NR并用胶性能的影响,化工论文.docx

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1、挤出转速对挤出改性胶粉/NR并用胶性能的影响,化工论文内容摘要：采用双螺杆挤出改性胶粉，研究挤出转速对挤出改性胶粉/天然橡胶NR并用胶性能的影响。结果表示清楚：采用双螺杆挤出，在强剪切力作用下，硫化胶粉的硫化胶交联网络构造毁坏，随着挤出转速的增大，硫化胶粉的交联密度先迅速下降后趋于稳定；挤出改性胶粉与NR并用构成的 海-岛 构造随着硫化胶粉交联网络构造打开程度的增大逐步消失，挤出改性胶粉与NR构成了共交联网络构造；硫化胶粉交联网络毁坏程度适宜时，挤出改性胶粉易与NR在硫化经过中构成交联网络，并避免硫化胶粉过度降解，进而使得并用胶获得较大的拉伸强度和拉断伸长率。本文关键词语：双螺杆挤出； 改性；

2、 胶粉； 天然橡胶； 并用胶； 交联网络； 挤出转速；Abstract:Modified rubber powders was prepared by using twin-screw extruder,and the influence of extrusion speed on the properties of extrusion-modified rubber powders/natural rubberNR blends was investigated. The results showed that,with twin-screw extrusion,the cross-link

3、ed network structure of rubber powdersvulcanizate was destroyed under the action of strong shearing force. As the extrusion speed increased,the crosslinking density of rubber powders decreased rapidly and then became stable. The typical sea-island structure of extrusion-modified rubber powders/NR bl

4、ends gradually disappeared as the damage degree of the cross-linked network structure increase. A co-crosslinked network structure was formed between the extrusion-modified powders and NR. When the damage degree of the cross-linked network of rubber powders was appropriate,the cross-linked network b

5、etween extrusion-modified powders and NR formed easily during the curing process,and excessive degradation of rubber powder was avoided,so that the blends could obtain high tensile strength and elongation at break.Keyword:twin-screw extrusion; modification; rubber powder; NR; blend; crosslinking net

6、work; extrusion speed;在包括再生胶、裂解碳化、燃烧发电以及胶粉化等废弃橡胶再生利用工艺中，胶粉化再生利用技术显示出很不错的工业应用价值；但以胶粉作为橡胶原料制得的橡胶制品性能及其稳定性是胶粉化再生利用技术发展的瓶颈1,2,3.为此，对胶粉进行有效脱硫活化，恢复其橡胶加工性能，并提升胶粉/橡胶并用胶性能成为胶粉化再生利用的关注点4,5,6.北京化工大学张立群团队开发的 双螺杆动态连续脱硫与螺杆动态连续剪切降低门尼粘度的联动化新技术 推动从胶粉到再生胶通过机械和化学活化方式方法的工业化应用，充分显示出机械力化学方式方法的优势7.作为胶粉改性后的延伸性应用，本工作关注于改性胶粉

7、与橡胶并用，采用双螺杆挤出改性胶粉，探寻求索挤出转速对挤出改性胶粉/天然橡胶NR并用胶性能的影响。1 实验1.1 试样制备1.1.1 改性胶粉制备以粒径0.60 mm的胶粉姜堰虹磊橡胶有限公司产品为原料，其经TSE-35型双螺杆挤出机广达化工装备有限公司产品挤出改性，螺杆挤出温度为160，转速比为3.5,转速为150500r min-1,得到挤出改性胶粉。1.1.2 挤出改性胶粉/NR并用胶制备并用胶配方为：NR 60,挤出改性胶粉40,氧化锌2,硬脂酸2,防老剂4010 1,硫黄2,促进剂DM 0.4,促进剂CBS 1.在开炼机上将挤出改性胶粉和NR共混后依次参加氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进

8、剂和硫黄，混炼均匀后下片，制得混炼胶，经平板硫化机硫化150 t90，制得硫化胶。1.2 测试分析1交联密度。将硫化胶试样装入外径为10mm的石英玻璃管中，保证试样高度不超过2 cm,放入Micro MR-CL型低场核磁共振交联密度仪上海纽迈电子科技有限公司产品中进行测试。2构造分析。采用S-4800型扫描电子显微镜SEM,日本日立公司产品观察硫化胶试样的拉伸断面形貌。3拉伸性能。根据GB/T 529-2008制备标准1型哑铃形试样，在室温下采用Instron 3360型电子万能试验机美国英斯特朗公司产品测试硫化胶试样的拉伸性能。2 结果与讨论2.1 交联密度挤出改性胶粉及挤出改性胶粉/NR并

9、用胶的交联密度-挤出转速关系曲线如此图1所示。图1 挤出改性胶粉及挤出改性胶粉/NR并用胶的交联密度-挤出转速关系曲线从图1能够看出，随着挤出转速的增大，原料胶粉的硫化胶交联密度迅速下降，之后随着挤出转速的增大而趋于平稳。表示清楚在螺杆剪切力的作用下，硫化胶粉的三维交联网络构造遭到一定程度的毁坏，并且随着施加剪切作用力的提高，这种网络毁坏作用呈现出加强趋势；当交联网络在剪切力作用下被毁坏到一定程度时，挤出速度增大对于硫化胶粉的交联网络构造的毁坏作用趋弱，挤出改性胶粉的交联密度趋于平稳。从图1还能够看出，将挤出改性胶粉与NR并用，并用胶的交联密度随着胶粉挤出改性经过中挤出转速的增大呈现出先逐步减

