高分子资源循环利用试题Word文档格式.docx

1、在塑料中 掺用可以增韧塑料；在建筑材料中可提高减震、缓冲性能等。 一般未改性的胶粉表面惰性强，与基质相容性差，因而难以 在基质中均匀分散，直接或过多地填充往往容易导致材料的 力学性能（尤其是拉伸强度）下降。因此，胶粉除了粒径和 粒径分布有要求外，还必须对胶粉表面进行改性，以改善其 表面的物理化学特性，增强其与基质，即有机高分子材料的 相容性，提高其在有机基质中的分散性，以提高材料的物理 机械性能。胶粉表面改性活化机理主要有两个作用：第一是胶粉表 面降解作用，表面降解可导致胶粉粒子与弹性体母体胶之间 相容性增加，二者的粘合作用得到增强，并可改善含胶粉胶 料的的弹性与强度性能。第二是含胶粉胶料硫化

2、体系得到调 整，由于掺用胶粉后基质胶种的硫化助剂向胶粉发生定向迁 移，造成截面共交联薄弱，整体交联密度降低，影响共混体 系硫化胶的力学性能，因此必须调整硫化体系以减少力学性 能下降并提高动态性能。5、胶粉表面改性方法有哪些？（1）机械力化学改性法（2）聚合物涂层改性法（3）再生脱硫改性法 （4）接枝或互穿聚合物网络改性法 （5）气体改性法 （6）核壳改性法 （7）物理辐射改性法6、使用再生橡胶的优缺点有哪些？使用再生橡胶的主要优点如下：（1）价格便宜最好的轮胎胎面再生橡胶的价格，一般不到天然橡胶的1/3或丁 苯橡胶的1/2o好的胎面再生橡胶的橡胶坯含量约50%,并含有大量 有价值的软化剂、氧化

3、锌、防老剂和炭黑。再生后其强力约为原胶的 65%,伸长率则为原胶的50%o（2） 掺用再生橡胶时，填充剂易于分散混炼时间短于纯生胶胶 料，动力消耗也比较少。（3） 混炼、热炼、压出、压延等生热比纯生胶的胶料低，这对 炭黑含量高的胶料十分重要，可避免因胶温过高而产生焦烧。（4） 掺用再生橡胶的胶料，流动性较好，因此压出或压延速度 一般比纯生胶胶料快，半成品的外观缺陷较少。同时，压延时的收缩 性和压出时的膨胀性都较小。（5） 掺再生橡胶胶料的热塑性较小，因此在成型和硫化时，比 较易于保持它的形状。（6） 比天然橡胶和丁苯橡胶的硫化速度快，但一般并没有焦烧 危险，操作比较安全。（7） 和天然橡胶并用

4、时，可减少或消灭硫化返原趋向。（8） 有很好的耐老化稳定性和耐酸、耐碱性能。但是，也有一些缺点限制了再生橡胶的应用。由于再生橡胶的相 对分子质量很小，强度低、不耐磨、不耐撕裂等，因此不能用于制造 物理机械性能要求很高，特别是要求耐磨耐撕裂的制品。7、再生橡胶的再生反应机理是是什么？橡胶是线状直链高分子聚合物塑性体，其相对分子质量为10 万100万。它通过硫黄等物质在一定条件下进行化学反应，形成网 状三维结构形态的无规高分子弹性体。因此，要想用再生方法使硫化 橡胶再回到线型具有塑性结构的高分子材料，首先必须设法切断已形 成的以硫键为主的交联网点，即再生橡胶生产过程中所必不可少的 “脱硫”工艺。从

