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利用超临界CO_2脱硫再生废橡胶

作　者: 江宽
导　师: 张立群
学　校: 北京化工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 丁基橡胶天然橡胶超临界CO2 二苯基二硫(DD) 脱硫再生渗透扩散 “两步法”再生废橡胶
分类号: TQ335
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文利用超临界二氧化碳流体对硫磺硫化的丁基橡胶进行脱硫再生研究。为获得最高的溶胶含量和适当的溶胶分子量,我们研究了最佳脱硫工艺条件。最佳脱硫条件是：反应温度180℃,反应压力14.1 MPa,脱硫剂二苯基二硫(DD)的用量为8%。经过120 min的脱硫反应后再生胶中溶胶组分含量为98.5%。随后利用GPC, DSC, TGA,1HNMR等手段对再生胶的结构性能进行了表征。结果显示,再生胶的分子量和门尼粘度均有所下降；而再生胶的Tg和热稳定性均不受影响；同时,从1HNMR可以看出,再生胶主链上接枝上部分苯环,这说明DD参与了脱硫反应；而再生胶在5.12ppm处几乎不能检测到双键峰,取而代之的是在5.0-6.0ppm之间出现一系列的弱峰,这主要是由于在硫化和脱硫过程中接枝在主链上的部分极性含S官能团导致了双键峰发生偏移所致。结合最佳脱硫工艺,研究了溶胶形成过程以及脱硫机理。机理指出,除了S-S、C-S键的断裂外,脱硫过程中还发生了C-C键的断裂,热降解和主链的断裂导致了再生胶的分子量有所下降。分别利用硫磺和树脂对再生胶进行了再硫化。结果发现,再生胶不能被硫磺硫化,而可以被树脂硫化,这主要是由于主链活性交联点大量减少和存留的部分脱硫剂DD所致。随后,通过与不同比例的丁基橡胶并用,利用硫磺和树脂作硫化剂对再生胶进行了再硫化。考察了再硫化胶的静态力学性能、热稳定性、耐老化性能以及透气性能等。最后探索研究了“两步法”再生废橡胶的可性能。得出了最佳渗透扩散条件。同时尝试用不同的方式脱硫。研究发现,先渗透再脱硫的“两步法”模式大大节省了脱硫反应时间。同时,进一步验证了溶胶组分的分子量降低与脱硫时间以及脱硫剂用量有关。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-14
第一章文献综述  14-36
  1.1 前言  14
  1.2 废橡胶再生技术  14-24
    1.2.1 物理再生  14-19
    1.2.2 化学再生法  19-24
  1.3 微生物脱硫  24-25
  1.4 超临界流体  25-33
    1.4.1 超临界流体的概念  25-27
    1.4.2 超临界流体的性质  27
    1.4.3 超临界流体的应用  27-28
    1.4.4 超临界CO_2流体(Supercritical CO_2 fluid,SC-CO_2)  28-29
    1.4.5 利用超临界CO_2脱硫再生废橡胶  29-32
    1.4.6 利用超临界CO_2流体再生废橡胶的新发展  32-33
  1.5 论文选题的目的和意义  33-36
第二章实验部分  36-46
  2.1 实验装置  36-38
  2.2 实验药品和仪器  38-39
    2.2.1 试验药品  38-39
    2.2.2 实验仪器  39
  2.3 试验方法  39-46
    2.3.1 利用超临界CO_2流体脱硫再生丁基橡胶  39-41
    2.3.2 探索"两步法"再生废橡胶  41-42
    2.3.3 表征手段  42-46
第三章利用超临界CO_2流体再生丁基橡胶  46-74
  3.1 最佳脱硫再生条件的研究  46-50
    3.1.1 反应压力对脱硫效果的影响  46-47
    3.1.2 反应温度对脱硫效果的影响  47-48
    3.1.3 反应时间对脱硫效果的影响  48-49
    3.1.4 脱硫剂用量对脱硫效果的影响  49-50
  3.2 合理的脱硫反应机理和溶胶形成过程  50-54
    3.2.1 合理的脱硫反应机理  50-53
    3.2.2 溶胶组分的形成过程  53-54
  3.3 丁基再生胶的表征  54-58
    3.3.1 再生胶的分子量和门尼粘度  54-55
    3.3.2 再生胶的化学结构  55-57
    3.3.3 再生胶的DSC变化  57-58
    3.3.4 再生胶的热稳定性  58
  3.4 脱硫剂DD在脱硫/硫化过程中的作用  58-60
  3.5 RIIR的再硫化  60-73
    3.5.1 硫磺硫化体系  62-68
    3.5.2 树脂硫化体系  68-73
  3.6 结论  73-74
第四章探索"两步法"再生废橡胶  74-86
  4.1 第一步脱硫剂DD在橡胶片中的渗透、分散  74-77
    4.1.1 脱硫剂DD的渗透  74-76
    4.1.2 DD在硫化胶中的分散情况  76-77
  4.2 含脱硫剂DD的胶片脱硫  77-84
    4.2.1 在双辊开炼机上剪切脱硫再生  78-79
    4.2.2 平板硫化仪中高温脱硫再生  79-80
    4.2.3 真空干燥箱中高温脱硫再生  80-84
  4.3 结论  84-86
第五章结论  86-88
参考文献  88-94
致谢  94-96
研究成果及发表的学术论文  96-98
作者简介  98-100
导师简介  100-102
附录  102-103

利用超临界CO_2脱硫再生废橡胶

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