铸造粉尘/天然橡胶复合材料的制备与性能研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:li452546674
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铸造是工业的基础。铸造过程产生数量巨大的废弃物,如废砂、废渣、烟尘和粉尘等。目前,铸造废弃物通常采用填埋或露天堆放的方法处理,不但浪费了宝贵的物质资源,还对生态环境造成潜在危害。本论文以铸造粉尘为研究对象,通过一系列物理和化学方法对其加工改性后作为天然橡胶的填充剂使用,探索铸造粉尘对天然橡胶的加工性、力学性能、老化性能等性能的影响规律,为实现铸造粉尘的资源化探索新的思路。主要研究内容如下:通过提纯、除铁、磨细和表面处理得到两种典型的铸造粉尘填充剂(即XJ01和XJ02);采用传统的混炼和硫化的方法将铸造粉尘与天然橡胶复合,制备了一系列不同配方的复合材料;对加工改性后的铸造粉尘进行了粒度和形貌分析;对铸造粉尘/天然橡胶复合材料的微观结构、力学性能、热氧老化性能进行了测试和分析。结果表明两种加工改性后的铸造粉尘对天然橡胶都均能起到一定的补强作用,并能改善天然橡胶的抗热氧老化性能。选取铸造粉尘改性填充剂(XJ01)和炭黑(N330)对天然橡胶进行共填充改性。将不同配比的XJ01和N330混合补强剂与天然橡胶复合制备了一系列复合材料样品;对样品的微观结构和力学性能进行了测试和分析;结果表明:XJ01的加入便于补强填料的加入,节省混炼时间,并且可以降低天然橡胶的硫化时间,提高生产效率;随着N330:XJ01配比增加,N330与XJ01相互作用增强,补强天然橡胶效果明显;对于力学性能要求较小的产品,加工改性后的铸造粉尘可以部分或全部代替炭黑作为天然橡胶的补强剂。使用硅烷偶联剂对气相白炭黑表面进行改性以改善其分散性;选取铸造粉尘填充剂XJ01与白炭黑对天然橡胶进行协同补强改性;对协同补强剂改性的天然橡胶复合材料样品的微观结构和力学性能进行了系统测试和分析。结果表明:XJ01的加入有利于白炭黑的分散和混炼,节省混炼时间,降低扬尘;在补强剂总量不变的情况下,SiO2:XJ01配比增加,复合材料力学性能不断增强;经硅烷改性后的白炭黑对天然橡胶力学性能的增强效果优于未改性白炭黑。对于力学性能要求较小的产品,加工改性后的铸造粉尘可以部分或全部代替炭黑作为天然橡胶的补强剂。将铸造粉尘加工改性后作为天然橡胶的填充剂,可单独填充或与炭黑及白炭黑共填充制备天然橡胶制品,改善天然橡胶混炼过程的生产效率,降低橡胶制品的成本并提高产量。本研究为铸造粉尘在橡胶工业中的资源化应用提供了新的思路和实验参考。
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