5、脱硫的具体历程来看，硫黄并没有从橡胶中脱掉, 只不过是硫键交联网点的断裂。实验证明，橡胶在硫化之后已经在交联网点处形成了一硫化物、 二硫化物和多硫化物三种硫键形态。由于橡胶主要是无规聚合物，相 对分子质量大小不一，相对分子质量分布参差不齐；同时在微观化学 结构上除顺式1,4位之外，还有反式1,4位、1,2位、3,4位等多种形 式，且其比例又视胶种不同而异，不饱和双键变化无常，所以硫化橡 胶的硫键交联网点都是无序的。一般来讲，对橡胶性能改善最大的一、 二硫化物约各占20%,其余60 %则为多硫化物。此外，还有相当数 量的未结合剩余硫黄游离于橡胶之中。橡胶再生的目的就是把硫化橡胶通过物理和化学手段

6、，将橡胶中 的多硫化物转为二硫化物，二硫化物再进而转为一硫化物，而后再将 一硫化物切断，促其成为具有塑性的再生橡胶。硫化橡胶的脱硫程度, 主要是由化学和物理两个方面的因素确定的。在化学反应方面，可以 通过高温、高压来促使交联点发生变化。并且通过添加化学再生剂进 一步加快交联网点断裂的速度。在物理机械方面，主要是通过高挤压、 高剪切造成交联网点切断，而添加油料则可加速橡胶膨润、脱硫塑化 的过程。因此，对橡胶再生而言，粉碎设备的选型、胶粉粒径的选定， 脱硫设备及其再生温度、压力、时间的选取，以及油料、再生剂种类 和数量的选择，还有物料的静动形态等，都是使硫化橡胶达到最佳脱 硫条件的关键所在。对内胎

7、再生胶的三氯甲烷抽提试验表明，抽出的橡胶量是总量的 43.5%。对抽出的橡胶进行分析，其中硫黄含量仅占总结合硫量的7%。 这个现象表明，经过再生处理后，硫化胶的大分子产生了解聚作用, 裂解出一部分几乎不含有结合硫黄的橡胶姪。这从再生后的再生橡胶 游离硫磺量降低，而结合硫磺增高，不饱和度较原硫化胶有所下降的 事实可以得到验证。据此，硫化橡胶再生过程中结构的变化可以认为 是：（C5H8）6S（C5H8）6f （C5H8）3S（C5H8）3+（C5H8）3+（C5H8）3f （C5Hs）3S（C5H8 ）3+（C5H8）6由此式可见，橡胶再生后，可分离为含有结合硫磺的橡胶分子 （C5H8）3S（C5

8、H8 ）3和不含硫磺的橡胶分子即可溶于三氯甲烷的溶胶 部分,c5h8）wo以上的橡胶再生是相对于普通的不饱和橡胶以硫磺硫化而言，对 于饱和橡胶而言则是以过氧化物硫化，再生的方法也就不再是断硫, 而是断裂c-c交联键，还有如卤化橡胶采用金属氧化物或胺类化合 物，相应的再生机理也与上面情况不同。再生原理与结构变化如图 7-9所示。8、再生橡胶的主要组分有哪些？各举出三个例子？废旧橡胶的再生，单靠加热和机械处理很难达到再生目的，必须 加入软化剂、活化剂、增黏剂、抗氧剂等才能生产出高质量的再生橡 胶，这些废旧橡胶再生配合剂简称再生剂。胶粉和再生剂在脱硫中的 实际投料比例及数量就是再生配方。一、软化剂为

9、了改善再生橡胶的加工性能和使用性能而加入的增加柔软性 的助剂称为软化剂。软化剂主要具有双重作用，第一是由于渗透膨胀 作用，即软化剂中的低沸点物在再生过程中能渗透到橡胶分子中，受 热而膨胀，使橡胶分子链之间和填充剂与橡胶分子链之间的作用力减 弱，有助于断链增大分子间的距离，降低了结构化的可能性。其二作 用是增黏增塑作用，即软化剂中的高沸点物质可以保留在再生橡胶中, 增加再生橡胶的黏性和塑性，降低胶料黏度和混炼时的温度，改善分 散性与混合性，提高胶黏剂的初黏性、拉伸强度、伸长率和耐磨性。软化剂主要由两类，即植物油类和矿物油类，植物油类软化剂包 括松焦油、妥尔油、松香、松香裂化油、松节油、双戊烯、双

