废聚氨酯废纤维SBS

用氨纶废丝短纤维改性补强热塑性弹性体SBS性能的研究指导教师-叶林忠一SBS和聚氨酯的性能及现状

1产品概述

SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物）苯乙烯类热塑性弹性体是是SBCs中产量最大（占70%以上）、成本最低、应用较广的一个品种，是以苯乙烯、丁二烯为单体的三嵌段共聚物，兼有塑料和橡胶的特性，被称为“第三代合成橡胶”。与丁苯橡胶相似，SBS可以和水、弱酸、碱等接触，具有优良的拉伸强度，表面摩擦系数大，低温性能好，电性能优良，加工性能好等特性，成为目前消费量最大的热塑性弹性体。

1）可用热塑性塑料加工设备进行加工成型，如挤压、注射、吹塑等，成型速度比传统硫化橡胶工艺快；（2）不需硫化，可省去一般热固性橡胶加工过程中的硫化工序，因而设备投资少，生产能耗低、工艺简单，加工周期短，生产效率高，加工费用低；（3）加角余料可多次回收利用，节省资源，有利于环境保护聚氨酯纤维（Spandex，简称氨纶）具有突出的高回弹性。在传统纺织品中，只需加入不到10%数量的氨纶，就可以使传统织物的档次大为提高，显示出柔软、舒适、美观、高雅的风格。二选题的意义目前SBS的强度不够强，无法满足实际的生产需要。找到经济高效的SBS补强方法是亟待解决的问题。而传统橡胶的主要补强方式用炭黑，但炭黑价格普遍较高，加之加工时粉尘飞扬，对工人的身心健康造成巨大的伤害。利用纤维补强的实例也是存在的，如玻璃钢用玻璃纤维补强。所以想到用氨纶废丝改性补强SBS。用利用氨纶废丝既可以弥补造成的污染问题，也可以解决炭黑对操作工人带来的身心伤害的问题。如果利用氨纶废丝补强取得成功，一定能取得巨大的经济效益和社会效益三实验理论依据在理论上影响补强效果的两个主要因素：一，短纤维与SBS基体的结合性能，主要与短纤维的长径比，查阅相关资料可知长径比为12时结合性能最好，补强效果最好。二，补强效果与材料的加工取向有关，在加工取向上，补强效果要好于垂直加工取向。四试验设计思路一在100克SBS加入原料样品短纤维PS/份LDPE/份硬脂酸/份环烷油/份石蜡/份A003050.8200.5A1103050.8200.5A2203050.8200.5A3303050.8200.5A4403050.8200.5四试验设计思路二在100克SBS，20克短纤维中加入碳酸钙LDPE石蜡硬脂酸环烷油PS1050.50.8203021050.50.8203032050.50.8203043050.50.8203054050.50.82030四试验设计思路三在100克SBS,20克短纤维，30克碳酸钙加入10克EVA,其他加入的种类和量不变。原料试样短纤维/g碳酸钙/gLDPE/g环烷油/g硬脂酸/g石蜡/gPS/gEVA/gA’320305200.80.53010五实验流程废PU改性SBS工艺流程简图，见图6-1。SBS短纤维各种助剂混炼压片裁样测试6.1按照配方配料6.2试样制备⑴混炼：在双辊开炼机上混炼，辊压，下片；⑵硫化压片：硫化压片的温度为150℃，先加热预压三分钟，使之熔化，再压片十分钟后将其取出；⑶裁片：根据GB1040—79裁拉伸试样样品；根据HG2-167-65裁撕裂试样样品。实验流程6.3性能测试⑴拉伸性能：按GB1040—79标准测试，拉伸强度：（MPa）=力值N/（试样宽度m×试样厚度m）⑵撕裂强度：按HG2-167-65标准测试，撕裂强度：（KN/m）=力值KN/试样厚度m⑶扯断伸长率：测拉伸性能前在式样上划出间距为1cm的两条线，量出断裂时两线间距，（4）100%与300%定伸强度（5）永久变形率（6）硬度及厚度六实验数据分析以上各图分别是平行于短纤维的加工方向上，短纤维的含量与SBS的拉伸强度，力量最大值，100%定伸应力的关系，有以上各图知，在短纤维的含量为10份时，各个值有最大值。综上所述，在短纤维的加入量为10份附近，强度达到了峰值，而最大伸长率却达到最低值，弹性降到最低，由此可以得出，在100份的SBS中加入10份氨纶短纤维，这时短纤维于SBS基体的结合性能最佳，以后随着短纤维的增加，短纤维与基体的结合性能反而下降所致。六实验数据分析以上各个图表分别是在垂直于短纤维的加工方向上短纤维的含量与SBS的拉伸强度，力量最大值，100%定伸应力的关系曲线，由此可以看出加入短纤维后，各个值均出现了无规律的下降。六实验数据分析由上图短纤维的含量与邵氏硬度的关系可知：邵氏硬度随着短纤维的含量的增加而增加由上图可以知撕裂强度的整体趋势随着短纤维的含量增加而增大。实验数据分析在平行于短纤维的加工方向上和垂直与短纤维的加工方向上，永久变形率随着短纤维含量的增加而增加。六实验数据分析以上各个图表是CaCO3的含量与复合材料的拉伸强度，力量最大值，100%定伸应力的关系曲线，由上图可以知随着CaCO3的含量的增加，各个指标值整体上呈现下降趋势。实验数据分析性能样品撕裂强度拉伸强度扯断伸长率%100%定伸强度MPa300%定伸强度MPa

