偶联剂在废弃物复合材料中的应用基础研究
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摘要
本文的研究对象为聚合物基废弃物复合材料及偶联剂在此复合材料中的应用基础性研究。通过研究不同填料及不同基体对废弃物复合材料性能的影响，确定最佳的填料种类及最佳添加量。在此基础上研究了不同偶联剂对复合材料的不同作用，从而进一步确定偶联剂的最佳用量。
本论文中所采用的填料为铸造废砂、石英砂及粉尘，树脂基体为废地膜和高密度聚乙烯。本实验主要采用了硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂。论文研究了不同填料、不同填料添加量、填料粒度、基体种类、偶联剂种类、偶联剂添加量对复合材料性能的影响。同时在确定偶联剂最佳种类及用量的基础上，还研究了玻璃纤维对废砂／废地膜复合材料性能的影响。同时利用红外光谱分析测试技术对聚合物基废弃物复合材料的微观特征进行了分析。
实验最终确定了在基本配方一定的基础上，不同填料对废弃物复合材料的填充效果依次为：粉石英＞粉尘＞铸造废砂。在废砂／废地膜基本配方一定的情况下，确定硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的最佳改性用量为1.5％～2％。实验说明钛酸酯偶联剂A的改性效果最好，硅烷偶联剂3的改性效果最差。同时偶联剂的加入对废弃物复合材料的刚度和尺寸稳定性有着重要影响。
论文还对粉尘增强不饱和聚酯树脂进行了初试，实验结果表明：当粉尘／不饱和聚酯树脂的质量比为4～4.5时，体系的抗弯强度达到最大。
This article introduced polymer substrate waste composite material and the background-research of coupling agents in this material. According to the influences of different fillers and different matrix to the waste composite material, we could decide the best filler and the optimum quantity. And based it, the article studied the influences of different coupling agents on the waste composites, and further decided the optimum quantity of the coupling agents.
In this article, foundry waste sand, quartz sand and dust were the fillers, waste agricultural film and HDPE were the matrix resins. Two coupling agents were used, there were silicone coupling agents and titanate coupling agents. In this paper, we had studied the influence of filler kinds, filler quantity, filler particle size distribution, matrix resins kinds, coupling agents' kind and coupling agent quantity to the waste composite materials. Based the best kind and the optimum quantity of coupling agents, we had studied the influence of glass fiber to the waste sand/waste agriculture film composites materials. The infrared spectroscopy analyzed the microstructure characteristic of the polymer substrate waste composite material.
Based of the composition, the effection sequence of the fillers were quartz sand > dust > foundry waste sand. And on the fundamental composition of the foundry waste sand/waste agricultural film, we decided the optimum quantity of the silicane coupling and titanate coupling was 1.5%~2%. The experimental results showed that the modified efficiency of titanate coupling agent A was the highest, and of silicane coupling agentwas 3 was the lowest. The experiments were proved that the coupling agents had important influence on the rigidity and dimensional stability of the waste composite material.
At the same time, we had a preliminary test on using the dust intensifying the unsaturated polyester resin. The test indicated that the bending strength of composite materials was maximal when the mass ratio of dust/ unsaturated polyester resin was 4~4.5.
本论文中所采用的填料为铸造废砂、石英砂及粉尘，树脂基体为废地膜和高密度聚乙烯。本实验主要采用了硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂。论文研究了不同填料、不同填料添加量、填料粒度、基体种类、偶联剂种类、偶联剂添加量对复合材料性能的影响。同时在确定偶联剂最佳种类及用量的基础上，还研究了玻璃纤维对废砂／废地膜复合材料性能的影响。同时利用红外光谱分析测试技术对聚合物基废弃物复合材料的微观特征进行了分析。
实验最终确定了在基本配方一定的基础上，不同填料对废弃物复合材料的填充效果依次为：粉石英＞粉尘＞铸造废砂。在废砂／废地膜基本配方一定的情况下，确定硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的最佳改性用量为1.5％～2％。实验说明钛酸酯偶联剂A的改性效果最好，硅烷偶联剂3的改性效果最差。同时偶联剂的加入对废弃物复合材料的刚度和尺寸稳定性有着重要影响。
论文还对粉尘增强不饱和聚酯树脂进行了初试，实验结果表明：当粉尘／不饱和聚酯树脂的质量比为4～4.5时，体系的抗弯强度达到最大。
This article introduced polymer substrate waste composite material and the background-research of coupling agents in this material. According to the influences of different fillers and different matrix to the waste composite material, we could decide the best filler and the optimum quantity. And based it, the article studied the influences of different coupling agents on the waste composites, and further decided the optimum quantity of the coupling agents.
In this article, foundry waste sand, quartz sand and dust were the fillers, waste agricultural film and HDPE were the matrix resins. Two coupling agents were used, there were silicone coupling agents and titanate coupling agents. In this paper, we had studied the influence of filler kinds, filler quantity, filler particle size distribution, matrix resins kinds, coupling agents' kind and coupling agent quantity to the waste composite materials. Based the best kind and the optimum quantity of coupling agents, we had studied the influence of glass fiber to the waste sand/waste agriculture film composites materials. The infrared spectroscopy analyzed the microstructure characteristic of the polymer substrate waste composite material.
Based of the composition, the effection sequence of the fillers were quartz sand > dust > foundry waste sand. And on the fundamental composition of the foundry waste sand/waste agricultural film, we decided the optimum quantity of the silicane coupling and titanate coupling was 1.5%~2%. The experimental results showed that the modified efficiency of titanate coupling agent A was the highest, and of silicane coupling agentwas 3 was the lowest. The experiments were proved that the coupling agents had important influence on the rigidity and dimensional stability of the waste composite material.
At the same time, we had a preliminary test on using the dust intensifying the unsaturated polyester resin. The test indicated that the bending strength of composite materials was maximal when the mass ratio of dust/ unsaturated polyester resin was 4~4.5.
引文
[1] 孙可伟．固体废弃物资源化的现状和展望．中国资源综合利用，2000，(1)：10—14
[2] 孙可伟．废物资源化的战略方向—废弃物复合材料．再生资源研究，1995，(2)：4—7
[3] 李如燕，孙可伟，杨月红．材料科学的新领域—环境材料．中国资源综合利用，2001(4)：6—8
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[5] 杨国清．固体废物处理工程．北京：科学出版社，2000
[6] 王子元．废塑料综合利用技术探讨．中国物资再生，1999，(4)：7—8
[7] 刘均科．塑料废弃物的回收与利用技术．北京：中国石化出版社，2000
[8] 赵由才主编．生活垃圾资源化原理与技术．北京：化学工业出版社，2002
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