10、祜烯类 等。矿物油类主要有煤焦油系（煤焦油、煤沥青和古马隆树脂）和石 油系（重油、裂化油、石油沥青和残渣油等）。常见软化剂主要有：（1）煤焦油煤焦油系焦化厂用煤炼焦的副产品，是一种深棕色的黏稠液体， 它的成分较复杂，主要由酚类、烷基芳香怪、蔡、蔥、毗唳、沥青等 组成。用煤焦油作软化剂，再生橡胶具有较高的物理机械性能，但污 染性较大，不能用于浅色橡胶制品。在使用时，尤其是在高温下低沸 点物易挥发出来，有刺激性气味。随着再生橡胶工业的发展，煤焦油 由于其具有毒性和为危害性，已逐渐被淘汰。（2）松焦油松焦油系松树根及树干经干憎后的产物，为深棕色或黑色黏稠液 体，污染轻微，无刺激性气味，主要由树脂酸等

11、组成。用松焦油做再 生橡胶软化剂，具有良好的工艺性能和物理机械性能，应用范围较煤 焦油广泛，但价格高于煤焦油。（3）妥尔油妥尔油系造纸工业的副产物，是从木材造纸纸浆废液中经提炼净 化而成的深棕色黏稠液体。其成分是树脂酸和脂肪酸各约占45%,使 用时要经过热处理，除去低挥发物使其质地均匀。高质量的妥尔油比 松焦油好，加工时不粘觀，污染程度低。（4）煤沥青煤沥青为煤焦油提炼后的残渣经加工处理而制成，为黑色有光泽 的固体或半固体物质，有臭味，污染性大。由于其是固体而便于运输， 生产时称量配料方便，价格低廉，目前，多用煤沥青代替煤焦油或松 焦油作软化剂生产再生橡胶。（5） 重油重油为石油蒸憎时截取的重

12、油镭分中的一段，为暗褐色黏稠物， 相对密度为0.900.96,基本无味，一般用作生产无味再生橡胶的软 化剂。（6） 石油沥青石油沥青由石油蒸镭残余物或由沥青经氧化制成，为黑色固体或 半固体物质，有污染性。高软化点（120150C）的沥青称为矿质橡 胶，相对密度为1.01.5。本品用量一般为5 %10 %,可与重油并用 生产无味再生橡胶。二、活化剂在脱硫过程中，能加速脱硫过程的物质称作再生橡胶活化剂。使 用活化剂可大幅度缩短脱硫时间。改善再生橡胶工艺性能，减少软化 剂用量，提高再生橡胶产品质量。活化剂在高温下产生的自由基能与 橡胶分子的自由基相结合，阻止橡胶分子断链后的再聚合，起到加快 降解的作

13、用。我国应用的活化剂的主要品种有：（1）活化剂420其化学名称为22二硫化双（6叔丁基对苯酚），为多烷基苯酚二硫常温下为褐色树脂状物质，加热至40C即成流动液体，全硫含量为11%13%,游离硫为1.5%2.5%。本品性能优良，在我国橡再 生橡胶中是应用最广泛的一种再生活化剂。在天然橡胶、丁苯橡胶、 丁月青橡胶和氯丁橡胶等废胶再生中用量为1.0%2.0%。在中性和为酸 性介质中效率较高，在碱性介质中活性急剧下降。（2） 活性剂901其化学名称是多烷基芳香坯二硫化物，为黄褐色至深褐色油状液 体。全硫含量20%以上，游离硫2%3%。在天然橡胶、丁苯橡胶、 氯丁橡胶及丁月青橡胶的作为再生活化剂时，用量

