废旧轮胎橡胶的固相力化学脱硫化及其复合材料的制备

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1、四川大学工学硕十学位论文废旧轮胎橡胶的固相力化学脱硫化及其复合材料的制备材料学专业硕士生：张新星指导教师：卢灿辉摘要本文利用固相力化学反应器独特的三维剪结构提供的强大剪切力，实现了废旧轮胎橡胶(GTR)的常温固相力化学脱硫化，考察了多种脱硫试剂与GTR的力化学共碾磨对脱硫化的影响；并通过研究天然橡胶(NR)硫化胶的固相力化学脱硫化探讨了交联橡胶的脱硫化机理；成功制备了力学性能优良的NR／GTR、GT刚废旧轮胎纤维复合材料，系统研究了所制备复合材料的硫化反应动力学及力学性能的影响因素。1．采用固相力化学技术在不加脱

2、硫试剂的情况下，常温下实现了GTR的脱硫化，制备了脱硫化GTR的再硫化胶。研究结果表明，GTR的凝胶含量和交联密度随碾磨次数增加而显著降低，证实了脱硫反应的发生，最大脱硫程度约为40％。再硫化胶的力学性能随脱硫化程度的增加而提高，经碾磨40次后获得最大值，拉伸强度10．9MPa，扯断伸长率290％，与未脱硫GTR相比，分别提高了374％和314％。2．考察了多种脱硫试剂与GTR的力化学处理对脱硫化的影响。结果表明：采用促进剂TMTD、抗氧剂BHT和塑解剂HP—T与GTR进行固相力化学处理，均未能进一步提高脱硫化G

3、TR再硫化胶的力学性能；采用D—Link脱硫试剂与GTR进行固相力化学处理，可以进一步提高GTR再硫化胶的扯断伸长率。与采用常规的D—Link脱硫工艺制备的脱硫化GTR再硫化胶相比，共碾磨可以提高由D—Link脱硫试剂所引发的脱硫反应的进行程度，同时提高脱硫效率。对于脱硫化GTR，加入5wt％含量的芳烃油可使再硫化胶的拉伸强度和扯断伸长率显著增加。3．研究了交联橡胶固相力化学脱硫化的机理。研究表明，交联橡胶在力化学处理过程中，受到固相力化学反应器所施加的强大的压力、剪切应力和环向应力作用，在短时间内使能量有效地集

4、中在交联键上，导致交联键断裂，实现脱硫化。4．研究了NR／GTR复合材料的硫化反应动力学。结果表明：GTR的加入，导致NR硫化胶的硫化扭矩增大，焦烧时间和最佳硫化时间减少，但变化不大，不影响硫化工艺的焦烧安全性和加工效率；脱硫化GTR制备的复合材料的硫化扭矩高于未脱硫GTR，焦烧时间和最佳硫化时间少于未脱硫GTR制备的复合材料。5．固相力化学脱硫化可以提高NR／GTR复合材料的力学性能。在相同GTR含量的NR／GTR复合材料中，采用脱硫化GTR制备的复合材料的力学性能显著优于未脱硫GTR，其力学性能接近或高于NR

5、生胶硫化胶。特别地，当脱硫化GTR(dGTR)含量为10wt％时，dGTR／NR复合材料的拉伸强度较之未脱硫GTR(rGTR)／NR复合材料增强了73％，扯断伸长率提高了28％。6．采用固相力化学共碾磨技术，在不加相容剂以及不对纤维进行预处理的情况下，成功制备了GTR／废旧轮胎纤维复合材料。研究结果表明，力化学共碾磨提高了纤维在橡胶基体中的分散性，改善了废旧纤维与橡胶基体间的界面粘合。相对于采用常规共混制备的脱硫GTR／废旧纤维复合材料，其拉伸强度和扯断伸长率分别提高了95．5％和66．6％。废纤维增强脱硫化GT

6、R再硫化胶的最佳填充量为5wt％。脱硫GTR／废旧轮胎纤维复合材料显示了各向异性的特点，取向度约为60％，低于用原料纤维和生胶制备的复合材料。关键词：固相力化学碾磨，脱硫化，废旧轮胎橡胶，天然橡胶，废旧轮胎纤维，复合材料，硫化反应动力学，力学性能，取向朋川大学丁学硕十学位论文MechanochemicaiDevulcanizationofGroundTireRubberinSolidStateandPreparationofitsCompositesMajor：PolymerMaterialsM．E．Candid

7、ate：XinxingZHANGSupervisor：CanhuiLUAbstractInthisstudy,thedevulcanizationofgroundfirerubber(OTR)atambienttemperamrewasrealizedthroughsolidstatemechanochemicMmillingusingapan—milltypemechanochemicalreactor．Theoreticalanalysisdemonstratedthatthisequir'mentcanex

8、ertfairlystrongsqueezingforceinthenormaldirectionandshearingforceinbothradialandtangentialdirectionsonmilledmaterials，functioninglikepairsofthree—dimensionalscissors．Theeffectofvariousche