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大量的废旧橡胶散落在社会上,严重地污染环境,对废旧橡胶的处理开发迫在眉睫,研究综合利用废旧橡胶新途径具有重大的意义。本论文将废旧橡胶进行改性后,分别与刨花、重生粉、塑料等材料在不同的加工配方及工艺下,制备出具有性能优良的复合材料,为废旧橡胶综合利用提供新技术、新工艺和新途径。研究主要结果如下:
(1)采用微波辐射改性方法对废旧橡胶进行活化,并对改性前后废旧橡胶及废旧橡胶/刨花复合材料的性能进行测试和分析,研究了制备废旧橡胶/刨花复合材料的优化工艺。结果表明:微波辐射改性可以提高废旧橡胶表面的活性;但辐射时间和功率并非越大越好,在160w功率下辐射处理10s时改性效果最好。将废旧橡胶用热炼机辊压为扁平状,添加5%的钛酸酯,都能改善废旧橡胶/N花复合材料的整体性能。施胶量对内结合强度和静曲强度有显著的影响,热压温度对吸水厚度膨胀率和甲醛释放量有显著的影响,热压时间对冲击韧性有显著影响。废旧橡胶/刨花复合材料的优化工艺为:废旧橡胶与刨花配比为1:9,施胶量为10%,热压温度为170℃,热压时间为300 s。所制备的废旧橡胶/刨花复合材料的冲击韧性达19.60 kJ/m2,内结合强度达0.65 MPa,静曲强度达17.2 MPa.,2h吸水厚度膨胀率和甲醛释放量分别为7.5%和13.4 mg/100g。
(2)利用废旧橡胶与重生粉各自的特点,进行复合工艺研究,优化工艺参数。结果表明:混合铺装方式明显比分层铺装方式优越;随着废旧橡胶比例的增大,物理力学性能呈下降趋势;加入增容剂氯化聚乙烯(CPE)对提高废旧橡胶/重生粉复合材料的物理力学性能有改善作用。施胶量对废旧橡胶/重生粉复合材料的24h吸水厚度膨胀率影响高度显著,热压温度对冲击韧性和内结合强度的影响高度显著,热压时间对冲击韧性的影响高度显著。废旧橡胶/重生粉复合材料的优化制备工艺为:废旧橡胶和重生粉的配比为1:9,施胶量为12%,热压温度为1855℃,热压时间为480s,采用混合铺装方式。所制备的废旧橡胶/重生粉复合材料的冲击韧性为49.06 kJ/m2,静曲强度达28.1MPa。
(3)把废旧橡胶和PVC塑料共混制备成废旧橡胶/塑料复合材料,对基本配方进行优化,研究挤出工艺及添加剂的用量对性能的影响。结果表明:加入De-link改性后的废旧橡胶时,力学性能大体上呈先提高后下降的趋势。增容剂CPE能较大程度地提高材料的力学强度。挤出机套筒温度对废旧橡胶/塑料复合材料的混炼塑化效果具有决定性的影响,模头温度则对挤出成型有重要的影响。制备废旧橡胶/塑料复合材料的优化工艺为:一、二、三、四区和模头的温度分别是150℃、155℃、160℃、165℃、120℃,主机转速为60 rpm,加料螺杆转速为30 rpm。De-link的添加质量份数为10份,增容剂CPE的添加份数为2份。 (4)借助环境扫描电子显微镜(ESEM)探讨宏观特性和微观结构的关系以及微观结构和主要参数的关系,运用这些关系来分析复合材料性能和控制制造工艺。从ESEM分析可知,经过微波改性后,布满表面的胶丝进一步被破坏,有利于含氧基团增多,增加表面活性,胶丝网络的破坏增大比表面积,在刨花和废旧橡胶间形成平滑的胶结表面,具有很强的胶结力。热压过程中刨花结构的密实化和废旧橡胶的几何形状的变化提高接触面积,这有助于UF和钛酸酯偶联剂的渗透和均匀化,形成更好的连接。从FTIR分析可知,重生粉中含有聚酰胺类物质和酚醛树脂,添加废旧橡胶后新出现了几个特征吸收峰:De-link再生剂有效地改性了废旧橡胶,使其表面的含氧基团增多,双键再生,提高了废旧橡胶表面的反应活性。