14、分别为0.5%0.8%、 0.88%1.5%和2%3%。该活化剂适宜在中性或微酸性中使用，在 碱性中活性下降。（3） 活化剂463其化学名称是22二硫代双（4,4，二叔丁基3甲基苯酚），为黄色 至深褐色树脂状物质，挥发分W8%,软化点245口。本品在油法、水 油法及挤出法等脱硫工艺中应用，脱硫温度为143200Z,对于再生 丁苯橡胶及天然橡胶具有较高的活性，对再生丁月青橡胶和氯丁橡胶也 有较好的效果。它既是一种再生活化剂，也是一种再生橡胶的稳定剂, 可使再生橡胶的贮存稳定性显著提高。本品不影响再生橡胶的硫化速 度。本品宜于在中性或微酸性中使用，在碱性中活性急剧下降，使用 时应特别注意。使用本品

15、时必须同时添加松香，因松香不但是增黏剂, 而且可提高介质的pH值，可提高再生的活性。本品脱硫效果较好, 但加工时易粘總，黏度大，还有较浓的刺澈性气味。在废天然胶中的 用量为0.1%0.4%,废丁苯胶中的0. 4%0.88%,废丁月青和氯丁胶 中为0.7%2.0%o（4）活化剂MSP-S其化学名称是2,2,二硫化双单,双或三（a, *二甲基茉基）苯酚。在室温下为不流动的棕红色胶状物，80C时流动性好，含硫量7%左 右。用作废旧橡胶的再生活化剂，对天然橡胶和合成橡胶的再生均有 效。适用于中性或微酸性脱硫介质，在酸性软化剂中的活化效率较高。 在再生天然橡胶中的用量为0.3%0.4%；在再生合成橡胶中

16、的用量 为2%左右。用本品时最好选用松焦油类的酸性软化剂。另外还有如：800系列除臭补强活化剂。800系列再生橡胶除臭 补强活化剂是一种络合物，是专用于废旧橡胶脱硫再生的活化剂，生 产和使用该系列活化剂时不产生有害物质，对人体和环境均无伤害, 因此是环保型活化剂。增黏剂是添加于橡胶，对被黏物具有湿润能力，通过表面扩散或 内部扩散作用，使其能够在一定的温度，能够增加再生橡胶的黏性以 获得良好加工性能的助剂。一般增黏剂多为热塑性树脂状物，相对分子质量约为2001500, 玻璃转化点和软化点均较低，软化点范围在5150二之间。常温下呈 半液态或固态，故在单独存在时或配入适当溶剂后具有流动性。增黏 剂

17、不仅是合成橡胶加工中不可缺少的助剂，而且在其他领域内的应用 也日趋广泛。目前，常用应用的增黏剂主要有以下几种。（1）松香类树脂松香是由松树分泌的树脂经加工而成，为透明的黄色或橙黄色固 体，主要成分是松脂酸及松脂酸肝，加热时呈黏稠状物，能提高再生 橡胶的黏性和耐老化性能，一般不单独使用，如松焦油、妥尔油在软 化剂时可不加松香，与煤焦油等并用时可加3%,但最多不得超过5%o 否则将使再生橡胶耐老化性能下降。（2） 聚祜烯类树脂聚祜烯类树脂是由松节油中所含的菇烯类化合物聚合而成，聚菇 烯类树脂比松香类树脂耐氧化性、耐热性好，但增黏效果差一些，主 要用于制造透明胶带等方面。（3） 烷基酚醛树脂烷基酚醛

18、树脂具有良好的增黏性能，主要用于合成橡胶的增黏剂 使用时，对自黏性、加工性及硫化胶物理化学性能的影响与其结构及 相对分子质量分布有关，一般烷基的碳原子数越多，并且呈异构型的 树脂，与橡胶的相容性也大，增黏效果也越好。常用的有对叔丁基酚 醛树脂和对叔辛基酚醛树脂。（4） 古马隆苗树脂适宜作增黏剂的古马隆前树脂是常温下呈液态或软化点为70C 只有的产品，主要用于丁苯橡胶、丁月青橡胶、氯丁橡胶等合成橡胶中。 其增黏效果不如烷基酚醛树脂，但价格便宜。9、比较油法、水油法、高温高压动态脱硫法三种再生 橡胶的制备方法的工艺特点及其优缺点？我国再生橡胶生产主 要有油法、水油法和高温高压动态脱硫法，生产工艺流

