胶粉的配方设计和性能研究

毕业设计（论文）胶粉的配方设计和性能研究Powder formula design and performance research班级 高分子应用 112 学生姓名 芮梦琪 学号 1132401224 指导教师 姚亮 职称 讲师 导师单位 徐州工业职业技术学院论文提交日期 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书课题名称 胶粉的配方设计和性能研究课题性质 科学试验类 班 级 高分子应用 112 学生姓名 芮梦琪学 号 1132401224指导教师 姚亮导师职称 讲师一选题意义及背景胶粉是指废旧橡胶制品经粉碎加工处理而得到的粉末状橡胶材料。胶粉的应用概括起来可分为两大领域：一是直接成型或与新橡胶并用做成产品，二是在非橡胶工业的广阔领域中应用。现在全球范围内越来越多的厂商采用胶粉替代原生材料，不仅有益于环境保护，而且更重要的是因为使用胶粉能够有效的降低成本、提高性能，得到其它材料得不到的效果。胶粉还可以和塑料并用，以提高性能，降低成本。胶粉的添加不仅可以降低成本，还可以提高橡胶的疲劳性能，改善胶料的收缩及流动性。但拉伸强度略有下降。制作的方法有常温粉碎、低温粉碎、超细粉碎。由于生产再生橡胶带来环境的二次污染, 工业发达国家大多停止生产通用型再生胶而进入胶粉直接应用阶段, 并取得了举世瞩目的成效, 胶粉产量也在逐年增加。究其原因, 主要是生产流程简化, 投资节约, 没有废水、废气污染, 胶粉硫化后性能好、成本低。胶粉的生产与应用是废胶综合利用的第二次变革, 将会给再生胶工业带来新的生机。因此, 我们进行胶粉的配方设计和性能研究不仅仅是科学价值，更是社会价值以及经济价值的体现。本课题对比研究了软化增塑剂 DOP 以及固体古马隆树脂对胶粉工艺和性能的影响，从而深入了解胶粉的设计配方，为胶粉在今后的应用推广普及奠定基础。二毕业设计（论文）主要内容：1、软化增塑体系中，不同用量的固体古马隆树脂，对胶粉成品工艺及其物理机械性能对比研究；2、软化增塑体系中，不同用量的 DOP，对胶粉成品工艺及其物理机械性能对比研究；3、以上两组实验硫化后性能对比研究。三计划进度：1、查阅文献资料，确定试验方案，撰写文献综述，5 天 2、第一轮试验，数据整理分析；5 天 3、第二轮试验，数据整理分析；4 天 4、第三轮试验，数据整理分析；5 天 5、第四轮试验，数据整理分析；3 天 6、书写论文；4 天7、修改论文；1 天8、准备答辩；2 天四毕业设计（论文）结束应提交的材料：1、毕业论文2、原始数据记录本指导教师 ：姚亮 教研室主任年 月 日 年 月 日论文真实性承诺及指导教师声明学生论文真实性承诺本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。毕业生签名： 日 期： 指导教师关于学生论文真实性审核的声明本人郑重声明：已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。指导教师签名： 日 期： 徐州工业职业技术学院毕业论文I胶粉的配方设计和性能研究徐州工业职业技术学院摘要:古马隆又名苯并吠喃(或氧杂荀) , 其分子式为 C8H6O。是苯并呋喃与茚的共聚物，它是煤焦油 160200馏分，经浓硫酸处理，并在催化剂作用下经聚合得到的产物。古马隆树脂质硬而脆, 外观似松香。其分子结构中除了含有带双键的杂环外，还有直链烷烃。这种带双键的杂环结构与苯相似，可增加与橡胶的相容性，改善填料在胶料中的分散性，并且含有的双键在交联过程中会适当交联，起到一定补强效果。但是由于古马隆分子在橡胶基体中的增塑作用，古马隆用量过多时，它的极性部分定向地排列于橡胶大分子的极性部位，对大分子链段起包围阻隔作用，从而增加了大分子链段间的距离，减小了大分子间相互作用力，增大了大分子链段的运动性，提高了橡胶的塑性。性能指标越高，但是增高的数值不大，随着 DOP 份量的减少，此性能指标陡然下降；在撕裂性能测试方面，固体古马隆配方撕裂强度明显高于 DOP 配方，且随着古马隆用量减少，撕裂强度有所增大，随着 DOP 用量减少，撕裂强度有所增大。关键词:固体古马隆； DOP； 软化增塑； 对比性能； 胶粉 徐州工业职业技术学院毕业论文IIPowder formula design and performance researchXuzhou Vocational College of Industrial TechnologyAbstract:Coumarone and benzene and barking dogs (or oxygen mixed xun), its molecular formula for Csl6O. Is the copolymer with coumarone indene, it is 160 200 coal tar fraction, were