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《华南理工大学》 2016年
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废旧PVC电线电缆料的再利用研究

汪东清  
【摘要】:聚氯乙烯(PVC)为五大通用塑料之一,需求量仅次于聚乙烯。在我国,PVC目前仍是产量最大的树脂。PVC使用量大,其废旧产生量也大,直接将废旧PVC填埋或燃烧,不仅对环境造成危害,同时资源也得不到充分利用,如何高效再利用废旧PVC具有重要的现实意义。PVC电线电缆料占PVC总量的7%左右,近年来,由建筑拆迁、老化电线更新等产生的废旧PVC电线电缆料(rPVC)越来越多,本论文在对rPVC基本成分及性能分析的基础上,探索了无机填料及ABS树脂对rPVC的改性,为rPVC的回收再利用提供了技术途径。论文首先对rPVC的基本成分及性能进行了表征,比较了溶解-沉淀法、热重分析法、抽提-热重法分析rPVC中PVC树脂、增塑剂、无机填料含量的差异性,结果表明抽提-热重法和溶解-沉淀法测定结果较为准确,其中抽提-热重法的绝对误差在3%以内;热重分析法虽然测定无机填料含量也较为准确,其误差为1.2%,但是测定PVC树脂和增塑剂含量的误差较大,误差达到10%以上。此外,通过研究热氧化时间对PVC树脂红外光谱的影响发现,老化时间与双键指数IC=C具有较好的线性关系,利用Arrhenius方程,计算得到rPVC的老化活化能为133.9KJ/mol,表明rPVC仍有较好的耐老化性;对rPVC的非等温热力学研究也表明,rPVC具有较长的剩余使用寿命;TG和刚果红热稳定时间测试也证明rPVC仍有较好的稳定性。论文探索了将rPVC重新作为电线电缆使用的可能性,实验结果表明,rPVC的力学性能能够满足电线电缆标准要求,但是rPVC的热稳定性能和热氧老化性能达不到国家标准要求。为了进一步提高rPVC的热性能,分别采用了碳酸钙(CaCO3)、蒙脱土(MMT)、高岭土(HG)、硅灰石(CaSiO3)四种无机填料填充rPVC,并用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯(NDZ)三种偶联剂对四种填料进行了表面改性处理。结果表明,四种填料对rPVC的热稳定性能和热氧老化性能均有较为明显的改善作用,但加入填料后rPVC力学性能出现不同程度的下降,在添加量为10phr时,CaCO3、MMT、HG、CaSiO3填充的rPVC拉伸强度分别下降了4.9%、12.6%、25.9%、24.5%。无机填料经过偶联剂处理后,热氧老化性能和热稳定性能得到进一步提高,拉伸强度和断裂伸长率得到明显的改善。选择合适的无机填料和偶联剂可使rPVC性能达到GB/T 8815-2008对HR-70型的PVC电缆护套料老化性能的规定。最后,论文通过熔融共混法制备了ABS与废旧PVC电线电缆料共混合金,考察了其力学性能、热稳定性能、燃烧性能和断面形貌随组成的变化。为改善共混合金性能,采用了溶剂预处理和加入CPE共同对共混合金进行改性。结果表明,ABS/rPVC共混合金的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和维卡软化温度随rPVC含量增加而下降,在rPVC添加量为30phr时,分别由47.8MPa、76.9MPa、11.7KJ/m2、94.1℃下降到35.8MPa、53.4MPa、7.0KJ/m2、78.4℃,断裂伸长率则有所上升,由7.4%上升到17.1%,水平燃烧速率由52.5mm/min下降到41mm/min。将rPVC预处理24h,并添加10phr的CPE后,ABS/rPVC(100/30)共混合金的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、断裂伸长率和维卡软化温度分别提高到41.9MPa、67.2MPa、11.3KJ/m2、17.4%、91.2℃,同时,共混合金能够水平燃烧自熄,阻燃等级达到HB级。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TM24

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