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《太原理工大学》 2004年
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超细煤矸石作天然橡胶补强填充剂的性能研究

原沁波  
【摘要】:煤矸石是煤层中或煤层周围伴有可燃物质的岩石,是采煤和选煤过程中所排出的工业废料,主要矿物由高岭土和有机矿物组分构成,煤矸石的大量排放不仅占用大量土地,而且还会对土壤、植被、水体和大气造成严重的污染,危害人体健康。本论文用煤矸石作原料,通过超细粉碎,表面改性制成了一种高分子聚合物的补强填充剂。用它部分取代炭黑做橡胶补强填充剂,既可以利用废物,又能降低橡胶制品的价格,具有明显的经济效益和社会效益。 实验中的煤矸石采自山西某矿,主要化学组成为SiO_2:31.98%,Al_2O_3:19.95%,Fe_2O_3:0.74%,烧失量:45.7 5% DBP吸油值0.45~0.50ml/g,DTA分析表明,煤矸石矿物组成为高岭土和部分有机组分。 用超细气流粉碎机对煤矸石超细粉碎以后获得三个产品,用激光粒度分析仪对其粒度分析结果表明,煤矸石的大部分颗粒都在1 μm以下,粉碎前后的红外光谱表明煤矸石经超细粉碎以后,表面的有机官能团活性变强。 本课题用硅烷偶联剂KH-550、钛酸酯偶联剂NDZ-130、NDZ-201对粉碎后的煤矸石进行了表面改性,并用活化指数法和红外光谱对表面改性的煤矸石进行 太原理}_大学顿一卜泪{究‘}几学位论文 预评价,结果表明在改性后煤研石的表面覆盖了一层有 机分子,山亲水农面变为疏水表面,井对改性的机理作 一了进一步的讨论。 将经过超细粉碎和表而改性的煤研石填充到人然 橡胶中,对混炼胶的拉伸强度、撕裂强度等力学性能的 测试结果表明,煤研石的粒度,表面性质、表而改性剂 的利,类等对混炼胶性能有很大的影响,祠’‘粉粒度越细, 与橡胶基体的作用越好,混炼胶的性能越好。超细煤研 石表面的有机基团和大量缺陷,使它不同于一般的无机 填料,而使用不同的偶联剂对混炼胶的性能的改变也不 1!一刁,所以选用合适的偶联剂对于提高改性效果足关键的 _一‘步。 煤研石的填充量的大小对橡胶的力学性能有很大 的影响,在天然橡胶用量为300克时,粗煤研石工liJ量为 759左右,超细煤研石用量为759一1059,改性煤研石 在1059左右时补强性能址仕。 另外,本论文还对锻烧煤研石和非锻烧煤不i1=石进行 了对比,结果表明锻烧煤研石和非锻烧煤研石的改性机 理,与橡胶基体的作用机理都有很人的不同。非锻烧煤 研石主要是利用表面的烃基,而锻烧煤歼石则主要是利 用农而的51一。键和八卜。键。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:X752;TQ330

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