treated with concentrated sulfuric acid, and under the effect of catalyst by the polymerization products. Qualitative hard and brittle, coumarone resin rosin appearance. Its molecular structure besides containing heterocyclic with double bond, and alkanes. It with double bond of heterocyclic structure similar to benzene, can increase the compatibility with rubber, to improve the dispersion of filler in the rubber, and contain a double bond in the crosslinking process will be proper crosslinking, play a reinforcing effect. But since coumarone molecule in the rubber matrix plasticizing effect, coumarone dosage too much, its polarity part orientation is arranged in the polarity of the rubber molecules, surrounded by blocking effect to the macromolecular chain segment, thereby increasing the distance between the macromolecular chain segment, reduced the interaction force between molecules, increase the motility of macromolecular chain, improve the plastic rubber. Small molecule phthalate plasticizer dioctyl (DOP) by mixing performance is good, high plasticizing efficiency, low volatile, mobility is small, low-cost advantages and is widely used in the processing of polymer modification. DOP to weaken the forces between the polymer molecules, which reduces the softening temperature, melt temperature and glass transition temperature, make the polymer of softness, impact strength, elongation at break increased. So this article discusses two kinds of softening plasticizers on the properties of rubber powder. The research results show that in terms of tensile properties test, solid coumarone formula in tensile strength and largest elongation strength maximum elongation all higher than the DOP formula, and with solid coumarone weight reduction, the three performance index is higher, but the higher value is not big, with fewer DOP weight, the performance index declined precipitously; In terms of tearing performance testing, solid coumarone tear strength formula is significantly higher than DOP formula, and as fewer dosage of coumarone, tear strength, as fewer dosage of DOP, tear