废轮胎胶粉活化改性的研究

摘要

本论文研究的主要对象是废轮胎胶粉(GTRP)，从胶粉的应用加工工艺方面综合考察了胶粉种类、炭黑用量、硫磺用量以及生胶门尼黏度和混炼加料顺序对GTRP-天然橡胶(NR)共混胶料性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)对各胶粉颗粒的微观结构进行表征，并对各组实验的试样进行力学性能测试。结果表明：二次塑化胶粉的颗粒大小比较均一，表面粗糙度明显增加，“毛刺”加长，凹陷和孔洞增多，添加二次塑化胶粉的共混胶料的加工性能和物理机械性能都比较优异；当炭黑用量为30份、硫磺用量为3.5份和采取现将1.5份硫磺与胶粉进行混合再进行混炼的加料顺序能获得综合性能比较好的胶料；生胶门尼黏度对共混胶料的性能影响不大。
　　 本论文还从胶粉表面塑解、活化胶粉表面以及调整胶粉自身硫化体系这三个方面对胶粉进行改性，并对其改性工艺做了系统的考察。采用SEM对各改性胶粉硫化胶拉伸断面表面状况进行表征；用傅立叶红外光谱仪比较改性前后胶粉的衰减全反射光谱图(ATR-FTIR)；用TGA-DSC热分析仪分析改性前后胶粉的热失重(TG)曲线；用RPA2000橡胶加工分析仪对改性前后胶粉共混胶料中的胶粉网络状况以及交联程度做了表征；并对各组实验的试样进行力学性能测试。结果表明：改性后的胶粉的综合性能要优于改性前的胶粉。添加塑解剂RP-66、9203/WG、增黏树脂以及硫黄和促进剂M均能改善改性效果，硫化胶的性能均提高，转子转速高、温度高的改性工艺条件下的改性效果好。对改性胶粉进行的红外分析、热分析、硫化动力学分析、动态性能分析以及拉伸断面微观结构分析，其结果均与机理分析基本一致，即通过塑解的方法对胶粉进行改性可以使胶粉表面塑解，并生成活性比较高的基团；用增黏树脂对胶粉进行改性可以提高胶粉与天然橡胶的相容性；采取硫黄和促进剂改性方法对胶粉进行改性可以匀化胶粉-天然橡胶之间界面层的交联密度。尤其是使用塑解剂9203/WG的改性胶粉，其共混胶料能取得最优的综合性能。
　　 初步考察了天然胶乳(NRL)包覆胶粉并进一步包覆改性胶粉的对胶粉性能的影响。结果表明：用NRL包覆胶粉可以提高共混胶料的综合性能，并且NRL的用量达到10份之后，这种改性的效果提高不再明显。用NRL包覆以机械力、塑解剂、增黏树脂和硫黄(S)和促进剂M(MBT)改性的胶粉均能使其胶料性能得到进一步的提高，尤其是撕裂强度提高明显。胶乳包覆不同改性剂在不同改性工艺下制备的改性胶粉，以包覆塑解剂9203/WG用HAAKE在60rpm/120℃的改性条件下改性胶粉的胶料性能最佳。