10、小后稍有增大的趋势。经双螺杆挤出改性的胶粉交联网络不同程度打开，与NR并用后构成交联网络，且局部呈现过硫化的 海-岛 构造；随着挤出转速的增大，胶粉的交联网络打开程度提高，使得并用胶的交联网络构造趋于统一，进而显示出较低的平均交联密度。并用胶交联密度的变化将具体表现出在其拉伸性能上。2.2 构造分析挤出改性前后胶粉以及挤出改性胶粉/NR并用胶的SEM照片如此图2所示。从图2能够看出，挤出改性胶粉从形貌上由颗粒状转变为粘连状，表现出颗粒之间的融合，显示出经过双螺杆剪切作用，硫化胶粉的交联网络构造被打开，其橡胶链与紧邻胶粉颗粒的橡胶链产生了粘结。将挤出改性胶粉与NR并用，得到的硫化胶未有明显的橡胶

11、颗粒存在，挤出改性胶粉与NR呈现出比拟好的相容性，展现出双螺杆挤出改性的有效性，这有望在一定程度上提高挤出改性胶粉/NR并用胶的力学性能。图2 挤出改性前后胶粉以及挤出改性胶粉/NR并用胶的SEM照片2.3 拉伸性能挤出改性胶粉/NR并用胶的拉伸强度和拉断伸长率与挤出转速的关系曲线如此图3所示。从图3能够看出：随着挤出转速的增大，挤出改性胶粉/NR并用胶的拉伸强度呈现出先增大后略有减小的趋势，最大值在挤出转速为400r min-1时，约19.8 MPa;拉断伸长率也呈现出类似的变化趋势，在挤出转速为400 r min-1时的最大拉断伸长率约为610%.分析以为，随着螺杆转速的增大，硫化胶粉的交

12、联网络毁坏程度逐步增大，硫化胶粉的交联网络打开部分与NR交联网络构成共网络，未打开部分与交联网络与NR交联网络可能存在交联密度差异，进而分散在共网络中，构成 海-岛 构造。随着硫化胶粉的交联网络毁坏程度的增大，硫化胶粉构成的 岛 相含量逐步减小，并用胶的拉伸强度逐步增大，拉断伸长率也逐步增大。随着剪切作用的进一步加强，硫化胶粉的交联网络完全打开，华而不实的硫化体系活化，部分补充进并用胶硫化体系，使得并用胶的交联密度略有增大，此时并用胶的拉断伸长率略有减小；另外，在强剪切力作用下，硫化胶粉可能存在过度降解，使得并用胶的拉伸强度有小幅度下降。图3 挤出改性胶粉/NR并用胶的拉伸强度和拉断伸长率与挤

13、出转速的关系曲线不同挤出转速的挤出改性胶粉/NR并用胶的SEM照片如此图4所示。从图4能够看出，低挤出转速150 r min-1的挤出改性胶粉/NR并用胶存在明显的两相构造，且 岛 相与 海 相之间存在不少孔隙，这使得并用胶的拉伸强度和拉断伸长率均较低。稍高挤出转速300 r min-1的挤出改性胶粉/NR并用胶的 岛 相逐步消失，且并用胶中界面互相融合，并用胶对应表现出不错的拉伸性能。高挤出转速450 r min-1的挤出改性胶粉/NR并用胶中也未见明显的 岛 相，但在界面处呈现出更为明显的堆叠。3 结论1采用双螺杆挤出改性胶粉，随着挤出转速的提高，在逐步加强的剪切作用下，硫化胶粉的交联密度

14、先迅速下降后趋于稳定，硫化胶粉的交联网络构造被打开。图4 不同挤出转速的挤出改性胶粉/NR并用胶的SEM照片 下载原图2对于挤出改性胶粉/NR并用胶，随着挤出转速的提高，挤出改性胶粉的交联网络毁坏程度加剧，其与NR所构成的 海-岛 构造逐步消失，与NR构成共交联网络。3在适宜的剪切作用下，硫化胶粉的交联网络构造毁坏程度既合适其与NR在硫化经过中构成交联网络，又能避免硫化胶粉过度降解，能够使改性胶粉/NR并用胶获得较大的拉伸强度和拉断伸长率。以下为参考文献1张明，吴俊青，刘俊亮。废弃橡胶胶粉化工艺及胶粉再生利用研究进展J.橡胶工业，2020,671：3-9.2Adhikari B,De D,Ma

15、iti S.Reclamation and Recycling of Waste RubberJ.Progress in Materials Science,2000,25:909-948.3曹庆鑫。我们国家废橡胶综合利用行业政策深切进入解读J.化工管理，202131：31-33.4Wang X P,Du J H,Zhang X,et al.Mechano-Chemical Modification of Waste Rubber Powder with 2-mercatobenzothiozole and3-aminopropyltriethoxysilaneJ.Macromolecular

16、 Research,2021,265：403-409.5Ramarad S,Khalid M,Ratnam C T,et al.Waste Tire Rubber in Polymer Blends:A Review on the Evolution,Properties and FutureJ.Progress in Materials Science,2021,72:100-140.6龚兆红，余若冰，郭卫红，等。新型改性废胶粉/天然橡胶共混体系的构造与性能研究J.橡胶工业，2021,648：471-475.7张立群，史金炜，任冬云，等。一种双阶双螺杆挤出机连续制备再生胶的方式方法P.中国：CN 102977404,2020-03-20.