strength is increased. Keywords：Solid coumarone; DOP ; Soften the plasticizer; performance comparison; powder徐州工业职业技术学院毕业论文目录摘要 .IAbstract. .II第一章 前言 .1第二章 文献综述 .32.1 胶粉的介绍 .32.2 固体古马隆的结构和性能 .42.2.1 固体古马隆简介 .42.2.2 固体古马隆结构特性 .52.2.3 固体古马隆性能特点及应用 .52.3 DOP 的结构与性能 .62.3.1 DOP 的简介及结构 .62.3.2 DOP 的性能特点 .7第三章 实验 .83.1 实验原料、设备与仪器 .83.1.1 实验原材料 .83.1.2 实验仪器和设备 .103.1.3 实验配方 .113.2 材料制备 .113.2.1 胶料的制备 .113.2.2 材料的制备、加料顺序 .123.3 测试分析 .133.3.1 硫化特性测试 .133.3.2 力学性能测试 .14第四章 结果与讨论 .144.1 力学性能测试数据 .144.5 实验结果讨论 .15第五章 结论 .15参考文献 .16致谢 .17徐州工业职业技术学院毕业论文1第一章 前言近 年 来 橡 胶 的 价 格 不 断 上 涨 ； 天 然 橡 胶 (NR)的 价 格 从 几 千 元 /吨 提 高 到3 万 元 /吨 。 由 于 原 油 开 采 量 越 来 越 少 ， 合 成 橡 胶 的 产 量 下 降 ， 价 格 飙 升 ， 因此 ， 目 前 关 注 的 重 点 是 废 旧 橡 胶 的 利 用 。 由 于 世 界 上 随 处 可 见 的 各 种 各 样 被损 坏 的 轮 胎 ， 人 们 已 经 把 关 注 的 目 光 转 向 环 境 污 染 治 理 方 面 。 目 前 主 要 有 两种 利 用 废 旧 橡 胶 的 方 法 ： 一 种 是 制 成 再 生 胶 ； 另 一 种 是 制 成 胶 粉 (RP)。 由于 废 旧 橡 胶 是 热 固 性 聚 合 物 ， 很 难 降 解 ， 回 收 和 利 用 的 成 本 非 常 高 ， 工 艺 复杂 ， 发 达 国 家 从 2O 世 纪 7O 年 代 开 始 就 放 弃 生 产 再 生 胶 ， 主 要 从 事 胶 粉 的生 产 。胶 粉 是 生 产 再 生 胶 的 主 要 原 材 料 。 它 是 废 旧 橡 胶 在 机 械 的 作 用 下 , 加工 成 各 种 不 同 细 度 的 粉 状 颗 粒 , 粒 径 小 于 1.5 mm 的 称 之 为 胶 粉 。 胶 粉 的 生产 流 程 简 化 , 投 资 节 约 , 没 有 废 水 、 废 气 污 染 , 胶 粉 硫 化 后 性 能 好 、 成 本 低 。胶 粉 的 生 产 与 应 用 是 废 胶 综 合 利 用 的 第 二 次 变 革 , 将 会 给 再 生 胶 工 业 带 来新 的 生 机 。对 废 橡 胶 制 品 回 收 利 用 , 其 过 程 首 先 必 须 将 其 进 行 处 理 , 如 切 片 、 粉 碎 、研 磨 等 , 有 些 还 要 求 去 除 橡 胶 制 品 中 的 钢 丝 、 帘 布 等 , 以 制 成 各 种 不 同 规 格的 橡 胶 碎 片 或 废 胶 粉 。 废 胶 粉 主 要 是 通 过 机 械 、 化 学 、 冷 冻 粉 碎 等 方 法 将 废橡 胶 制 品 加 工 , 形 成 具 有 一 定 细 度 的 废 橡 胶 粉 末 。 人 们 再 根 据 用 途 和 研 究 方向 的 不 同 , 选 择 进 行 直 接 利 用 或 改 性 利 用 。在 橡 胶 加 工 中 , 软 化 和 增 塑 是 不 可 缺 少 的 。 添 加 软 化 剂 和 增 塑 剂 的 目 的可 以 归 纳 为 :1 .改 善 橡 胶 的 加 工 性 能 , 增 加 橡 胶 在 硫 化 前 的 流 动 性 、 粘 性 , 以 便 于 压 延 、 压 出 和 成 型 等 一 系 列 操 作 。 降 低 炼 胶 过 程 中 的 生 热 、 加 速 大 剂量 粉 剂 在 橡 胶 基 质 中 的 分 散 ; 2 降 低 硫 化 胶 的 玻 璃 化 温 度 和 脆 性 温 度 , 提 高其 耐 低 温 性 能 ; 3 有 利 于 填 充 剂 的 多 量 添 加 , 从 而 达 到 降 低 成 本 的 目 的 。 软化 刹 和 增 塑 剂 在 方 便 橡 胶 加 工 方 面 的 作 用 相 同 , 故 与 塑 解 剂 、 内 润 滑 剂 、 脱模 剂 等 合 称 为 操 作 体 系 。 不 同 之 处 , 在 于 它 们 的 作 用 机 理 。 根 据 “ 相 似 相溶 ” 原 则 , 在 选 用 软 化 剂 或 增 塑 剂 时 , 应 该 考 虑 它 们 和 橡 胶 之 间 的 内 聚 能密 度 、 极 性 , 尽 可 能 地 接 近 , 以 取 得 较 好 的 相 洽 性 。 