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橡胶颗粒型弹性地砖的研制

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第24卷　第3期　特种橡胶制品　Vol.24　No.3

2003年6月SpecialPurposeRubberProductsJune2003

制 品

橡胶颗粒型弹性地砖的研制刘锦春(青岛科技大学高分子科学与工程学院,山东青岛　266042)摘　要:介绍了以环氧丙烷聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、橡胶颗粒等为主要原料,采用预聚物法制备了橡胶胶粒型弹性橡胶地砖用聚氨酯胶粘剂,考察了聚醚多元醇种类、配比、异氰酸酯指数等对材料物理性能的影响,并对工艺性能进行了研究。结果表明,采用二官能度和三官能度混合聚醚(20～40∶80～60),异氰酸酯指数为1105～1107,固化促进剂量为0116%～0124%时,材料的物理性能及工艺性能均较好。关键词:废橡胶颗粒;弹性地砖;聚氨酯;回收中图分类号:TQ333195 文献标识码:A 文章编号:1005-4030(2003)03-0029-03

收稿日期:2002-12-12

作者简介:刘锦春(1967-),男,山西平遥人,青岛科技大学讲师,

从事聚氨酯材料的合成研究与开发。

目前我国已成为世界橡胶制品生产大国,随着轮胎、胶管、胶带等橡胶制品产量的不断增加,每年都有大量的橡胶产品报废,废旧橡胶已成为继“白色污染”之后的又一大公害,称为“黑色污染”。废旧橡胶是害又是宝,它既不能销毁又不能长期堆放,销毁或堆放都会严重影响生态环境。废旧橡胶又有许多优良性能,如弹性好、耐候性能好、摩擦系数大、不易老化等。以往废旧橡胶的处理多数采用再生的方法,但是由于再生橡胶的性能、用量有限,附加值较低,且有二次污染之嫌,所以其发展呈下滑趋势。为此,不少国家或研究机构投入大量人力、物力,采用特殊的方法处理废旧橡胶,变害为利、变废为宝。其中,将回收的旧轮胎等废旧橡胶制品经粉碎得到橡胶胶粒,加入少量聚氨酯粘合剂将其粘结起来,得到弹性地砖,具有较大经济价值。这种地砖可用于运动场、操场、娱乐场所、室内地面的铺装,具有行走舒适、耐磨、防滑、防水等优点。据国内外权威专家提供的消息和大量的资料表明,废旧橡胶生产胶粉及其制成品“彩色弹性橡胶地砖”是21世纪充满希望的“朝阳产业”,国内外现有市场和潜在市场需求量是巨大的,发展形势十分乐观。本试验主要采用无溶剂的单组分反应型聚氨酯粘合剂和废旧橡胶颗粒,制备胶粒型橡胶地砖,

其机理为:

聚氨酯粘合剂中含有活泼的2NCO基团,当暴露于空气中或和吸附有湿气或含有活泼氢的材料接触时,粘合剂中的2NCO和微量水或活泼氢反应,生成脲键结构[1],起到了粘合的目的,反应

原理为:

OCN-R-NCO+H2O→H2N-R-NH2+CO2↑

OCN-R-NCO+H2N-R-NH2→

　_HN-R-NH-CO-HN-R-NHCOβn

本文主要研究用于胶粒型弹性橡胶地砖的单

组分湿固化聚氨酯粘合剂中原料、配方等对粘合剂性能的影响及地砖制备工艺。

1　实验部分111　主要原料聚醚多元醇A,Mn=2000,f=2;B,Mn=

3000,f=3,工业品,金陵石化公司;TDI280/20,工业品,Bayer公司;废橡胶粒,工业品,青岛绿叶橡胶有限公司;其他试剂均为市售工业品。112　橡胶地砖试片的制备11211　胶粘剂的制备在备有搅拌器、控温仪、真空接口的3口烧瓶中,加入定量的聚醚多元醇,于100～120℃,

201098MPa下脱水至无气泡,然后降温至80℃以

下,加入计量的二异氰酸酯,在(80±2)℃的条件下反应115～2h,然后脱气至无气泡,加入其他助剂,得胶粘剂组分。11212　橡胶地砖试片的制备称取一定量的废橡胶粒,加入一定量的胶粘剂并混合均匀倒入模具中压平,在室温下使其固化得试片,进行性能测试。113　测试标准及测试方法11311　常规物理性能测试邵尔A硬度按GB/T53121999方法测试,拉伸强度及拉断伸长率按GB/T52821998方法测试。11312　老化性能测试耐水性实验　选用同一配方、同一厚度的试片裁取几组试样,室温下,将其放入水中,经不同浸泡时间取出试片测试性能,测试方法同常规物理性能的测试。耐热性实验　选用同一配方的试片裁取几组试样,将其放入热老化箱,温度为100℃,经不同时间加热,取出试片测试性能,测试方法同常规物理性能的测试。

