废胶粉与废PS制备阻尼材料方法及性能分析

摘要

目前世界上每年产生数以千万吨的废聚苯乙烯（PS）和废橡胶（WR），被人们称之为“白色垃圾”和“黑色垃圾”，这两种废弃物具有耐腐蚀不易降解的特点，一方面给环境造成极大的危害,另一方面造成资源的极大浪费。废聚苯乙烯和废橡胶由于其固有的分子结构而本身并不是具有很好的阻尼性能，本文独创性的提出将废聚苯乙烯改性和废橡胶混炼，制作具有较高阻尼性能的环境功能材料。 本文的研究工作主要包括一下几方面的内容： 1．对废聚苯乙烯的改性方法进行了研究，通过对废聚苯乙烯采用不同方法改性的结果比较，得出废聚苯乙烯溶剂溶胀法改性所制阻尼产品，废聚苯乙烯是以分子链态和橡胶共存，温度扫描下出现了阻尼峰的拓宽，溶胀的PS 和橡胶的相容性最好。 2．从材料的改性到制成阻尼材料，在这些过程中影响因素达20 余种，为了更好的找出影响因素的主次顺序，确定最优方案，本文采用正交试验和极差分析法。通过对正交试验数据归纳和结果分析，得知PS 份数、树脂份数是影响材料阻尼性能的主要影响因素；所选定衡量材料阻尼性能的五个指标，对应的影响因素的主次排序和最优方案组合也有五种。 3．橡胶助剂配方的正交设计与分析。将橡胶助剂配方的改变作为一个因素，配方种类(a,b,c)作为水平数,和其它因素构成6 因素3 水平正交试验表。经证明橡胶助剂的配方不是影响材料性能的主要因素，因此将多种助剂配方的改变作为一个因素的正交设计是可行的，但是橡胶助剂成份比较复杂，进一步通过正交试验来确定主要影响因素，据此来优化助剂的配方和简化工艺，对于生产的实际是非常必要的。 4．PS 的用量对材料阻尼性能的影响。正交试验数据归纳和结果分析显示PS份数是影响材料阻尼性能的最主要影响因素，同时总结出：材料在低温较小范围获得好的阻尼特性，应该将改性PS 控制在20 份左右；在中温较大范围获得好的阻尼特性，应该将改性PS 控制在30 份左右；在高温较大范围获得好的阻尼特性，则应该将改性PS 份数控制在40 份以上。并且，本文通过对材料动态热分析，观察材料的相态形貌结构，分析了造成这种影响的机理。 5．环氧树脂对材料阻尼性能影响的分析。通过对材料动态热分析和观察材料的相态形貌结构，确定环氧的加入的确可以影响材料的阻尼性能。加入的量在10份左右时所获得的材料阻尼综合性能较好。当加入量过少会因为交联度不够而不能起到增容的效果，加入量过多，会因为环氧组份的固化结晶，形成环氧结晶体的“岛”和胶粉相的“海”的海岛体系，同样得不到相容性较好的类多聚体。 6．阻尼材料加工工艺的比较。对模型浇铸工艺和橡胶开炼硫化工艺制作阻尼试件，经过测试显示出不同的特性，通过不同的检测手段比较这两种工艺所得材料，比较它们的综合性能，最终确定橡胶开炼硫化工艺为制作阻尼试件的可行工艺；进一步研究橡胶的开炼硫化工艺，发现改性PS 和助剂的加料工艺对材料的阻尼性能也有很大的影响。