使 橡 胶 / 软 化 剂 (或 增塑 剂 ) 体 系 具 有 较 大 的 亲 和 性 , 而 避 免 渗 析 、 喷 油 的 发 生 。 因 而 本 文 主 要 讨论 了 固 体 古 马 隆 以 及 DOP 在 胶 粉 中 的 应 用 。古 马 隆 又 名 苯 并 吠 喃 (或 氧 杂 荀 ) 。 古 马 隆 树 脂 质 硬 而 脆 , 外 观 似 松 香 。粉 碎 后 色 泽 浅 黄 ; 加 热 熔 融 后 色 泽 变 深 。 古 马 隆 树 脂 对 酸 、 碱 具 有 良 好 的 化学 稳 定 性 。 不 溶 于 水 , 能 溶 于 苯 、 硝 基 苯 、 苯 胺 以 及 轻 、 重 溶 剂 油 、 氯 化 烃 、醇 、 酉 旨 、 醚 、 酮 类 等 有 机 溶 剂 。 同 时 , 还 具 有 良 好 的 热 塑 性 、 防 水 性 、 绝缘 性 、 绝 热 性 , 耐 磨 性 和 粘 着 性 。 碱 性 树 脂 会 引 起 橡 胶 早 期 硫 化 , 促 使 橡胶 分 子 提 早 老 化 , 影 响 橡 胶 制 品 寿 命 ; 酸 性 树 脂 会 减 慢 橡 胶 硫 化 过 程 , 影 响生 产 进 度 , 腐 蚀 生 产 设 备 。 权 衡 利 弊 , 一 般 控 制 古 马 隆 树 脂 为 微 碱 性 。 其 分子 结 构 中 除 了 含 有 带 双 键 的 杂 环 外 ， 还 有 直 链 烷 烃 。 这 种 带 双 键 的 杂 环 结 构与 苯 相 似 ， 可 增 加 与 橡 胶 的 相 容 性 ， 改 善 填 料 在 胶 料 中 的 分 散 性 ， 并 且 含 有的 双 键 在 交 联 过 程 中 会 适 当 交 联 ， 起 到 一 定 补 强 效 果 。 但 是 由 于 古 马 隆 分 子在 橡 胶 基 体 中 的 增 塑 作 用 ， 古 马 隆 用 量 过 多 时 ， 它 的 极 性 部 分 定 向 地 排 列 于徐州工业职业技术学院毕业论文2橡 胶 大 分 子 的 极 性 部 位 ， 对 大 分 子 链 段 起 包 围 阻 隔 作 用 ， 从 而 增 加 了 大 分子 链 段 间 的 距 离 ， 减 小 了 大 分 子 间 相 互 作 用 力 ， 增 大 了 大 分 子 链 段 的 运 动性 ， 提 高 了 橡 胶 的 塑 性 。邻 苯 二 甲 酸 二 辛 酯 具 有 良 好 的 综 合 性 能 ， 与 树 脂 混 溶 性 能 好 ， 增 塑 效 率高 ， 挥 发 性 较 低 ， 吸 水 性 低 、 低 温 柔 软 性 较 好 ， 耐 水 抽 出 ， 电 气 性 能 高 ， 耐热 性 和 耐 气 候 性 都 良 好 。 用 在 橡 胶 方 面 的 特 性 :通 用 型 增 塑 剂 ， 也 可 作 为 耐寒 剂 ， 挥 发 低 ， 电 性 能 ， 耐 热 及 耐 紫 外 线 好 ， 有 良 好 的 低 温 柔 性 ， 弹 性 ， 压延 和 压 出 性 能 。 硫 化 胶 拉 伸 强 度 高 。 DOP 是 常 用 的 一 种 增 塑 剂 , 可 以 减 弱橡 胶 分 子 间 的 作 用 力 , 提 高 橡 胶 柔 软 性 和 弹 性 , 有 效 降 低 共 混 物 的 硬 度 。 小分 子 增 塑 剂 DOP 因 具 有 混 合 性 能 好 、 增 塑 效 率 高 、 挥 发 性 低 、 迁 移 性 小 、价 格 便 宜 等 优 点 而 广 泛 用 于 聚 合 物 的 加 工 改 性 。 DOP 的 加 入 削 弱 了 聚 合 物分 子 间 的 作 用 力 , 从 而 降 低 了 软 化 温 度 、 熔 融 温 度 和 玻 璃 化 温 度 , 使 聚 合物 的 柔 软 性 、 冲 击 强 度 、 断 裂 伸 长 率 有 所 提 高 。因 此 ， 本 文 主 要 研 究 固 体 古 马 隆 和 DOP 为 软 化 增 塑 剂 加 入 到 胶 粉 中 ，制 备 的 胶 片 试 样 和 此 胶 片 试 样 的 物 理 机 械 性 能 的 测 试 。徐州工业职业技术学院毕业论文3第二章 文献综述2.1 胶粉的介绍目 前 主 要 有 两 种 利 用 废 旧 橡 胶 的 方 法 ： 一 种 是 制 成 再 生 胶 ； 另 一 种 是 制成 胶 粉 (RP)。 由 于 废 旧 橡 胶 是 热 固 性 聚 合 物 ， 很 难 降 解 ， 回 收 和 利 用 的 成 本非 常 高 ， 工 艺 复 杂 ， 发 达 国 家 从 20 世 纪 70 年 代 开 始 就 放 弃 生 产 再 生 胶 ，主 要 从 事 胶 粉 的 生 产 。 目 前 ， 中 国 的 胶 粉 产 量 越 来 越 大 。胶 粉 是 生 产 再 生 胶 的 主 要 原 材 料 。 它 是 废 旧 橡 胶 在 机 械 的 作 用 下 , 加工 成 各 种 不 同 细 度 的 粉 状 颗 粒 , 粒 径 小 于 1