2　结果与讨论211　不同聚醚多元醇制备的粘合剂对材料物理 机械性能的影响聚醚多元醇是制备聚氨酯胶粘剂中用量最多的原料之一,不同种类的多元醇对粘合剂的物理性能和工艺性能影响较大,通常环氧丙烷聚醚价格较低,制得的粘合剂粘度较低,工艺性能较好。分别以聚醚多元醇A,B,TDI及橡胶粒为原料,采用预聚物法合成异氰酸酯指数为1105的粘合剂,

粘合剂与橡胶粒混合均匀,于一定温度下硫化,所得试样的常规物理机械性能如图1。由图1可知,由A和B制得的试样的硬度基本接近,而B制得的粘合剂粘合力大,拉伸强度高,且由B制得试样的拉断伸长率,拉伸强度比A

制得的试样要大。原因主要是B为三官能度,预聚体分子结构是体型的,反应形成交联网络结构,

交联密度大,随相对分子质量增大,聚氨酯中软段变长,硬段的相对含量就减小,故硬度减小,粘合力大,拉伸强度及回弹率增大。而A为二官能度,制得预聚体是线性的,反应产物交联密度低,

粘合力小,拉伸强度较低。

图1　不同聚醚多元醇A,B制备的粘合剂对胶料物理机械性能的影响a2邵尔A硬度,度;b2回弹率,%;c2拉伸强度×10,MPa;d2拉断伸长率×10,%;e2拉断永久变形,%注:试样密度控制在018g/cm

3

212　聚醚多元醇不同配比制备的粘合剂对材料 物理机械性能的影响以聚醚A,B,TDI及橡胶粒为原料,改变A

和B比例,采用预聚物法合成异氰酸酯指数为1105的粘合剂,考察A,B之比对粘合剂性能的影响,结果如表1所示。表1　A/B配比对材料物理机械性能的影响配比1∶31∶21∶12∶13∶1

邵尔A硬度,度6263646363

拉伸强度,MPa4.03.83.01.81.5

拉断伸长率,%220205195140110

回弹性,%3434343334

　注:试样密度控制在1.0g/cm

3

由表1可知,随A/B配比的增大,拉伸强度、拉断伸长率呈现不断减小的规律。硬度、回弹性变化不大,主要原因是A为二官能度,B为三官能度,通过调整2者的配比,从而改变整个粘合剂中化学交联点的数量[2]。即随着B用量的增加,使得交联点数也增加,形成交联网络结构,使得粘合力变大,拉伸强度变大。拉断伸长率随A/B配比数增大而减小的原因是随B用量增加,聚氨酯中软段含量增加的结果[2]。213　异氰酸酯指数对材料物理机械性能的影响异氰酸酯指数即2NCO基团与活泼氢基团摩尔数之比,不同的异氰酸酯指数对材料的物理性能影响不同。以聚醚多元醇B,TDI,橡胶粒为原料,采用预聚物法合成不同异氰酸酯指数的粘合剂,与橡胶粒混合均匀,在一定温度下硫化,所得试样的物理机械性能如表2所示。由表2可以看出,随着异氰酸酯指数的增大,

03特种橡胶制品第24卷　第3期材料的硬度、回弹性变化不大,拉断伸长率逐渐减小,而拉伸强度变化不大。其原因是:2NCO含量低时,生成端2NCO基的预聚体不能与橡胶粒表面吸附的水分及活性基团完全反应,使得大分子交联密度变小,粘合强度变低。随着2NCO含量增加,生成足够多的端2NCO基预聚体与橡胶粒表面水分及活性基团反应,使大分子交联密度增大,粘合强度也提高。但当2NCO含量过高时,部分异氰酸酯基不参与反应,游离于大分子间使得粘合力减小,拉伸强度也变小[3]。表2　异氰酸酯指数对材料物理机械性能的影响指数1.041.051.061.071.08邵尔A硬度,度6768676968拉伸强度,MPa5.05.45.65.14.8拉断伸长率,%240230220200190回弹性,%3535343535　注:试样密度控制在1.0g/cm3214　粘合剂不同制备方法对性能的影响以聚醚多元醇A,B(按质量比A∶B=1∶1混合)、TDI及橡胶粒为原料,采用一步法和预聚物法,制得的异氰酸酯指数为1105的粘合剂,与橡胶粒混合均匀,在一定温度下硫化,所得试样的物理机械性能如图2所示。图2　不同制备方法对材料物理机械性能的影响a2邵尔A硬度,度;b2回弹率,%;c2拉伸强度×10,MPa;d2拉断伸长率×10,%;e2拉断永久变形,%注:试样密度控制在110g/cm3由图2可知,一步法制得的材料物理机械性能均比预聚物法要差,尤其是拉伸强度相差较大。其原因为:一步法中聚醚多元醇与TDI只是简单混合,无预聚过程,部分游离的TDI未与聚醚多元醇反应,而与橡胶粒表面的水分或活泼氢直接反应,使聚醚多元醇相对过剩,起到了增塑剂的作用,不能形成大分子,粘合性差。而预聚物法使聚醚多元醇与TDI先生成含2NCO基的预聚物,再与橡胶粒表面的水分和活性基团反应,形成大分子,粘合性好,拉伸强度明显增大。215　耐水性和耐热性的研究21511　耐水性研究以聚醚多元醇A,B,TDI及橡胶粒为原料,采用预聚物法制得异氰酸酯指数为1105的粘合剂,

