本文關(guān)鍵詞：廢硫化橡膠資源化可控制備及多相復(fù)合材料結(jié)構(gòu)與性能研究

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【摘要】：廢硫化橡膠是一種包含生膠、有機(jī)及無機(jī)填料的熱固性高分子材料,因大部分廢棄橡膠制品的含膠率較高,因此,廢硫化橡膠具有極高的再生利用價(jià)值,被認(rèn)為是一種新型的橡膠資源。廢硫化橡膠資源化利用的關(guān)鍵因素是將廢舊橡膠制品進(jìn)行分類分選并制成硫化橡膠粉。本文制備并收集了常溫粉碎工藝、水切割工藝制備的廢輪胎硫化橡膠粉,以及廢丁基橡膠內(nèi)胎、廢溴化丁基橡膠套,并通過常溫機(jī)械粉碎法制得丁基橡膠膠粒和溴化丁基橡膠膠粒。采用傅里葉紅外光譜分析、熱失重分析、掃描電子顯微鏡等手段對(duì)硫化橡膠粉(膠粒)的組分和表面形貌進(jìn)行分析。討論了不同破碎工藝制備的硫化橡膠粉的表面形貌特征以及不同主鏈結(jié)構(gòu)的硫化橡膠粉,其資源化利用過程中氧氣所起的作用;分析了不同尺度、不同相態(tài)的硫化橡膠粉的應(yīng)用情況,以應(yīng)用為目的,對(duì)硫化橡膠粉(膠粒)進(jìn)行分類。硫化橡膠粉的直接應(yīng)用是廢橡膠資源化可控利用的第一步,被認(rèn)為是廢硫化橡膠資源化可控利用的最佳途徑。本文中將廢輪胎硫化橡膠粉作為生膠的替代資源,通過模壓成型技術(shù)并改進(jìn)硫化模具,制備了適用于靜態(tài)環(huán)境使用的全輪胎膠粉模壓橡膠制品;通過部分替代的方式,以輪胎膠粉替代天然橡膠(NR),制備高耐磨性的復(fù)合材料;利用復(fù)合膠的概念,將硫化橡膠粉作為填料使用,制備了水切割輪胎膠粉/NR復(fù)合膠,研究了具有不同表面性質(zhì)的硫化橡膠粉和活化膠粉對(duì)復(fù)合膠性能的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,活化膠粉在基體橡膠中的分散性改善,因此復(fù)合膠性能提高。硫化橡膠粉的表面活化改性是廢硫化橡膠資源化可控利用的第二步�；罨z粉是廢硫化橡膠制品資源化利用的主導(dǎo)方向,本文采用界面活化改性、再生法活化改性以及力化學(xué)法改性三種不同的方式,通過表面活化改性機(jī)理的分析,探討了偶聯(lián)劑、再生活化劑和機(jī)械剪切力與硫化橡膠粉表面的作用形式,以及三種不同改性方式對(duì)活化膠粉表面結(jié)構(gòu)的影響�？疾炝嘶罨z粉溶膠含量和交聯(lián)密度的變化以及活化膠粉應(yīng)用制品的性能,結(jié)果表明,硫化橡膠粉活化改性過程中,通過界面增容或表面降解作用,提高了硫化橡膠粉的表面活性,活化膠粉與基體橡膠之間的相容性增加,分散性提高,復(fù)合材料的性能改善,進(jìn)而擴(kuò)大硫化橡膠粉的應(yīng)用領(lǐng)域并增加其使用量。再生橡膠是廢硫化橡膠資源化可控利用的第三步。本文通過高溫動(dòng)態(tài)再生法和機(jī)械捏煉法制備了丁基再生橡膠以及溴化丁基再生橡膠。硫黃硫化的丁基橡膠,其再生的理論依據(jù)是交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中硫-硫鍵的能量最低,因此通過熱或者外力的作用可優(yōu)先斷裂。通過丁基橡膠再生機(jī)理的分析,討論了再生活化劑和軟化劑在再生過程中的作用,以及硫化橡膠交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在再生過程中的變化;丁基橡膠再生后,采用橡膠加工分析儀研究了高溫動(dòng)態(tài)再生工藝中,再生溫度、時(shí)間以及轉(zhuǎn)矩流變儀的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對(duì)再生橡膠再生程度的影響;再生橡膠再硫化后,通過對(duì)其硫化膠物理性能的表征分析了再生工藝條件對(duì)再生橡膠性能的影響,結(jié)果表明,再生溫度是影響再生橡膠性能的關(guān)鍵因素,溫度與時(shí)間具有協(xié)同效應(yīng),同時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的提高可提供剪切力作用,進(jìn)而增加交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的斷鍵幾率。溴化丁基橡膠套是一種樹脂硫化的特種橡膠制品。本文采用高溫動(dòng)態(tài)再生工藝和機(jī)械捏煉工藝實(shí)現(xiàn)了溴化丁基橡膠制品的低程度再生。溴化丁基再生橡膠作為生膠應(yīng)用于不同的橡膠制品中,研究了不同用量、不同工藝溴化丁基再生橡膠以及不同的再硫化體系對(duì)溴化丁基再生橡膠制品的硫化特性、老化前后物理性能的影響,結(jié)果表明兩種工藝制備的溴化丁基再生橡膠均具有較高的性能,通過配方體系的調(diào)整可制備高性價(jià)比的特種橡膠制品。
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ330.1;TB33

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本文編號(hào)：1269339