19、程基本相同， 都分为粉碎、再生（脱硫）、精炼三个工段，不同主要在于脱硫工段 的工艺和设备上。粉碎工段是通过切碎、洗涤、粉碎、空气分离等工序将废旧橡胶 制品变成直径约1.0mm的细胶粉并清除夹杂在其中的泥沙、纤维、 金属等各种杂质。再生过程又叫脱硫，就是设法将硫化的废旧橡胶的 交联结构破坏或部分破坏，并将硫化剂和其他添加剂去除或部分去除, 以恢复或部分恢复到生橡胶硫化前的状态和性能。因此，这是再生橡 胶生产的中心坏节。精炼工段分为：捏炼、滤胶、回炼、精炼、出片。废旧橡胶制品 生产再生橡胶的基本工艺流程图图7-10所示。图7-10再生橡胶生产基本工艺流程一、水油法再生脱硫工段水油法的参考配方为：废

20、胶粉100份，煤焦油17.5份，松香3份，0.25份再生活化剂420。该方法再生工段主要由脱硫、清洗、排 水和干燥四个工序。脱硫工序是在立式带搅拌装置的脱硫罐中进行的。 首先将80C的温水注入脱硫罐中，开动搅拌器，按照脱硫配方的实 际用料，分别将软化剂、活化剂等投入，再投入胶粉，然后蒸汽投入 加热夹套和管内，待温度达到180-190C后，停止向罐内通入蒸汽， 夹套继续通入蒸汽进行保温24h。保温结束后，打开减压阀，将罐 内气体降压至0.20.3 MPa,再开动排料阀将胶料排至清洗罐内进行 水洗。在清洗罐中放入温水，洗去多余的软化剂和少量纤维，然后打 开罐底部阀门，通入压缩空气，使水鼓泡，并搅拌

21、。清洗后的一些纤 维等悬浮物漂浮在罐体上部，由溢水口排出罐外，清洗后的胶料经滤 水后从罐底排料口排出罐外，进入挤水机上部的搅拌罐，将胶团打碎， 再送入立式螺杆推进器进入挤水机进行挤水，挤水后的胶料一般含水 量应控制在15%左右。最后进入干燥工序，干燥后的胶料含水量一般 控制在7%左右。水油法生产再生橡胶的工艺流程如图7-11所示。成品 岀片精炼 返炼 濾胶 捏炼 干燥 挤水图7-11水油法生产再生橡胶流程及装置示意图水油法工艺的特点为：工艺复杂、厂房有特殊要求、生产设备多、建厂投资大、胶粉粒度要求小、生产成本较高、污水排放量低，具备 污水处理系统，再生效益好，再生胶质量高。二、油法再生脱硫工段

22、油法生产再生橡胶的工艺中的脱硫工段主要分为拌油和脱硫两 个工序。拌油工序是将胶粉和再生活化剂加入到拌和器中，开动机器 使其搅拌均匀。或者采用连续拌料，将再生剂预先按配比混合均匀, 放在连续拌料机的上方，胶粉与再生剂按一定流量流入连续拌料机中 搅拌均匀。连续拌料机内有螺杆推进器，用蒸汽加热，温度控制在 60-80Co将拌好的再生剂的胶料装入铁盘之中，然后将铁盘放在装 有滑轮的铁架上，推入卧式脱硫罐中进行加热。采用直接蒸汽加热, 并定期排放冷凝水，以控制罐内温度在158170C或0.5O.7MPa,脱 硫时间一般为10h左右。脱硫后的胶料不需要水洗、挤水、干燥等工 序，可直接进入下一个工段,备用。

