廢聚氨酯廢纖維SBS

用氨綸廢絲短纖維改性補強熱塑性彈性體SBS性能的研究指導教師-葉林忠一SBS和聚氨酯的性能及現(xiàn)狀

1產品概述

SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物）苯乙烯類熱塑性彈性體是是SBCs中產量最大（占70%以上）、成本最低、應用較廣的一個品種，是以苯乙烯、丁二烯為單體的三嵌段共聚物，兼有塑料和橡膠的特性，被稱為“第三代合成橡膠”。與丁苯橡膠相似，SBS可以和水、弱酸、堿等接觸，具有優(yōu)良的拉伸強度，表面摩擦系數大，低溫性能好，電性能優(yōu)良，加工性能好等特性，成為目前消費量最大的熱塑性彈性體。

1）可用熱塑性塑料加工設備進行加工成型，如擠壓、注射、吹塑等，成型速度比傳統(tǒng)硫化橡膠工藝快；（2）不需硫化，可省去一般熱固性橡膠加工過程中的硫化工序，因而設備投資少，生產能耗低、工藝簡單，加工周期短，生產效率高，加工費用低；（3）加角余料可多次回收利用，節(jié)省資源，有利于環(huán)境保護聚氨酯纖維（Spandex，簡稱氨綸）具有突出的高回彈性。在傳統(tǒng)紡織品中，只需加入不到10%數量的氨綸，就可以使傳統(tǒng)織物的檔次大為提高，顯示出柔軟、舒適、美觀、高雅的風格。二選題的意義目前SBS的強度不夠強，無法滿足實際的生產需要。找到經濟高效的SBS補強方法是亟待解決的問題。而傳統(tǒng)橡膠的主要補強方式用炭黑，但炭黑價格普遍較高，加之加工時粉塵飛揚，對工人的身心健康造成巨大的傷害。利用纖維補強的實例也是存在的，如玻璃鋼用玻璃纖維補強。所以想到用氨綸廢絲改性補強SBS。用利用氨綸廢絲既可以彌補造成的污染問題，也可以解決炭黑對操作工人帶來的身心傷害的問題。如果利用氨綸廢絲補強取得成功，一定能取得巨大的經濟效益和社會效益三實驗理論依據在理論上影響補強效果的兩個主要因素：一，短纖維與SBS基體的結合性能，主要與短纖維的長徑比，查閱相關資料可知長徑比為12時結合性能最好，補強效果最好。二，補強效果與材料的加工取向有關，在加工取向上，補強效果要好于垂直加工取向。四試驗設計思路一在100克SBS加入原料樣品短纖維PS/份LDPE/份硬脂酸/份環(huán)烷油/份石蠟/份A003050.8200.5A1103050.8200.5A2203050.8200.5A3303050.8200.5A4403050.8200.5四試驗設計思路二在100克SBS，20克短纖維中加入碳酸鈣LDPE石蠟硬脂酸環(huán)烷油PS1050.50.8203021050.50.8203032050.50.8203043050.50.8203054050.50.82030四試驗設計思路三在100克SBS,20克短纖維，30克碳酸鈣加入10克EVA,其他加入的種類和量不變。原料試樣短纖維/g碳酸鈣/gLDPE/g環(huán)烷油/g硬脂酸/g石蠟/gPS/gEVA/gA’320305200.80.53010五實驗流程廢PU改性SBS工藝流程簡圖，見圖6-1。SBS短纖維各種助劑混煉壓片裁樣測試6.1按照配方配料6.2試樣制備⑴混煉：在雙輥開煉機上混煉，輥壓，下片；⑵硫化壓片：硫化壓片的溫度為150℃，先加熱預壓三分鐘，使之熔化，再壓片十分鐘后將其取出；⑶裁片：根據GB1040—79裁拉伸試樣樣品；根據HG2-167-65裁撕裂試樣樣品。實驗流程6.3性能測試⑴拉伸性能：按GB1040—79標準測試，拉伸強度：（MPa）=力值N/（試樣寬度m×試樣厚度m）⑵撕裂強度：按HG2-167-65標準測試，撕裂強度：（KN/m）=力值KN/試樣厚度m⑶扯斷伸長率：測拉伸性能前在式樣上劃出間距為1cm的兩條線，量出斷裂時兩線間距，（4）100%與300%定伸強度（5）永久變形率（6）硬度及厚度六實驗數據分析以上各圖分別是平行于短纖維的加工方向上，短纖維的含量與SBS的拉伸強度，力量最大值，100%定伸應力的關系，有以上各圖知，在短纖維的含量為10份時，各個值有最大值。綜上所述，在短纖維的加入量為10份附近，強度達到了峰值，而最大伸長率卻達到最低值，彈性降到最低，由此可以得出，在100份的SBS中加入10份氨綸短纖維，這時短纖維于SBS基體的結合性能最佳，以后隨著短纖維的增加，短纖維與基體的結合性能反而下降所致。六實驗數據分析以上各個圖表分別是在垂直于短纖維的加工方向上短纖維的含量與SBS的拉伸強度，力量最大值，100%定伸應力的關系曲線，由此可以看出加入短纖維后，各個值均出現(xiàn)了無規(guī)律的下降。六實驗數據分析由上圖短纖維的含量與邵氏硬度的關系可知：邵氏硬度隨著短纖維的含量的增加而增加由上圖可以知撕裂強度的整體趨勢隨著短纖維的含量增加而增大。實驗數據分析在平行于短纖維的加工方向上和垂直與短纖維的加工方向上，永久變形率隨著短纖維含量的增加而增加。六實驗數據分析以上各個圖表是CaCO3的含量與復合材料的拉伸強度，力量最大值，100%定伸應力的關系曲線，由上圖可以知隨著CaCO3的含量的增加，各個指標值整體上呈現(xiàn)下降趨勢。實驗數據分析性能樣品撕裂強度拉伸強度扯斷伸長率%100%定伸強度MPa300%定伸強度MPa

