学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

低密度聚乙烯再生料改性基础研究

作　者: 赵雪艳
导　师: 罗学刚
学　校: 西南科技大学
专　业: 应用化学
关键词: 再生料低密度聚乙烯力学性能旋转流变转矩流变
分类号: TQ325.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 0次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

聚乙烯是塑料工业中产量最大、用途最广、消费量最大的品种，随着聚乙烯消费市场的不断扩大，消费产品的不断多样化，其废弃物数量也在不断增加，改性再生生产出高附加值材料，是未来聚乙烯废塑料回收的主要途径，也是回收利用研究的重点和热点。本研究在国家科技支撑计划课题（2007BAE42B04）的资助下，以低密度聚乙烯再生料为原料，添加不同种类和不同比例新料、增塑剂、润滑剂共混，对其进行改性基础研究，采用红外、电镜及力学特性等多种分析方法，对比研究了再生料和新料在实用性能和加工性能上的差异。最后，通过正交试验，研究了再生料改性的最佳配方。研究结果如下：（1）对再生料的密度、熔体流动速率、元素、分子量、基团、热性能、旋转流变性能、转矩流变性能、力学性能等方面进行测试，掌握了本试验所用再生料的基本性能。红外光谱和DSC分析，可知本试验使用的再生料主要成分是LDPE，还含有部分LLDPE，并且有部分基团被氧化；通过高温凝胶色谱分析，可知再生料的重均分子量（207200）大于新料LDPE的重均分子量（171579）。再生料的分子量分布指数为5.2，小于新料LDPE的6.7。低分子量部分，新料的含量比再生料要多，高分子量部分，再生料的含量比新料的多；由力学性能分析可知再生料拉伸强度（22.423MPa）比新料LDPE（14.740MPa）要大；但断裂伸长率（172.39%）较新料LDPE（200.06）要低；再生料的弯曲强度（5.5MPa）也比新料LDPE（6.2MPa）的小；通过旋转流变和转矩流变测试，可以测得再生料的加工流动性能较，其平衡转矩为13.3N.m，远大于新料LDPE的4.6N.m。（2）4种新料对再生料力学性能的影响。当新料含量为10%时，4种新料对再生料的拉伸强度影响较小，随着新料含量的增大，影响也逐渐增大。但RLDPE/HDPE共混物的拉伸强度的受新料含量的影响较小，最大变化率为10%。当新料的含量为50%时，RLDPE/HDPE共混物的拉伸强度为23.3MPa，RLDPE/LDPE共混物的拉伸强度为18.6MPa，RLDPE/LLDPE共混物的拉伸强度为17.7MPa，RLDPE/EVA共混物的拉伸强度为13.8MPa，可见EVA改性的低密度聚乙烯再生料的拉伸强度更接近新料LDPE的水平；LLDPE、HDPE、 EVA都可以提高再生料断裂伸长率，当新料含量为50%时，RLDPE/LLDPE共混物的断裂伸长率为391.7%，RLDPE/HDPE共混物的断裂______________________________________________________________________________________________伸长率为321.9%，RLDPE/EVA共混物的断裂伸长率为224.6%，RLDPE/LDPE共混物的断裂伸长率为146.2%；HDPE、LDPE、LLDPE都可以提高再生料的弯曲强度，HDPE对再生料的弯曲强度影响最大，当新料含量为50%时，RLDPE/HDPE共混物的弯曲强度为14.1MPa，RDLEP/LLDPE共混物的弯曲强度为7.9MPa，RLDPE/LDPE共混物的弯曲强度为7.9MPa，EVA的加入降低了再生料的弯曲强度，当EVA含量为50%时，RLDPE/EVA共混物的弯曲强度为5.4MPa。（3）两种增塑剂对再生料加工流动性能的改善作用。DOP和ESO都可以使共混物的复数黏度、储能模量和损耗模量降低。在频率扫描时，当增塑剂添加量为10份时，RLDPE/DOP共混物的复数黏度较再生料降低了35.9%；储能模量较再生料降低了37.3%；损耗模量较再生料降低了33.6%。在温度扫描时，当添加10份增塑剂时，RLDPE/DOP共混物的复数黏度较再生料降低了33.3%；储能模量较再生料降低了36.4%；损耗模量较再生料降低了32.7%。当ESO占10份时，RLDPE/ESO共混物的复数黏度较再生料降低了32.7%；储能模量较再生料降低了33.7%；损耗模量较再生料降低了31.1%。在转矩流变测试中，两种增塑剂都可以降低再生料的平衡转矩，添加量为10份时，RLDPE/DOP共混物的平衡转矩为7.8N.m，RLDPE/ESO共混物的平衡转矩为8.9N.m，说明两种增塑剂都能改善再生料的加工流动性能，其中分子量较小的DOP在改善再生料的加工性能方面效果更好。（4）润滑剂对再生料的加工流动性能的影响。随着润滑剂聚乙烯蜡含量的增加，RLDPE/PEW共混物的的复数黏度、储能模量和损耗模量都逐渐降低。当PEW占40份时，在频率扫描时RLDPE/PEW共混物的复数黏度较再生料降低了63.7%，储能模量较再生料降低了67.6%，损耗模量较再生料降低了57.9%；经温度扫描RLDPE/PEW共混物的复数黏度较再生料降低了71.9%，储能模量较再生料降低了76.4%，损耗模量为较再生料降低了67.4%，共混物的各项指标和新料低密度聚乙烯基本重合。在转矩流变测试中，随着聚乙烯蜡的加入，再生料的平衡转矩和最大转矩都逐渐降低，当聚乙烯蜡所占分数达到30份时，共混物的平衡转矩为4.9N.m，基本已经达到新料低密度聚乙烯的指标（4.6N.m）。（5）通过多指标正交试验来确定再生料改性的最优配方。选取的4个因素对拉伸强度的影响权重为：增塑剂DOP（B）>交联剂DCP（D）>新料EVA（A）>润滑剂PEW（C）；对断裂伸长率的影响权重为：交联剂DCP（D）>增塑剂DOP（B）>润滑剂PEW（C）>新料EVA（A）；对平衡转矩的影响权重为：润滑剂PEW（C）>交联剂DCP（D）>新料EVA（A）>增塑剂DOP（B）；对弯曲强度的影响权重为：增塑剂DOP（B）>新料EVA（A）>交联剂DCP（D）>润滑剂PEW（C）。再生料改性的最优配方为：EVA占15份，DOP占6份，聚乙烯蜡占30份，DCP占0.15份。

