废旧轮胎裂解炭黑的改性及其应用进展

废旧轮胎作为对环境有害的固体废弃物，其组成包括炭黑、白炭黑和胶粉等多种有价值的资源。在现有回收技术中，废轮胎热裂解技术可有效回收裂解油、炭黑和钢丝等，在国内获得了广泛应用。相对于已经普遍利用的热解油和钢丝来说，热解炭黑含有质量分数14-21%的灰分和胶质层，它的高价值利用是实现废旧轮胎循环回用的关键。很多研究者开展了热解炭黑不同的改性处理工艺研究，改性后的热解炭黑可被应用于多个领域。该文主要概括了热解改性炭黑在橡胶生产中的补强作用、改性活性炭吸附剂、电池材料、以及沥青和油墨填料等方面的应用，综述了上述应用领域内热解炭黑的处理和改性方法，并指出今后热解炭黑高价值回用的方向和改性方法。     

废轮胎热解炭黑的改性

对废轮胎热解炭黑进行了硫酸酸洗以及酸洗后加入硬脂酸两种改性处理方法,测定了热解炭黑、酸洗炭黑和硬脂酸改性酸洗炭黑的粒径、比表面积和表面性质。研究表明：热解炭黑是由许多微米级的颗粒构成的,灰分含量很高,酸洗可明显减少灰分,酸洗后炭黑比表面积略有增加;酸洗及硬脂酸改性可以增加热解炭黑挥发分的含量。热解炭黑的表面覆盖有碳质沉积物,极性较低,更加亲油,改性后有部分极性官能团暴露出来,含氧官能团数量增加。     

废轮胎热解技术及炭黑产物的品质提升与应用研究进展

针对近年废轮胎热解技术研究进展进行总结,主要讨论了废轮胎的低温真空热解、共热解、催化热解等热解技术,阐述了热解设备、温度、压力、催化剂等因素对热解炭黑的影响及特点,对比了热解炭黑不同改性提质方法的特点,对热解炭黑资源化应用现状等进行讨论阐述。     

不同类型偶联剂对热解炭黑的表面改性及应用研究

采用偶联剂Si69、钛酸酯类偶联剂、活化剂450和活化剂480对半钢子午线轮胎热解炭黑进行了干法表面改性,探究了改性热解炭黑在天然橡胶中的应用性能。结果表明,活化剂450对热解炭黑具有一定的改性效果,其硫化胶拉伸强度提高了5%左右,耐磨性提高了20%左右;其他活化剂对热解炭黑的改性效果不大,酞酸酯类偶联剂改性热解炭黑会降低硫化胶力学性能。     

改性热解炭黑的结构表征及其在丁苯橡胶中的应用研究

对比研究热解炭黑和改性热解炭黑的结构和性能及其在丁苯橡胶(SBR)中的应用。热解炭黑经浓硝酸和浓氢氟酸依次处理后得到改性热解炭黑,与热解炭黑相比,改性热解炭黑的DBP吸油值、挥发分含量增大,BET比表面积减小,二次结构粒径分布变宽、变大,表面羟基消失,羧基等极性基团增加不明显。与热解炭黑补强SBR相比,改性热解炭黑补强SBR混炼胶的门尼粘度增大,加工性能下降,焦烧时间延长,硫化速率减小;硫化胶的定伸应力增大20%~30%,拉伸强度增大10%,耐磨性能提高,压缩生热减小。     

改性热解炭黑的结构表征及其在丁苯橡胶中的应用

对比研究热解炭黑和改性热解炭黑的结构和性能及其在丁苯橡胶(SBR)中的应用。热解炭黑经浓硝酸和浓氢氟酸依次处理后得到改性热解炭黑,与热解炭黑相比,改性热解炭黑的DBP吸油值、挥发分含量增大,BET比表面积减小,二次结构粒径分布变宽、变大,表面羟基消失,羧基等极性基团增加不明显。与热解炭黑补强SBR相比,改性热解炭黑补强SBR混炼胶的门尼粘度增大,加工性能下降,焦烧时间延长,硫化速率减小;硫化胶的定伸应力增大20%~30%,拉伸强度增大10%,耐磨性能提高,压缩生热减小。     

废轮胎热解再生炭黑表面活性

为克服废轮胎常压热解再生炭黑(PC)表面碳质沉积物过多、表面活性差和不适于橡胶补强应用等缺点,本文以反相气相色谱法为分析手段,分别通过硝酸酸洗和硬脂酸-硝酸酸洗等方法改性处理PC,以期改善PC结构和提高其表面性能,继而改善PC填充天然橡胶硫化胶的机械性能.系统地考察了未改性PC以及硝酸酸洗改性热解炭黑(WPC)、硬脂酸-硝酸酸洗改性热解炭黑(SWPC)表面能色散分量、极性分量、热力学函数变化以及炭黑表面不同活性点的能量分布情况,并考察了改性处理对热解炭黑填充天然橡胶硫化胶机械性能的影响.实验结果表明,硝酸酸洗改性在炭黑表面引入较多的羟基和羧基等官能团,导致其表面能过高,不利于天然橡胶补强.而在硝酸酸洗基础上,通过加入硬脂酸再改性后,可以减少炭黑颗粒之间的团聚,降低表面能,改善炭黑在硫化胶中的分散性.通过硫化胶机械性能测试实验发现,与PC和WPC相比,填充SWPC的天然橡胶具有较高的拉伸强度、扯断伸长率、300%定伸应力,能基本达到半补强炭黑的应用标准.     

导热填料在橡胶中的应用研究进展

简介导热填料碳纳米管、石墨、乙炔炭黑、氧化铝、氮化铝、氮化硅以及离子液体改性导热填料在橡胶中的应用研究进展。不同导热填料对橡胶导热性能和物理性能的影响不同,并用和改性以及开发新品种是橡胶导热助剂的发展方向。     

白炭黑/热解炭黑并用对胎侧胶料性能的影响

测试了热解炭黑的部分理化性质,研究了热解炭黑的主要组成,粒径分布以及白炭黑/热解炭黑不同并用比对胎侧胶性能的影响。结果表明,热解炭黑由大部分炭黑、少量无机填料和微量未裂解的橡胶分子链组成;其粒径属于微米级,且分布范围宽;应用在胎侧胶中时,随着白炭黑/热解炭黑并用比的减小,硫化胶的动态性能变化明显,首先是压缩生热减少,硫化胶的tanδ先减小后增大,Payne效应依次减小;随着白炭黑/热解炭黑并用比的减小,大形变下硫化胶的拉伸强度有所下降,但100%定伸应力、300%定伸应力和补强因子(300%定伸应力/100%定伸应力)没有明显下降并有上升趋势。当白炭黑/热解炭黑并用比为45/15时,胎侧胶混炼胶具有较好的加工性能,硫化胶具有优良的动态力学性能,较小的损耗因子,且物理机械性能变化不大。     

连续法热解炭黑的性能及其在丁苯橡胶中的应用

研究连续法热解炭黑的性能及其在丁苯橡胶(SBR)中的应用。结果表明:热解炭黑是多种填料的混合物,为半补强炭黑,表面活性较低;与炭黑N660填充SBR混炼胶相比,热解炭黑填充SBR混炼胶的门尼粘度增大,焦烧时间缩短,硫化速率略有提高,交联密度有所下降;与炭黑N660填充SBR硫化胶相比,热解炭黑填充SBR硫化胶的拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度增大,硬度变化不大,定伸应力减小,动态生热性能和耐磨性能略有下降。