许超 废胶粉基热塑性弹性体研究及应用 硕士论文题纲.doc

废胶粉基热塑性弹性体研究及应用摘要IABSTRACTIII目 录I第一章 绪论11.1 国内外废橡胶利用现状11.2 废胶粉的利用现状21.2.1 废胶粉在橡胶行业中的应用31.2.2 废胶粉在塑料行业中的应用31.2.3 废胶粉在建筑基建行业中的应用31.2.4 废胶粉在制备废胶粉基热塑性弹性体RTPE中的应用41.3 热塑性弹性体的研究及应用现状41.3.1 热塑性弹性体分类及性能61.3.2 聚烯烃类热塑性弹性体TPO61.3.3 热塑性弹性体运用及市场71.4 废胶粉基热塑性弹性体RTPE的研究现状81.4.1 树脂种类对RTPE的性能影响81.4.2 胶粉对RTPE的性能影响91.4.3 RTPE的界面增容研究现状111.4.4 RTPE的制备工艺研究现状131.5 鞋底材料的运用现状141.6 本课题的研究目的、创新点及主要内容151.6.1 本课题的研究目的151.6.2 本课题的创新点161.6.3 本课题的主要内容16第二章 实验研究172.1 实验原料172.2 实验设备182.3 实验工艺192.3.1 RTPE的制备工艺路线192.3.2 RTPE不同的混料工艺202.3.3 RTPE不同的挤出工艺202.3.4 RTPE不同的注塑工艺202.4 性能测试212.4.1 物理性能测试212.4.2 毛细管流变测试222.4.3 红外光谱表征222.4.4 热重分析222.4.5 DSC表征222.4.6 微观形貌23第三章 结果与讨论243.1 热塑性塑料对RTPE的性能影响研究243.1.1 不同种类的塑料选择243.1.2 不同LLDPE牌号的选择253.2 废胶粉对RTPE的性能影响研究273.2.1 废胶粉种类对RTPE性能的影响273.2.2 胶粉目数对RTPE性能的影响293.2.3 胶粉含量对RTPE性能的影响303.3 不同相容剂对RTPE的界面相容性研究313.3.1不同相容剂含量对RTPE物理性能的影响313.3.2 毛细管流变仪研究相容剂对RTPE的加工性能影响353.3.3 扫描电镜分析相容剂对RTPE的界面增容影响363.4 不同橡胶助剂对RTPE的性能影响研究383.4.1 不同含量橡胶助剂对RTPE物理性能的影响393.4.2 环烷油和古马隆协同对RTPE物理性能的影响423.4.3 毛细管流变仪研究橡胶助剂对RTPE加工性能的影响423.4.4 扫描电镜分析橡胶助剂对RTPE的界面增容影响443.5 加工工艺对RTPE的性能影响研究453.5.1 混料工艺对RTPE性能的影响453.5.2 挤出工艺对RTPE性能的影响473.5.3 注塑工艺对RTPE性能的影响503.5.4 毛细管流变仪研究温度及口模直径对RTPE加工性能的影响523.6 RTPE耐磨性能研究543.7 RTPE耐折性能研究553.8 RTPE结晶性能研究553.9 RTPE热稳定性能研究573.10 RTPE运用到TPR鞋材市场的研究59第四章 结论61第五章 本论文研究工作不足与展望63参考文献64摘要废胶粉基热塑性弹性体(RTPE)的制备和研究对于促进废弃橡胶的利用，保护生态环境和创造社会经济价值具有重要的理论意义和实际价值。国内外对RTPE的研究多集中在利用橡胶成型设备如开炼机、密炼机等，结合界面改性技术来制备此类材料。而对于利用剪切力最强的塑料加工设备-双螺杆挤出机和注塑机来成型此类材料的研究还不多。本课题主要利用橡胶助剂和传统增容剂共同改善塑料相和胶粉相的界面粘合。工艺上利用双螺杆挤出机建立的高温-高剪切场和注塑机建立的高温-高压-高剪切场来成型RTPE，提高其物理性能。对比不同类型的聚烯烃类塑料，发现LLDPE制备出的RTPE具有合适的硬度及对高含量填料的承耐力。选用牌号为DNDA7144的LLDPE作为基体，制备出的RTPE具有合适的流动性和断裂伸长率。通过FT-IR和TG分析，发现轮胎胶粉具有较高的含胶量及较多的活性基团C=C和-OH，能制备出较高性能的RTPE。进一步的研究发现，当轮胎胶粉粒径为60目，填充量为60份时，RTPE性价比最高。通过对比不同类型的相容剂，发现EVA的加入能很好的促进胶粉和LLDPE的界面粘合，能制备出综合性能较好的RTPE，其拉伸强度6.9 MPa，断裂伸长率408，密度0.993 g/cm3，硬度83A，MI 2.48 g/10min。毛细管流变仪研究发现，RTPE为典型的假塑性流体。EVA的加入能减小RTPE的熔体粘度，EVA含量越高，对粘度降低越有利。