全文目录

摘要  4-7
Abstract  7-13
1 绪论  13-27
  1.1 引言  13
  1.2 聚乙烯概述  13-14
  1.3 聚乙烯的性质  14-15
    1.3.1 物理性质  14-15
    1.3.2 化学性质  15
  1.4 聚乙烯改性  15-16
    1.4.1 物理改性  15-16
    1.4.2 化学改性  16
  1.5 废旧聚乙烯的处理方法  16-23
    1.5.1 填埋和焚烧  16-17
    1.5.2 热分解  17
    1.5.3 热能回收  17
    1.5.4 再生利用  17-23
  1.6 低密度聚乙烯再生料应用现状  23-25
    1.6.1 再生聚乙烯共混改性生产农用地膜  24
    1.6.2 再生聚乙烯生产塑料包装袋  24-25
  1.7 本课题的研究意义、研究内容和创新点  25-27
    1.7.1 研究意义  25-26
    1.7.2 研究内容  26
    1.7.3 创新点  26-27
2 低密度聚乙烯再生料基本性能分析  27-43
  2.1 引言  27-28
  2.2 材料与方法  28-30
    2.2.0 试验材料  28
    2.2.1 主要仪器设备  28
    2.2.3 测试方法  28-30
  2.3 结果与讨论  30-41
    2.3.1 密度与熔体流动速率测试  30-31
    2.3.2 红外光谱分析  31
    2.3.3 X 射线荧光光谱分析  31-32
    2.3.4 热分析  32-33
    2.3.5 高温凝胶渗透色谱分析法  33-35
    2.3.6 X 射线衍射分析（XRD）  35-36
    2.3.7 力学性能测试  36-37
    2.3.8 流变性能测试  37-41
    2.3.9 SEM 分析  41
  2.4 本章小结  41-43
3 新料对再生料的改性基础研究  43-50
  3.1 引言  43-44
  3.2 材料与方法  44-45
    3.2.1 试验材料  44
    3.2.2 主要设备仪器  44
    3.2.3 新料与再生料共混改性  44
    3.2.4 力学性能表征方法  44-45
  3.3 结果与讨论  45-48
    3.3.1 不用新料对再生料拉伸强度的影响  45-46
    3.3.2 不用新料对再生料断裂伸长率的影响  46
    3.3.3 不用新料对再生料弯曲强度的影响  46-48
  3.4 本章小结  48-50
4 增塑剂对再生料的改性基础研究  50-66
  4.1 引言  50-51
  4.2 材料与方法  51-52
    4.2.1 试验材料  51
    4.2.2 主要设备仪器  51
    4.2.3 增塑剂与再生料共混改性  51
    4.2.4 性能表征方法  51-52
  4.3 结果与讨论  52-64
    4.3.1 不同增塑剂对再生料旋转流变性能的影响  52-62
    4.3.2 不同增塑剂对再生料转矩流变性能的影响  62-64
  4.4 本章小结  64-66
5 润滑剂对再生料的改性基础研究  66-76
  5.1 引言  66-67
  5.2 材料与方法  67-68
    5.2.1 试验材料  67
    5.2.2 主要设备仪器  67
    5.2.3 增塑剂与再生料共混改性  67
    5.2.4 性能表征方法  67-68
  5.3 结果与讨论  68-75
    5.3.1 聚乙烯蜡对再生料旋转流变性能的影响  68-74
    5.3.2 聚乙烯蜡对再生料转矩流变性能的影响  74-75
  5.4 本章小结  75-76
6 多因素优化对再生料改性基础研究  76-85
  6.1 引言  76-77
  6.2 材料与方法  77-78
    6.2.1 试验材料  77
    6.2.2 主要设备仪器  77
    6.2.3 正交试验设计  77-78
    6.2.4 性能表征方法  78
  6.3 结果与讨论  78-83
    6.3.1 拉伸强度结果分析  79-80
    6.3.2 断裂伸长率结果分析  80
    6.3.3 平衡转矩结果分析  80-81
    6.3.4 弯曲强度结果分析  81
    6.3.5 最优配方的确定  81-83
  6.4 本章小结  83-85
结论与展望  85-88
致谢  88-89
参考文献  89-97
攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果  97

低密度聚乙烯再生料改性基础研究

内容摘要

全文目录

相似论文