100份SBS+20份氨纶短纤维

+30份CaCO361.0725.085701.51.0662.73100份SBS+20份氨纶短纤维+30份CaCO3+10份EVA

50.2275.63643.251.3563.014

综上所述：在废氨纶短纤维/轻质CaCO3/SBS复合材料加入EVA，复合材料的强度有所增加，但是补强效果并不是很明显，加之EVA的价格偏高，所以不适合用EVA的增加来补强在废氨纶短纤维/轻质CaCO3/SBS复合材料。七结论1（1）在平行于短纤维的加工取向上，100份SBS在废氨纶短纤维含量为10份时，其性能最SBS的拉伸性能、撕裂性能和100%及300%定伸强度都得达到了最大值，永久变形率，扯断伸长率几乎没有变化。对于拉伸性能、撕裂性能、100%和300%定伸强度，随着废氨纶短纤维含量的增加，各值出现了逐渐下降趋势。（2）在垂直于短纤维的加工取向上，在SBS加入废氨纶短纤维，SBS的拉伸强度，拉力最大值等各项性能几乎没有提高，甚至略有下降。轻质CaCO3的增加，SBS/废氨纶短纤维复合材料的扯断伸长率在30份以后有较大提高，其它主要性能指标拉伸强度，拉力最大值及定伸应力均有所下降，但性价比较高，，但加入轻质CaCO3较大程度的降低了成本，在对强度要求不高的前提下，有一定的开发应用前景。相容剂起到较好的联接作用，它的苯乙烯一端与SBS的苯乙烯一端相连，而另一端醋酸乙烯则紧密的和废氨纶短纤维连在一起，使得整个SBS/废氨纶短纤维复合材料性能得到一定程度的的提高，但是EVA的成本较高，加之对性能提高有限，所以用相容剂EVA提高SBS的强度是一种经济效益较差的途径，应用前景较差。致谢本文是在叶林忠老师关怀和悉心教导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。为我以后的工作树立良好榜样。从课题的选取到项目的最终完成，叶老师给予我细心的指导和不懈的支持。半年来，叶老师不仅在学业上给予我精心指导，同时还在思想上、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向叶老师诚挚的谢意和崇高的敬意。在实验室做实验和写作论文的过程中我要感谢和