23、油法脱硫工艺生产再生橡胶工艺 流程如图712所示。图7-12油法生产再生橡胶工艺流程图油法脱硫工段的特点为：工艺简单、厂房无特殊要求、建厂投资 小、生产成本底、无污水污染、再生效果差、再生胶性能偏低胶粉粒 度要求较低。三、高温高压动态法再生脱硫工段高温高压动态脱硫法生产再生橡胶的参考配方为：胎面胶粉100 份，妥尔油810份，松香2份，双戊烯22.5份，0.250.35份活化 剂420,水1214份。高温高压动态再生脱硫工段主要分为配料和再生脱硫两个工序。 配料工序可按油法拌油方式进行。脱硫工序主要是在动态脱硫罐中进 行的。根据加热方式不同有夹套式、加热伴管式或电加热式三种类型。 工作时，启动

24、搅拌，将配好的胶料一次从加料口装入脱硫罐内，并加 入一定的温水，关闭进料口。在罐体内通入直接蒸汽加热，同时也在 夹套或电加热方式进行加热升温，使罐内气压升至2.03.0MPa,温 度升至200-220C o同时搅拌装置对罐内的胶料不停地搅拌，废旧橡 胶在高温、高压的动态搅拌下进行充油溶胀，产生剧烈的降解反应, 达到“脱硫再生”。脱硫完毕后，放完蒸汽，停止搅拌，打开卸料口 进行卸料，胶料可直接从卸料口排出，进入精炼工段。高温高压动态脱硫法生产再生橡胶的工艺流程如图7-13所示。图7-13高温高压动态脱硫生产再生橡胶工艺流程图高温高压动态脱硫工艺特点为：脱硫温度高；脱硫过程中物 料始终处于运动状态

25、。它兼有水油法和油法两者方法的优点，又有油 法有较多相似之处，实质上是对油法工艺从根本上改进。9、塑料再生行业存在的问题是什么？随着经济的发展，我国塑料产量和用量的不断增加，产 生的废塑料也日益增多（至2010年己达到1700多万t）,不仅 严重污染环境，甚至危害人类的健康。所以，对废旧塑料进 行再生利用，不仅可以有效减少废塑料的产生量，而且能够 变废为宝，节约能源，保护环境。目前我国的废塑料再生利 用规模约为每年2000万t,其中1200万t来自国内回收，进口 800万t。从事废塑料回收再利用的小企业、个体经营户数量 多达十几万家，一些小作坊往往废水、废气直排，存在严重 环境问题隐患。针对上

26、述问题，只有正确认识废塑料再生利 用过程中产生的对环境的污染，釆取合理的污染治理措施, 减少再生利用过程中产生的二次污染，方可实现废塑料再生 利用环境效益和经济效益双丰收。再生塑料是一种可循环利用的具有很高再生价值的资 源，尽管我国塑料再生行业整体规模大，企业数量、从业人 员众多，仍存在很多问题，制约着行业健康持续发展。主要 存在的问题有：（1）塑料再生行业基础薄弱，缺乏引导。（2）企业数量众多、规模小、分布广、从业人员素质普 遍较低、再生塑料品质不高、盈利能力弱。（3）进入行业门槛低，重复投资、二次污染严重。（4）行业发展缺乏引导，加工、交易技术标准要求低， 经营不规范，竞争无序易形成恶性循环。（5）市场上的再生塑料产品良莠不齐，品质不一，经济 秩序不佳，造成行业整体盈利能力不强，影响行业健康发展。（6）塑料再生装备技术水平普遍较低，再生塑料有效利 用率不高，成为行业发展瓶颈。（7）社会对塑料再生环保作用的认知度不够，宣传不够， 行业发展环境差，社会舆论对该行业存在偏见，应引起国家 政府有关部门足够的重视，加强市场规范和综合治理。（8）相关政策扶持力度不够，技术更新投入不足。