并与橡胶粒混合均匀,在一定温度下硫化,所得试片裁取几组试样,将其放入水中浸泡,经不同浸泡时间后取出晾干进行性能测试,结果如表3所示。 表3　浸泡时间对材料性能的影响

力学性能浸泡时间,d

0204060试样厚度,mm2.5562.5702.5952.600

体积变化率,%01.64.65.3

拉伸强度,MPa3.42.92.82.75

拉断伸长率,%152156155154

拉断永久变形,%10101010

　注:1)试样密度控制在110g/cm

3

2)浸泡试样从同一厚度的试片上裁得,试样原厚为21556mm表4　不同加热时间对材料性能的影响

性　能100℃老化时间,h未老化244872

邵尔A硬度,度67696969

拉伸强度,MPa4.86.56.25.5

拉断伸长率,%244205200176

拉断永久变形,%10108.68.6

　注:试样密度控制在110g/cm

3

由表3可知,经过一定时间的浸泡,材料的性能发生了一定变化,试样厚度略有增加,拉伸强度有所下降,其他变化不大。原因可能是由于浸泡后聚氨酯发生了部分水解或被水溶胀,导致机械性能有所降低,但由于聚醚型聚氨酯粘合剂耐水性较好,故在水中浸泡后拉伸强度降低较小。21512　耐热性研究以聚醚多元醇A,B,TDI及橡胶粒为原料,采用预聚物法制备异氰酸酯指数为1105的粘合剂,

并与橡胶粒混合均匀,在一定温度下硫化。所得试片裁取几组试样,将其放入热老化箱中,在100℃的温度下连续加热,经不同时间取出测其拉伸性能,结果如表4所示。由表4可以看出,试片经过不同时间的加热,

其性能出现了拉伸强度先变大后变小的趋势。主

132003年 刘锦春　橡胶颗粒型弹性地砖的研制

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混凝土中掺加颗粒橡胶的原理与应用

混凝土中掺加颗粒橡胶的原理与应用

混凝土中掺加颗粒橡胶的原理与应用一、前言混凝土作为建筑工程中不可或缺的重要材料，其性能直接影响到工程质量和使用寿命。

近年来，为了提高混凝土的性能，人们开始对混凝土中掺加一定比例的橡胶颗粒进行研究，以期望能够提高混凝土的强度、耐久性和抗震性等方面的性能。

本文将重点介绍混凝土中掺加颗粒橡胶的原理和应用。

二、掺加颗粒橡胶的原理1.橡胶颗粒的特性橡胶颗粒是一种由废旧轮胎等材料回收加工而成的颗粒状材料，其特性为具有高弹性、低密度、低温脆性和耐氧化性等特点。

这些特性使得橡胶颗粒在混凝土中的应用具有很大的优势。

2.混凝土中掺加橡胶颗粒的作用（1）提高混凝土的强度和刚度橡胶颗粒的高弹性可以提高混凝土的强度和刚度，使得混凝土的抗拉强度、抗压强度和弹性模量等性能得到了有效的提高。