100份SBS+20份氨綸短纖維

+30份CaCO361.0725.085701.51.0662.73100份SBS+20份氨綸短纖維+30份CaCO3+10份EVA

50.2275.63643.251.3563.014

綜上所述：在廢氨綸短纖維/輕質CaCO3/SBS復合材料加入EVA，復合材料的強度有所增加，但是補強效果并不是很明顯，加之EVA的價格偏高，所以不適合用EVA的增加來補強在廢氨綸短纖維/輕質CaCO3/SBS復合材料。七結論1（1）在平行于短纖維的加工取向上，100份SBS在廢氨綸短纖維含量為10份時，其性能最SBS的拉伸性能、撕裂性能和100%及300%定伸強度都得達到了最大值，永久變形率，扯斷伸長率幾乎沒有變化。對于拉伸性能、撕裂性能、100%和300%定伸強度，隨著廢氨綸短纖維含量的增加，各值出現(xiàn)了逐漸下降趨勢。（2）在垂直于短纖維的加工取向上，在SBS加入廢氨綸短纖維，SBS的拉伸強度，拉力最大值等各項性能幾乎沒有提高，甚至略有下降。輕質CaCO3的增加，SBS/廢氨綸短纖維復合材料的扯斷伸長率在30份以后有較大提高，其它主要性能指標拉伸強度，拉力最大值及定伸應力均有所下降，但性價比較高，，但加入輕質CaCO3較大程度的降低了成本，在對強度要求不高的前提下，有一定的開發(fā)應用前景。相容劑起到較好的聯(lián)接作用，它的苯乙烯一端與SBS的苯乙烯一端相連，而另一端醋酸乙烯則緊密的和廢氨綸短纖維連在一起，使得整個SBS/廢氨綸短纖維復合材料性能得到一定程度的的提高，但是EVA的成本較高，加之對性能提高有限，所以用相容劑EVA提高SBS的強度是一種經濟效益較差的途徑，應用前景較差。致謝本文是在葉林忠老師關懷和悉心教導下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。為我以后的工作樹立良好榜樣。從課題的選取到項目的最終完成，葉老師給予我細心的指導和不懈的支持。半年來，葉老師不僅在學業(yè)上給予我精心指導，同時還在思想上、生活上給我以無微不至的關懷，在此謹向葉老師誠摯的謝意和崇高的敬意。在實驗室做實驗和寫作論文的過程中我要感謝和