汽车废旧轮胎橡胶在涂料中的应用

作     者：肖志华 

作者单位：扬州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：菅盘铭;徐林

授予年度：2021年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：废旧轮胎胶粉 大豆油 软化剂 改性涂料漆膜 醇酸涂料 

摘      要：目前,世界交通运输和汽车制造发展迅速,导致废旧轮胎产生量急剧增大。废旧轮胎对大众健康和安全环境构成严重威胁。废旧轮胎中含有可重复使用的橡胶材料、纤维和金属,因此,将其直接丢弃而不综合利用,这将是一种严重的浪费资源。翻新、制再生胶、热解、橡胶胶粉生产和焚烧成为处理废旧轮胎的主要途径。随着一些新型废旧轮胎破碎设备的出现,大颗粒橡胶和橡胶粉末可以粉碎成用于改性沥青或改性涂料的细小橡胶粉末（粒径小于等于0.25 mm）、超细橡胶粉末,它还可以部分替代用于轮胎生产等的原料胶（例如合成橡胶、天然橡胶）,使其价值利用最大化。因此,深入系统研究胶粉的下游行业的合理应用,对于促进我国废旧轮胎橡胶回收利用技术的发展具有重要意义。本论文主要研究了废旧轮胎胶粉在一定的温度条件下与适量配比的软化剂反应、研磨,制得废旧轮胎再生聚合物,然后将不同比例的再生聚合物添加到醇酸树脂中,配制出废旧轮胎橡胶改性的醇酸树脂涂料,并且对废旧轮胎橡胶改性醇酸树脂涂料的各项性能进行表征,确定最佳的反应温度、软化剂种类、软化剂配比、再生聚合物用量等工艺条件,得到合格的废旧轮胎橡胶改性醇酸树脂涂料。1、废旧轮胎橡胶胶粉再生聚合物的制备根据废旧轮胎橡胶胶粉油溶性、含有碳碳双键等的特性,筛选软化剂时选用油溶性和含有C=C的物质。实验选用植物油脂（大豆油、胡麻油、花生油、菜籽油）、松香酸脂、二氯乙烯、三氯乙烯作为废弃轮胎胶粉的软化剂,而且植物油脂、松香酸脂也是制造醇酸树脂的基本材料。实验表明:植物油脂中大豆油对废旧轮胎橡胶软化效果最好,胡麻油次之,其它溶剂与废旧轮胎橡胶相容性差,软化效果不佳,故选用大豆油为废旧轮胎胶粉软化剂。在对废旧轮胎橡胶处理实验过程中,通过改变反应温度、反应时间、搅拌速度以及废旧轮胎胶粉和大豆油不同配比等工艺条件,最终制得废旧轮胎橡胶胶粉再生聚合物。实验结果显示:最佳反应温度控制在160℃,反应进行8h,搅拌转速为100-150r/min,胶粉与大豆油的最佳掺加比例为1:4。2、废旧轮胎橡胶改性醇酸树脂涂料的配制及性能研究采用制得的废旧轮胎橡胶胶粉再生聚合物,在醇酸树脂中添加不同的比例,配制一系列废旧轮胎橡胶改性醇酸树脂涂料,并对所配涂料的性能按照国标进行检测。将得到的废旧轮胎橡胶胶粉再生聚合物按1%～15%的不同配比加入到醇酸树脂中去,然后通过表干、实干的时间、硬度、耐盐水性及耐酸性等一系列的检测数据来判断最佳配比的废旧轮胎橡胶改性醇酸树脂涂料,同时让其与成品的醇酸涂料以及标准要求作对比,判断其能否达到醇酸树脂涂料的要求。实验发现:当再生聚合物添加量小于等于5%时,改性涂料的各项性能都能达标,而再生聚合物添加量大于等于10%时改性涂料的表干、硬度和耐水、耐酸性均不能达标。因此,由废旧轮胎和大豆油按照1:4制得的再生聚合物在醇酸树脂涂料中的添加量为10%。3、废旧轮胎橡胶改性醇酸树脂涂料漆膜的表征分析根据XRF、SEM、FTIR、TG等表征技术,研究废旧轮胎橡胶改性醇酸树脂涂料漆膜的结构与成分。结果表明,废旧轮胎橡胶改性醇酸树脂涂料漆膜具有更好的柔韧性和热稳定性,具有更好的利用价值。4、废旧轮胎橡胶改性醇酸树脂涂料的经济效益分析目前我国醇酸树脂涂料的需求量约为50万吨,如果其中20%添加胶粉再生聚合物,那净利润将会增加0.245亿元。如果添加胶粉再生聚合物的醇酸树脂涂料比例达到50%,那么净利润将会增加到0.61亿元,这将会极大的促进胶粉改性的研究。本论文将废旧轮胎胶粉运用于醇酸树脂涂料,进一步提高了废旧轮胎胶粉的利用和附加值,这种处理方式既环保又使资源重复使用,发展前途较好,也是我国提倡和要求的循环经济发展形式。