高性能废胶粉-树脂基热塑性弹性体的制备、结构与性能研究

摘要

废胶粉与热塑性树脂熔融共混制备废胶粉-树脂基热塑性弹性体(WRTPE)是废橡胶高价值回收利用的一个重要方向。制备高强度、高熔体流动性的WRTPE，并将其应用于生产高性能高分子防水卷材，实现废胶粉的高值化、无害化回收再利用，是本课题的研究目标。针对该目标开展的主要工作如下:
　　(1)研究了聚丙烯(PP)树脂类型对WRTPE结构与性能的影响，结果发现:高强度高结晶度的MPHM160（结晶度60.2％）、K1008（结晶度50.2％）和高伸长率低结晶度的K8303（结晶度31.1％）、C1608（结晶度17.3％）单独作为基体制备的WRTPE强度都较低，但结晶度低的PP与废胶粉相容性更好;为了提高WRTPE的强度，尝试复配PP作为树脂基体，当K8303与C1608共用比例为60/40作为树脂基体时，WRTPE（橡塑比50/50）的拉伸强度＞12MPa，断裂伸长率＞250％，80℃*168h热老化处理后强度保持率＞85％、伸长率保持率＞80％，200pphm*40℃*168h*20％延伸率臭氧老化无裂纹。
　　(2)通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线电子能谱仪(XPS)、接触角测试仪、热重分析仪(TGA)、索氏抽提等手段表征了不同来源和不同制备方法废胎胶粉的微观形貌、表面元素含量，表面张力和化学成分，研究了废胶粉不同特性对于WRTPE结构与性能的影响，结果发现:表面粗糙、形状不规则、比表面积大的废胶粉在树脂基体中易团聚，分散不佳，制备的WRTPE加工流动性差;橡胶烃含量高的废胶粉制备的WRTPE强度（拉伸强度和撕裂强度）更大。
　　(3)研究了相容剂增容和动态硫化界面强化对于WRTPE结构与性能的影响。SEM和AFM分析了7种相容剂(SEBS、POE、EVA、OBC、POE-MA、PP-MA、SEBS-MA)制备的WRTPE的微观结构，发现PP-SEBS-GTR共混物的拉伸断面空洞最少，两相间模量过渡层厚度最大，表明SEBS增容效果最佳;使用三种交联体系动态硫化制备了WRTPE，SEM和AFM证实动态硫化界面强化后体系的相容性有明显改善，力学性能测试发现WRTPE的强度增大。三种交联体系中，过氧化物对于WRTPE力学性能的提升最大，硫化曲线研究了废胶粉和SEBS交联密度的变化发现过氧化物能促使废胶粉和SEBS两两反应，具体的反应机理文中进行了探讨。过氧化物对于WRTPE黏度提升巨大，用量为0.3～0.5phr（以树脂基体为基准）WRTPE综合性能最优。
　　最后，探索了密炼机、密炼机+双螺杆挤出机以及双螺杆挤出机三种工艺对于WRTPE微观结构和力学性能的影响，发现双螺杆挤出机制备的WRTPE界面结合较好，胶粉分散均匀，性能最为优异;成功完成了防水卷材试大规模生产，制备了性能达标的均质WRTPE防水卷材、均质WRTPE-TPO防水卷材和增强型WRTPE-网格布-TPO防水卷材。

目录

声明

摘要

主要缩写符号与物理符号说明

第一章 绪论

1．1 废轮胎回收现状

1．2 废胶粉基热塑性弹性体的研究现状

1．2．1 树脂基体的种类

1．2．2 废胶粉的性质

1．2．3 界面强化

1．2．4 加工工艺

1．3 高分子卷材的应用现状

1．4 本课题的研究目的、主要内容以及创新点

1．4．1 本课题的研究目的

1．4．2 本课题的主要研究内容

1．4．3 本课题的创新点

第二章 实验部分

2．1 实验原材料

2．2 实验配方

2．3 实验设备及测试仪器

2．4 工艺流程

2．4．1 PP样条注塑

2．4．2 WRTPE的制备

2．4．3 WRTPE防水卷材的制备

2．5 测试及表征方法

第三章 结果与讨论

3．1 树脂基体和废胶粉性质对于PP-GTR共混物性能的影响

3．1．1 树脂基体

3．1．2 不同性质废胶粉

3．2 界面强化对PP-GTR共混物性能的研究

3．2．1 相容剂

3．2．2 使用活性剂对胶粉进行表面改性

3．2．3 交联剂的影响

3．3 加工工艺

3．3．1 增塑剂的选择

3．3．2 加工工艺路线的选择

3．3．3 双螺杆挤出机规格的确定

3．4 WRTPE在防水卷材中的应用及中试生产

3．4．1 实验室小试

3．4．2 工厂扩大规模生产

3．4．3 100万平米／年生产线防水卷材试生产

第四章 结论

参考文献

致谢

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