聚烯烃/轮胎胶粉反应挤出共混物的结构与性能

论文摘要

日趋紧张的石油资源和环境污染,给废旧资源的利用提出了极大的挑战,其中,废旧轮胎橡胶资源成为解决上述问题的主要对象之一。然而,受到硫化橡胶三维网络结构的本质影响,不能使用塑料和钢铁等其它废旧资源回收中使用的熔融再加工方法,这是有效利用该资源的最大阻碍,本文探索了聚烯烃/轮胎胶粉共混物熔融加工中的结构与性能变化规律。用聚烯烃塑料与废旧轮胎胶粉熔融共混制备了聚烯烃/胶粉共混物。在合理选择基体和配方基础上,通过优化加工工艺制得的共混材料不仅具有良好的弹性,而且可以在熔融条件下重复加工。通过重点研究共混过程中硫化橡胶的结构变化,探索了适合聚烯烃/胶粉共混物的加工方法,为制备性能优良的聚烯烃/胶粉共混物提供优化方案。首先,针对共混物中使用的不同基体进行探索。发现聚烯烃与胶粉制备的共混物无论是在强度还是弹性方面均优于含有苯基的聚苯乙烯和高抗冲聚苯乙烯的共混物,其中LLDPE共混物在力学性能上优于其它聚烯烃共混材料,尤其是断裂伸长率达到了100%以上。此外,本文还分析了适合聚烯烃/胶粉共混物的配比。虽然共混物呈现整体性能随胶粉含量下降的趋势,但是胶粉含量70%时共混物具有合理的强度和较优的断裂伸长率,是潜在弹性体材料的最佳选择。其次,研究了胶粉粒径在加工过程中动态变化的情况。结果表明,影响共混物性能的关键是分散相的尺寸和分布的均匀程度。同时,分散相胶粉颗粒的粒径对加工过程中的剪切的强度和温度十分敏感,为开发反应挤出工艺提供了基础。再次,研究反应挤出-动态硫化的工艺方法制备LLDPE/胶粉共混物。该方法使用双螺杆挤出机实现LLDPE和胶粉的混合分散,并同时使胶粉发生部分脱硫,其后通过动态硫化过程制备性能优良的共混材料。实验结果表明动态硫化过程中,不仅部分降解的交联结构再交联,还发生了胶粉与LLDPE之间的力化学作用。最后,研究了共混物结构性能与加工工艺条件的关系。通过大量的工艺研究实验明确共混物随加工条件变化的规律。螺杆转速在100-200rpm,加工温度在200℃以下获得的共混物具有优良的力学性能。此外,脱硫剂的引入虽然达到了增加脱硫效果的目的,但并没有在共混物的性能上得到体现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出及研究意义
• 1.1.1 国外废旧橡胶资源现状
• 1.1.2 中国废旧橡胶资源概况
• 1.1.3 硫化橡胶回收利用的难题
• 1.2 废旧橡胶循环利用现状
• 1.2.1 重复利用
• 1.2.2 材料回收
• 1.2.3 能量回收
• 1.3 废旧轮胎胶粉
• 1.3.1 胶粉的生产
• 1.3.2 胶粉的性质
• 1.3.3 表面活化
• 1.4 胶粉基共混物的国内外研究现状
• 1.4.1 胶粉基共混物制备
• 1.4.2 原料
• 1.4.3 聚烯烃/胶粉共混物的性能及影响因素
• 1.5 研究目的、内容和创新之处
• 参考文献
• 第二章 基体及胶粉用量对共混物性能的影响
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料
• 2.2.2 共混物制备
• 2.2.3 表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 力学性能
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 热剪切对LLDPE/胶粉共混物结构演变及性能的影响
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料
• 3.2.2 试样制备
• 3.2.3 测试分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 光学显微镜分析
• 3.3.2 力学性能
• 3.3.3 流变学性能
• 3.3.4 溶胀分析
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 加工方法对LLDPE/胶粉共混物性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 原料
• 4.2.2 共混物制备
• 4.2.3 表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 力学性能
• 4.3.2 结构分析
• 4.3.3 热分析
• 4.3.4 形态分析
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 工艺条件对反应挤出LLDPE/胶粉共混物性能的影响
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 原料
• 5.2.2 共混物制备
• 5.2.3 表征
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 工艺条件对反应挤出共混物的影响
• 5.3.2 脱硫剂存在下工艺条件对反应挤出LLDPE/胶粉共混物的性能
• 5.3.3 MA-g-LLDPE 反应挤出增容胶粉/LLDPE 共混物
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 全文总结
• 展望
• 致谢
• 攻读硕士期间已发表或录用的论文