué)性能進(jìn)行比較；以60目膠粉為重點(diǎn)，對(duì)WRP/SBR基本配比進(jìn)行優(yōu)化，確定最佳配方。并且在該配方下，對(duì)不同目數(shù)的WRP與S

3、BR共混硫化膠進(jìn)行了性能比較。
　　 結(jié)果表明，隨著WRP含量的增加，WRP/NR硫化膠的硫化時(shí)間先變短，后趨向平穩(wěn)，發(fā)現(xiàn)膠粉目數(shù)對(duì)硫化時(shí)間的影響不大。同時(shí)隨著WRP含量的增加，WRP/NR硫化膠的力學(xué)性能初期逐漸增大，當(dāng)膠粉含量超過(guò)200質(zhì)量份(phr)時(shí)，變化趨勢(shì)變小。且100目的WRP/NR硫化膠的力學(xué)性能比60目的好，80目與100目的相差不大；WRP含量對(duì)NBR力學(xué)性能有較大的影響。在WRP/NBR質(zhì)量比為60/40時(shí)

4、拉伸強(qiáng)度和300％定伸強(qiáng)度達(dá)到最大值，而在WRP/NBR質(zhì)量比為40/60時(shí)斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到最大值。當(dāng)WRP質(zhì)量比例再繼續(xù)增加時(shí)力學(xué)性能有所下降。研究發(fā)現(xiàn)在NBR中加入適當(dāng)?shù)哪z粉有利于NBR的力學(xué)性能，當(dāng)WRP/NBR含量為60/40時(shí)，共混硫化膠的力學(xué)性能最佳；對(duì)于SBR來(lái)說(shuō)，在質(zhì)量比為40/60時(shí)，WRP/SBR體系獲得了最佳的性能。優(yōu)化了質(zhì)量比為40/60時(shí)WRP/SBR硫化膠的配方，得到的配方為WRP/SBR為40/60，炭黑12

5、份，硬脂酸3份，ZnO1.2份，促進(jìn)劑TT0.6份，S1.2份，防老劑RD0.6份。
　　 二、廢膠粉的低溫-力化學(xué)改性及膠粉基本性質(zhì)分析
　　 將廢膠粉通過(guò)低溫箱和開(kāi)煉機(jī)進(jìn)行低溫-力化學(xué)改性。運(yùn)用紅外吸收光譜儀、電鏡分析、電子萬(wàn)能拉力機(jī)、X射線能譜等手段表征了膠粉的改性效果。結(jié)果表明，低溫-力化學(xué)改性后廢膠粉表面羥基含量增加，含氧基團(tuán)增多，制成的膠粉片拉伸強(qiáng)度有所提高。實(shí)驗(yàn)表明通過(guò)低溫-力化學(xué)改性膠粉，可以有效地打斷廢

6、膠粉中的S-C和S-S鍵，能夠與聚合物組分生成新的化學(xué)鍵，提高了廢膠粉的表面活性。
　　 三、低溫-力化學(xué)改性膠粉/丁苯橡膠共混硫化膠的制備與性能研究
　　 60目膠粉經(jīng)不同溫度的低溫處理，薄通數(shù)次后得到改性膠粉(DRP)，將DRP與橡膠共混制備硫化膠。對(duì)DRP/SBR與WRP/SBR硫化膠的力學(xué)性能及磨耗體積、硬度等進(jìn)行測(cè)試、比較；運(yùn)用動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀(DMA)對(duì)DRP/SBR與WRP/SBR的溫度穩(wěn)定性以及與力學(xué)性能

7、間的關(guān)系進(jìn)行探討；通過(guò)對(duì)DRP/SBR與WRP/SBR進(jìn)行電鏡分析和相關(guān)力學(xué)性能測(cè)試；比較了不同補(bǔ)強(qiáng)劑(炭黑和白炭黑)對(duì)DRP/SBR和WRP/SBR硫化膠力學(xué)性能的影響；研究了DRP與不同的橡膠共混所形成的硫化膠和相應(yīng)WRP/橡膠的性能的差異。
　　 結(jié)果表明，膠粉經(jīng)低溫(-20℃)-力化學(xué)處理后添加到SBR中，得到的DRP/SBR硫化膠的力學(xué)性能相對(duì)較好。DRP/SBR硫化膠的性能明顯優(yōu)于WRP/SBR硫化膠；動(dòng)態(tài)力學(xué)分析進(jìn)

8、一步驗(yàn)證了DRP(-20℃)的低溫-力化學(xué)效果較好；60目DRP(-20℃)/SBR硫化膠的性能接近甚至優(yōu)于80目、100目的WRP/SBR硫化膠，因此60目的DRP(-20℃)可替代80目、100目的普通膠粉使用；不管是JF666型白炭黑體系還是N330型炭黑體系，DRP(-20℃)/SBR硫化膠的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率以及定伸強(qiáng)度都比未處理的WRP/SBR硫化膠的性能要好，同時(shí)驗(yàn)證了作為補(bǔ)強(qiáng)劑，炭黑填充比白碳黑填充效果好；DRP(-2

9、0℃)與SBR、NR形成的硫化膠的力學(xué)性能比WRP/SBR、WRP/NR好；炭黑含量的適量增加可以提高橡膠的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、耐磨性能和硬度，但當(dāng)炭黑用量超過(guò)60份之后，拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度下降。實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)炭黑含量超過(guò)40份時(shí)，橡膠的流動(dòng)性明顯降低。磨耗體積都隨炭黑用量的增加逐漸下降，耐磨性能提高。
　　 本文的研究目標(biāo)是采用簡(jiǎn)單有效的改性廢膠粉的方法，使其與不同的橡膠基材共混，制備廉價(jià)實(shí)用的共混彈性體材料，從而達(dá)到