优秀研究生学位论文题录展示

再生炭黑橡胶补强性能的研究

专 业: 化学工程
关键词: 热解炭黑 表面修饰 硫化曲线 固体高分辨核磁共振 橡胶补强
分类号: TQ330.1  X783.3
形 态: 共 76 页 约 49,780 个字 约 2.381 M内容
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内容摘要


随着聚合物工业的日益发展,如何消除废旧高聚物污染,进行资源的回收利用,进行热解产品的深加工,对于实现工业生态化和循环经济具有十分重要的意义。

废轮胎是世界上最大的废旧高聚物来源之一,它的利用越来越受到各国的关注。

热解炭黑是废轮胎热解过程中最关键的产物之一,它的应用价值很大程度上决定了热解过程的经济性。

如何科学地表征热解炭黑的性质,提高其应用价值,是目前废轮胎热解研究的主要内容。

本论文研究了热解炭黑表面微结构的特性,首次提出了完整的热解炭黑的“核壳结构”形态模型,在此基础上初步形成了热解炭黑橡胶补强填料设计和资源化利用的方法和工艺,主要开展了以下几个方面的工作:1.利用原子力显微镜技术研究了热解炭黑的表面微结构特征。

热解炭黑的表面由大量具有明显缺陷和扭曲的无定形结构和少量的由规则的六角环构成的石墨状微晶层面组成,这些层面互相交错并且内聚,热解过程中未被无机灰分和碳质沉积物覆盖的活性点可能就存在于这些层面的边缘。

首次提出了完整的热解炭黑的“核壳结构”形态模型:

内部主体结构基本等同于工业炭黑;表面是原子水平的粗糙表面,极性较低,具有由灰分和碳质沉积物等构成的非均质壳层,壳层覆盖了大多数的活性点。

设计利用钛酸酯偶联剂NDZ-105对热解炭黑进行表面微化学环境修饰,接枝适当的有机长链,强化再生炭黑粒子与天然橡胶间分子键的作用力。

2.首次利用固体高分辨核磁共振NMR技术在化学交联结构、弛豫与扩散、偶极相关效应和自扩散特性四个方面研究了再生炭黑在硫化胶中的补强性能。

结果表明不同炭黑填充的硫化胶的化学交联结构是类似的。

再生炭黑TWPC粒子表面的长链接枝强化了与天然橡胶分子间的相互作用。

再生炭黑TWPC补强硫化胶的渗透性较小,更能防水;化学交联密度得到了很大程度的提高。

3.硫化胶的静态机械性测试结果表明,再生炭黑TWPC补强的硫化胶的拉伸强度得到了很大的提高。

表面修饰后的再生炭黑TWPC可以完全替代商用的工业半补强炭黑。

提出了再生炭黑补强橡胶的非均质多壳层机理理论,该机理认为再生炭黑表面非均质的多壳层起着骨架作用联结了交联的橡胶分子团和进行微布朗运动的橡胶分子链,构成了一个橡胶大分子与再生炭黑的整体网络..……

全文目录


摘要
目录
第一章 前言
第二章 文献综述
2.1 废旧轮胎的综合利用途径
2.1.1 轮胎翻新
2.1.2 原形改制
2.1.3 热能利用
2.1.4 再生胶
2.1.5 胶粉
2.1.6 热分解
2.2 废轮胎热解回收现状
2.2.1 废轮胎热解工艺
2.2.2 废轮胎热解方法简介
2.2.3 常压惰性气体热解技术
2.2.4 真空热解技术
2.2.5 超临界热解技术
2.2.6 熔融盐热解技术
2.2.7 催化热解技术
2.3 废轮胎热解炭黑研究现状
2.3.1 炭黑简介
2.3.2 影响热解炭黑性能的因素
2.3.3 热解炭黑的分析及表征
2.4 炭黑的改性研究
2.4.1 接枝
2.4.2 氧化
2.4.3 卤化
2.5 废轮胎热解炭黑的应用
2.5.1 热解炭黑在油墨中的应用
2.5.2 热解炭黑在活性碳中的应用
2.5.3 热解炭黑在沥青中的应用
2.5.4 热解炭黑在橡胶补强中的应用
2.6 小结
2.7 课题的提出
第三章 热解炭黑的表面微化学环境设计
3.1 引言
3.2 废轮胎热解炭黑的回收
3.3 热解炭黑的表面微结构特性
3.3.1 原子力显微镜AFM
3.3.2 热解炭黑的表面形貌
3.4 热解炭黑的形态模型和表面微化学环境
3.5 热解炭黑橡胶补强应用模型设计
3.6 小结
第四章 热解炭黑的表面微化学环境修饰
4.1 引言
4.2 热解炭黑的微氧化
4.3 硝酸酸洗热解炭黑
4.4 钛酸酯偶联剂—硝酸酸洗热解炭黑
4.4.1 钛酸酯偶联剂偶联机理
4.4.2 钛酸酯偶联剂的用量
4.4.3 钛酸酯偶联剂的用量对热解炭黑性能的影响
4.4.4 试验步骤
4.5 炭黑性能分析
4.5.1 炭黑粒度分析
4.5.2 炭黑结构分析
4.5.3 炭黑吸碘值分析
4.5.4 炭黑比表面积分析
4.5.5 炭黑灰分含量分析
4.6 小结
第五章 固体高分辨核磁共振技术对再生炭黑补强硫化胶的性能研究
5.1 引言
5.2 炭黑对硫化胶性能的影响
5.3 再生炭黑硫化胶的制备
5.3.1 混炼原理
5.3.2 混炼配方
5.3.3 硫化工艺
5.3.4 硫化曲线
5.4 热解炭黑对硫化胶机械性能的影响
5.4.1 定伸应力
5.4.2 硬度
5.4.3 拉伸强度
5.4.4 扯断伸长度
5.5 核磁共振的基本原理
5.6 固体高分辨率核磁共振技术
5.7 固体高分辨率核磁共振对橡胶的研究
5.7.1 驰豫与扩散
5.7.2 化学交联结构
5.7.3 偶极相关性
5.7.4 自扩散
5.8 再生炭黑对橡胶的非均质多壳层补强机理
5.9 小结
第六章 结论与展望
参考文献
符号意义

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中图分类: > TQ330.1 > 工业技术 > 化学工业 > 橡胶工业 > 一般性问题
其他分类: > X783.3 > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 化学工业废物处理与综合利用 > 有机化学工业

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