通过SEM研究发现，EVA能有效减小LLDPE和胶粉间的缝隙和孔洞，降低胶粉的粒径，促进胶粉和LLDPE的界面粘合。EVA含量越高，对界面的改善越有利。通过比较不同类型的橡胶助剂，发现环烷油和松焦油能有效改善RTPE的流动性，降低硬度，减小密度及提高断裂伸长率；古马隆和石油树脂却能有效地提高RTPE的拉伸强度和伸长率；当古马隆和环烷油质量比为1:1时，RTPE具有较好的综合性能，其拉伸强度7.2 MPa，断裂伸长率493，密度0.988 g/cm3，硬度75A，MI 3.13 g/10min。通过毛细管流变仪研究发现，橡胶助剂都能有效的减小RTPE的熔体粘度，橡胶助剂含量越高，对加工越有利。通过SEM研究发现，橡胶助剂能进一步的改善LLDPE和胶粉间的界面粘合，并进一步的降低胶粉的粒径，使两相界面更模糊。比较了4种混料工艺，C工艺能有效的促进胶粉和LLDPE的均匀分散，制备出的RTPE性能也最好。挤出工艺建立的高温-高剪切场能有效地提高RTPE的性能，当挤出温度为190/200/200，螺杆转速为10时，RTPE材料的综合性能最好。二次挤出能较好的改善RTPE的表面光洁度，并进一步的降低胶粉的粒径及促进LLDPE和胶粉的界面粘合。注塑工艺建立的高温-高压-高剪切能进一步的提高RTPE的性能，当注塑温度为190/200/195，注塑压力为110MPa，注射速度为12时，RTE材料的综合性能最好。毛细管流变仪研究发现，提高温度和增大口模直径都能有效地降低RTPE的熔体粘度，利于成型加工。阿克隆耐磨试验研究发现，EVA的加入能改善RTPE的耐磨性能；橡胶助剂的加入，对耐磨性能产生不利影响；RTPE耐磨性能可达 0.28 cm3/1.61km。屈挠测试发现，EVA和橡胶助剂的加入，都能提高材料的耐折性能；RTPE耐折性能40000次不破裂。DSC分析发现，EVA的加入，对RTPE的结晶不利；橡胶助剂的加入，却能促进材料的结晶；RTPE结晶度为34.6%。TG分析发现，EVA的加入，提高了RTPE的耐热性能；橡胶助剂的加入，对耐热性能不利。 通过上述对胶粉树脂的选择、增容体系的建立及工艺的优化研究，制备出的RTPE具有较好的综合性能，拉伸强度7.4 MPa，断裂伸长率535，密度0.997 g/cm3，硬度74A，MI 3.13 g/10min，耐磨 0.28 cm3/1.61km，耐折40000次不破裂。将其利用到热塑性橡胶(TPR)注塑鞋材市场，具有一定的市场前景。关键词： 废胶粉，相容性，加工工艺，热塑性弹性体，鞋材附 录姓名邮箱QQ籍贯许超510677715湖北宜昌发表文章：1 Hysteresis Heat Build-up and Low Temperature Processing of Polymer under the Vibration Force Field；Guang sheng Zeng，Chao Xu，Yuejun Liu；Jinping Qu；Advanced Materials Research，2011，EI收录2 Study on Rheological Behavior And Cell Morphology of Foamed Waste Paper Pulp/High Density Polyethylene Composites；GuangSheng ZENG，Chao XU，Yue-Jun LIU，Jin-ping QU，投稿中3 加工工艺对废胶粉基热塑性弹性体性能影响的研究；曾广胜，许超；合成橡胶工业，在投。4 废纸浆/HDPE复合发泡材料的流变行为及发泡形态.曾广胜; 许超; 刘跃军; 瞿金平;化工学报，CIESC Journal，2011年 09期，EI收录5 废纸浆增强HDPE复合材料的研究.曾广胜;许超; 徐成;曾志伟;曾义;吴健雄.高分子材料科学与工程，2011年12期，EI收录6 外场作用下聚合物滞后生热效应.曾广胜; 瞿金平; 刘跃军; 许超; 徐成;物理学报， 2011年 01期，EI收录7 废纸浆/ABS复合材料的性能研究.曾广胜; 许超; 徐成.塑料工业，2011年 05期，中文核心8 废纸浆/HDPE复合发泡材料的流变行为.曾广胜，许超，刘跃军，徐成，江太君.2010第十届全国流变学会议论文集申请专利：1 一种挖掘推土两用型铲斗，CN 101694104 B，排名第二2 一种蜘蛛网状瓦楞纸板，CN 101705643 B，排名第二3 一种废胶粉/植物纤维复合发泡材料及其制备工艺，CN 101948580 B，排名第二4 一种超细废橡胶粉热塑性弹性体材料及其制备工艺，CN 102101