交联聚乙烯回收粉料填充高密度聚乙烯加工性能研究

摘要

交联聚乙烯(XLPE)综合性能良好，应用广泛，但由于其难熔难溶，回收困难。采用科学有效的方法对XLPE进行回收对资源再生和环境保护具有重要意义。本论文主要采用粉末化填料回收方法对交联聚乙烯进行回收，分析了XLPE粉碎过程机理，并基于热学和流变学对交联聚乙烯回收料(RXLPE)填充材料的性能进行分析，同时采用注塑成型、滚塑成型和发泡成型方式实现XLPE回收利用。主要工作和结论如下:
　　(1)建立了机械粉碎-磨粉制备交联聚乙烯回收粉体的工艺方法，探索了粉体粒径对其模压件力学性能、热学性能和掺杂HDPE挤出物表面的影响。交联聚乙烯回收粉体再生过程分为切片、粉碎、磨粉等阶段，该过程中交联聚乙烯受到机械力化学作用，交联度降低，凝胶含量下降;回收粉体粒径减小，模压制品的结晶度增加，制品冲击强度下降;RXLPE中加入HDPE可改善其挤出外观，针对本文所用回收料最大填充量为50％。
　　(2)利用差示扫描量热仪(DSC)、旋转流变仪、毛细管流变仪对RXLPE/HDPE复合材料性能研究，并对注塑成型制品结晶和力学性能进行分析。DSC结果表明RXLPE加入HDPE中有明显的异相成核作用;旋转流变仪频率扫描中体系黏度随其含量增加而升高，体系流动性变差;回收料的增加使得混合物黏弹性的线性范围减小;毛细管流变测试中，RXLPE加入HDPE后的零切粘度增加，粘流活化能减小;随着回收料含量增加，注塑成型制品冲击强度比压片制品的高;相同回收料R1006填入不同HDPE基体的制品冲击强度随着回收料含量的增加而增加。
　　(3)比较了两种混料方式对RXLPE/XLPE复合材料制品性能的影响，采用DSC和旋转流变仪对其结晶和流变性能的进行研究，并对20∶80RXLPE/XLPE进行滚塑中试实验。结果表明RXLPE与XLPE一次挤出由于RXLPE吸收部分交联剂不参与交联反应而导致凝胶含量下降，二次挤出则会减少其吸收而有较高凝胶含量，制备制品性能良好;DSC结果表明RXLPE加入XLPE降低结晶垂直自由能，加快了结晶速率;旋转流变仪分析交联过程发现RXLPE的加入使得交联反应速率减慢，阻碍交联网络的形成;回收料填充后仍可滚塑成型，但制品性能较差。
　　(4)应用熔体拉伸流变仪分析了RXLPE/HDPE材料的拉伸流变性能，并对材料的发泡性能进行了研究。发现RXLPE加入HDPE中提高了HDPE的熔体强度和拉伸黏度及其“应变硬化”效应，改善了HDPE发泡性能;加入发泡助剂ZnO和ZnSt2使发泡剂分解温度从205℃降低到160℃;30∶70RXLPE/HDPE发泡倍率最高，约为6倍;增大RXLPE用量可无压发泡制备泡孔粒径小的制品;RXLPE/HDPE复合物同HDPE发泡体一样，受压显示典型的三区域特性，30∶70RXLPE/HDPE中添加无机发泡助剂显著改善中变形塌陷平台区和高受压密实化区性能，但降低小应变刚性。
　　本文系统研究了废弃交联聚乙烯回收料和复合材料性能及其再生应用方法，实现了交联聚乙烯的回收再利用，为工程化应用奠定了基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 交联聚乙烯回收利用方法

1．1．1 粉碎回收法

1．1．2 其他回收方法

1．2 交联聚乙烯改性研究进展

1．3 高密度聚乙烯增韧改性研究进展

1．4 高密度聚乙烯发泡成型研究进展

1．5 课题研究的目标及意义

1．6 课题研究的内容与方案

1．6．1 研究内容

1．6．2 研究方案

1．7 小结

第二章 交联聚乙烯机械粉碎过程及回收料性能研究

2．1 实验部分

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验设备

2．1．3 实验方法

2．2 结果与讨论

2．2．1 交联聚乙烯机械粉碎过程

2．2．2 机械粉碎XLPE过程中的机械力化学反应

2．2．3 回收料热性能分析

2．2．4 回收料力学性能分析

2．2．5 回收料挤出外观改善

2．3 小结

第三章 RXLPE／HDPE复合材料注塑成型

3．1 实验部分

3．1．3 实验方法

3．2 结果与讨论

3．2．1 RXLPE／HDPE材料热性能分析

3．2．2 RXLPE／HDPE共混物结晶动力学

3．2．3 RXLPE／HDPE材料动态流变特性

3．2．4 RXLPE／HDPE材料线弹性特征

3．2．5 RXLPE／HDPE材料加工流变性能

3．2．6 成型方式对RXLPE／HDPE复合材料制品性能影响

3．2．7 不同基体树脂对RXLPE／HDPE复合材料注塑制品性能影响

3．2．8 不同交联度回收料对RXLPE／HDPE复合材料注塑制品性能影响

3．3 小结

第四章 RXLPE／XLPE复合材料滚塑成型

4．1 实验部分

4．1．1 实验原料

4．1．2 实验设备

4．1．3 实验方法

4．2 结果与讨论

4．2．1 混料方式对RXLPE／XLPE复合材料制品冲击强度的影响

4．2．2 RXLPE／XLPE复合材料热性能分析

4．2．3 RXLPE／XLPE共混物结晶动力学

4．2．4 不同粒径RXLPE对XLPE流变性能的影响

4．2．5 回收料粒径对RXLPE／XLPE复合材料制品冲击强度的影响

4．2．6 RXLPE／XLPE复合材料滚塑成型

4．3 小结

第五章 RXLPE／HDPE复合材料发泡成型

5．1 实验部分

5．1．1 实验原料

5．1．2 实验设备

5．1．3 实验方法

5．2 结果与讨论

5．2．1 加入RXLPE对HDPE熔体强度的影响

5．2．2 加入RXLPE对HDPE拉伸黏度的影响

5．2．3 RXLPE／HDPE共混物发泡过程的特点

5．2．4 RXLPE／HDPE共混物无压发泡形态

5．2．5 RXLPE／HDPE共混物发泡制品的性能

5．3 小结

第六章 总结

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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