废旧轮胎热解炭黑的改性及应用研究

摘要

当今随着社会工业与经济的发展，汽车行业不断发展壮大，应运而生的轮胎企业也日渐增多，被称为“黑色污染”的废旧轮胎对环境造成严重的污染，同时不正当的处理也是对资源的严重浪费，由此，汽车轮胎的报废促使了橡胶再生加工工业的多元化发展。其中，废轮胎热解技术成为当下最有效的废轮胎处理技术之一，热解炭黑是废轮胎热解产物之一，它来源于轮胎加工过程中添加的各种炭黑，热解时随着橡胶大分子的分解而积聚沉淀收集起来，但热解炭黑的性质与添加的工业炭黑性质不同，再次应用的对橡胶的补强能力也不同。因此本文主要对热解炭黑进行了性质的表征、在各种橡胶配方中的应用研究，以及对其进行一系列改性的研究，为热解炭黑的二次应用提供一定的理论指导。本文的主要研究内容如下：
　　首先，研究分析了热解炭黑的基本物理化学性质，包括吸碘值、DBP吸油值、PH、灰分等，同时研究了热解炭黑表面元素组成及灰分组分。结果表明，热解炭黑粒径分布复杂，属于低结构度炭黑，总体来看高于半补强炭黑 N774；明显的缺点是灰分值高达14.4％，远远高于普通商用炭黑，灰分主要来源于原轮胎中所添加的各种配合剂、填料，灰分主要包括Zn、Na、Al等金属以及S元素。CBp表面C元素主要以C-C、C-OH、C-OEt、C=O、COOEt以及胞质团碳的形式存在。
　　其次，研究了热解炭黑在橡胶中的应用，将热解炭黑分别应用在天然胶、丁苯胶、三元乙丙橡胶中，并与其他填料进行对比。结果表明：热解炭黑直接补强橡胶的效果与普通工业炭黑差距大， CBp填充NR和SBR后，硫化胶的拉伸强度和撕裂强度很高，甚至超过了 N330的拉伸强度和撕裂强度，但是硫化胶的100%和300%定伸应力特别低，影响了 CBp的工业应用。CBp填充发泡EPDM硫化胶的拉伸强度和定伸应力优于高岭土的填充，泡孔大小均匀，结构完整，吸能能力与高岭土填充的硫化胶相近。CBp与 SiC并用能很好提升橡胶导热性能。
　　热解炭黑的改性部分，本着成本低、易操作、可工业化的原则，采用偶联剂偶联剂干法改性、石油醚改性、研磨改性和原位生成改性。研究表明，Si-69改性、石油醚改性，和研磨改性可以有效的提高热解炭黑对橡胶的补强性能。原位生成 ZDMA当 ZDMA/CBp/DCP为8/40/1.8phr时丁苯橡胶达到最佳机械力学强度。

目录

符号说明

第一章绪论

1.1废轮胎的现状

1.2废轮胎的处理途径

1.3国内外研究现状

1.4 CBp的基本性质

1.5 CBp的改性

1.6 CBp的应用

1.7课题研究目的、意义和内容

第二章热解炭黑的物化性质

2.1实验部分

2.2结果与分析

2.3本章小结

第三章热解炭黑在橡胶中的应用研究

3.1热解炭黑在天然胶中的应用研究

3.2热解炭黑在丁苯橡胶中的应用研究

3.3热解炭黑在EPDM发泡中的应用研究

3.4热解炭黑与二氧化硅的并用研究

3.5热解炭黑与碳化硅的并用研究

3.6本章小结

第四章热解炭黑改性研究

4.1 Si-69改性CBp

4.2 VTEO改性CBp

4.3石油醚改性CBp

4.4 CBp研磨改性

4.5原位生成ZDMA改性CBp

4.6本章小结

总结

参考文献

致谢

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