再生橡胶的制备及结构与性能的研究

摘要

目前，我国再生橡胶行业普遍存在劳动强度大、耗能高、环境污染严重等问题，在天然橡胶资源日趋减少和能源相对紧缺的今天，废旧橡胶资源化的研究具有重要的现实意义。本文通过研究不同再生工艺条件、不同软化剂，以及增粘树脂和补强树脂对废旧胎面橡胶再生橡胶性能的影响，得到高性能、易加工、环保型的再生橡胶。
　　在对40目和60目胶粉在不同温度密炼工艺的研究中，发现60目胶粉再生橡胶较40目胶粉再生橡胶溶胶含量高、交联密度小、门尼粘度小，与40目胶粉再生橡胶性能差距较小。综合经济因素考虑，再生橡胶的生产选用40目胶粉即可。采用密炼工艺生产再生橡胶温度不宜低于150℃或超过180℃。随着再生温度的升高，交联网络破坏的程度均增强。60目胶粉在165℃能得到较好的综合性能，而40目胶粉则需要在170℃才能达到综合性能的最佳值。在考查再生时间的影响时，发现随着再生时间的增加，胶粉中交联网络结构的破坏程度增加，主链的断裂比例也有所增加。再生时间为25min时，得到的再生橡胶综合性能最佳。
　　在研究不同温度保温处理对再生橡胶性能的影响时，发现150℃以下交联网络破坏情况较差。达到200℃时再生过程中主链断裂比例增加。空气对这一工艺的结果影响较大。
　　通过扫描电镜(SEM)观察发现，再生不完全的部分以“缺陷”的形式广泛存在于再生橡胶中。这种结构在受力的情况下容易成为应力集中点而遭到破坏。根据形貌的观察和再生过程中断裂的特征推断，再生过程中橡胶的分子链由空间立体的网状结构变为直链结构、支链结构、小型网络结构的分子链和破碎网状结构的大型分子团，在这些结构中除了直链结构外其他结构均导致再生橡胶门尼粘度较高。对于再生橡胶的动态性能，在应变较小情况下再生橡胶中，再生完全和再生不完全两种结构之间的“软硬”差距较大，损耗因子较大；随着应变的增大，这种结构间“软硬”差距减小，损耗因子较小。当硫化后，这两种结构间的交联程度差别减小，不再出现混炼胶中的损耗因子先减小的现象。
　　通过再生软化剂的不同用量和不同种类的研究，发现软化剂用量的增加，有利于交联网络的破坏。木焦油为再生软化剂时，再生橡胶机械性能较好，但加工性能较差。芳烃油和环烷油用量在10份左右可以取得良好的综合性能。乳木果胶在硫化过程中会消耗硫化剂，影响再硫化橡胶的性能。生物油脂不适宜单独作为软化剂用于橡胶再生。在对不同软化剂的再生橡胶RPA的研究发现，木焦油使得再生橡胶内部“软硬”部分之间结合更加紧密，再生橡胶的损耗因子起初不会出现减小的现象。且这种再生橡胶的硫化胶的SEM拉断面表面光滑，应力集中现象弱。而乳木果胶因为参与了硫化，降低了它在再生完全部分和再生不完全部分之间粘合的作用，造成拉断面较为粗糙。
　　通过实验证明：增粘树脂(古马隆树脂)和补强树脂(VPN1132)能有效改善再生橡胶的拉伸性能。通过扫描电镜观察发现，古马隆树脂可以有效的增加再生橡胶内部的粘合效果，从而减小再硫化橡胶在拉伸过程中的应力集中现象。

目录

文摘

英文文摘

符号说明

第一章 绪论

1 引言

2 废旧橡胶处理

2.1 废旧橡胶处理现状

2.2 废旧橡胶处理的方法

3 废旧橡胶再生

3.1 废旧橡胶再生的概念

3.2 废旧橡胶再生工艺进展

4 再生软化剂

4.1 再生软化剂的作用

4.2 再生软化剂的选择

4.4 常见的再生软化剂

5 本课题研究的背景和内容

5.1 课题研究的背景及意义

5.2 课题研究的内容

第二章 再生工艺对再生橡胶性能的影响

1 实验准备

1.1 主要原材料

1.2 实验设备

1.3 试样制备及性能测试

2 废旧橡胶再生脱硫机理

2.1 废旧橡胶再生脱硫简要机理

2.2 再生脱硫过程化学键断裂类型

3 废旧胎面胶粉成分分析

3.1 废旧胎面胶粉红外分析

3.2 废旧胎面胶粉含胶率分析

4 密炼工艺对废旧胎面胶粉再生效果的影响

4.1 不同温度对不同目数废旧胎面胶粉再生橡胶性能的影响

4.2 不同再生时间对废旧胎面胶粉再生橡胶性能的影响

5 不同温度保温处理对废旧胎面胶粉再生效果的影响

5.1 废旧胎面胶粉再生配方

5.2 再生橡胶溶胶含量

5.3 再生橡胶交联密度

5.4 再生橡胶化学键断裂类型

5.5 再生橡胶基本性能

6 废旧橡胶再生过程中的结构变化

6.1 SEM微观形貌分析

6.2 再生橡胶动态力学RPA分析

7 本章小结

第三章 不同软化剂对再生橡胶性能的影响

1 实验准备

1.1 主要原材料

1.2 实验设备

1.3 试样制备及性能测试

1.4 废旧胎面胶粉再生配方

1.5 再生橡胶再硫化配方

2 不同软化剂用量对再生橡胶性能的影响

2.1 不同用量的芳烃油对再生橡胶性能的影响

2.2 不同用量的环烷油对再生橡胶性能的影响

2.3 不同用量的木焦油对再生橡胶性能的影响

2.4 不同用量的乳木果胶对再生橡胶性能的影响

2.5 不同用量的生物油脂对再生橡胶性能的影响

3 不同种类软化剂对再生橡胶性能的影响

3.1 不同种类软化剂对再生过程断键类型的影响

3.2 不同种类软化剂对再生橡胶硫化时间的影响

3.3 不同种类软化剂对再生加工性能的影响

3.4 不同种类软化剂对再生橡胶物理机械性能的影响

3.5 不同种类软化剂对再生橡胶拉断面SEM形貌特征的影响

3.6 不同种类软化剂对再生橡胶动态性能的影响

4 本章小结

第四章 增粘树脂和补强树脂对再生橡胶性能的影响

1 实验准备

1.1 主要原材料

1.2 实验设备

1.3 试样制备及性能测试

2 增粘树脂对再生橡胶性能的影响

2.1 废旧胎面胶粉再生配方

2.2 再生橡胶溶胶含量和交联密度

2.3 再生橡胶化学键断裂类型

2.4 再生橡胶基本性能

2.5 SEM微观形貌分析

3 补强树脂对再生橡胶性能的影响

3.1 废旧胎面胶粉再生配方

3.2 再生橡胶溶胶含量和交联密度

3.3 再生橡胶化学键断裂类型

3.4 再生橡胶基本性能

3.5 SEM微观形貌分析

4 本章小结

结论与展望

1 结论

2 展望

参考文献

致谢

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