（2）提高混凝土的韧性和耐久性橡胶颗粒的低密度和低温脆性可以有效地提高混凝土的韧性和耐久性。

在混凝土中加入橡胶颗粒后，混凝土的断裂强度和断裂韧度都得到了显著的提高，同时还能够有效地抵抗冻融循环、化学侵蚀和碳化等现象。

（3）改善混凝土的抗震性能橡胶颗粒的高弹性和低密度可以有效地提高混凝土的抗震性能。

在地震等自然灾害的情况下，橡胶颗粒能够有效地吸收冲击力，减轻混凝土的震动，从而保护建筑结构的安全。

3.掺加橡胶颗粒的方法（1）直接掺加法直接将橡胶颗粒加入混凝土中进行搅拌，可以达到掺加的效果。

这种方法简单方便，但是容易产生颗粒的聚集和分布不均等问题。

（2）预处理法将橡胶颗粒预处理成一定的形状和大小后再加入混凝土中进行掺加。

这种方法可以有效地解决颗粒聚集和分布不均等问题，但是需要对橡胶颗粒进行一定的加工处理，成本较高。

三、掺加颗粒橡胶的应用1.道路工程在道路工程中，将橡胶颗粒掺加到沥青混合料中，可以有效地提高道路的耐久性和抗滑性能。

橡胶颗粒可以有效地吸收水分和遮盖小孔，从而减少路面上的积水和滑动，同时还能够有效地减少噪音和震动。

2.建筑工程在建筑工程中，将橡胶颗粒掺加到混凝土中，可以有效地提高混凝土的强度、耐久性和抗震性能。

混凝土中添加橡胶颗粒的应用研究

混凝土中添加橡胶颗粒的应用研究

混凝土中添加橡胶颗粒的应用研究一、前言混凝土是现代建筑中最常用的材料之一，而橡胶颗粒则是一种具有良好弹性和耐磨性的材料。

将橡胶颗粒添加到混凝土中，可以改善混凝土的性能，提高其抗冲击性、耐久性和降低噪音等方面的优点，因此在实际应用中得到了广泛的关注和研究。

本文将从原理、实验设计、实验步骤、实验结果和分析以及应用前景等方面进行详细阐述。

二、原理将橡胶颗粒添加到混凝土中，可以改善混凝土的性能，主要有以下几个方面的原因：1.橡胶颗粒具有良好的弹性，可以增加混凝土的韧性和延展性，从而提高其抗冲击性和耐久性。

2.橡胶颗粒可以填充混凝土中的空隙，从而增加混凝土的密实程度和耐久性。

3.橡胶颗粒可以吸收震动和噪音，从而降低噪音污染。

4.橡胶颗粒可以减少混凝土的重量，从而降低建筑物的自重。

三、实验设计为了研究混凝土中添加橡胶颗粒的效果，我们设计了以下实验：1.材料准备混凝土原材料：水泥、砂子、碎石、水。

橡胶颗粒：根据实验需要选择大小合适的橡胶颗粒。

2.实验组设计按照混凝土中添加橡胶颗粒的不同比例，设计以下实验组：实验组1：混凝土中添加0%的橡胶颗粒。

实验组2：混凝土中添加5%的橡胶颗粒。

实验组3：混凝土中添加10%的橡胶颗粒。

实验组4：混凝土中添加15%的橡胶颗粒。

实验组5：混凝土中添加20%的橡胶颗粒。

3.实验步骤1.混合材料按照实验组设计的比例，将水泥、砂子、碎石和水混合搅拌，制成混凝土。

2.添加橡胶颗粒将不同比例的橡胶颗粒加入混凝土中，搅拌均匀。

3.浇注混凝土将混合好的混凝土浇注到模具中，压实。

4.养护混凝土等待混凝土充分干燥，进行养护。

4.实验结果和分析我们通过以下几个方面对实验结果进行了分析：1.抗压强度实验结果显示，随着橡胶颗粒的添加比例增加，混凝土的抗压强度逐渐降低，这是因为橡胶颗粒的添加会降低混凝土的密实程度。

2.抗冲击性实验结果显示，随着橡胶颗粒的添加比例增加，混凝土的抗冲击性逐渐提高，这是因为橡胶颗粒的弹性可以吸收冲击力，从而减少混凝土的破损。

三元乙丙橡胶低压缩永久变形的配方设计应用

三元乙丙橡胶低压缩永久变形的配方设计应用

三元乙丙橡胶低压缩永久变形的配方设计应用三元乙丙橡胶（EPDM）是一种具有优异耐候性和耐老化性能的合成橡胶材料，被广泛应用于汽车、建筑、电子、电力、交通等领域。

EPDM橡胶在使用过程中存在低压缩永久变形的问题，为了解决这一问题，需要进行配方设计和应用研究。

针对EPDM橡胶的低压缩永久变形问题，我们需要了解其产生的原因。

低压缩永久变形是指橡胶在受到压力作用后，在压力释放后仍然保持一定程度的变形，无法完全恢复到原始形状。

这主要是由于橡胶分子链的断裂和重排导致的，而EPDM橡胶由于其分子结构的特殊性，容易发生链断裂和重排，从而产生低压缩永久变形。

针对EPDM橡胶的低压缩永久变形问题，我们可以通过配方设计来改善其性能。

首先，我们可以选择合适的橡胶材料。

EPDM橡胶的耐候性和耐老化性能较好，但低温下的弹性和抗压缩性能较差。

因此，我们可以选择添加其他橡胶材料，如丁苯橡胶（BR）、丁腈橡胶（NBR）等，来提高EPDM橡胶的低温弹性和抗压缩性能。

我们可以通过添加填料来改善EPDM橡胶的低压缩永久变形性能。

填料可以填充橡胶分子链之间的空隙，增加橡胶材料的硬度和强度，提高其抗压缩性能。

常用的填料有炭黑、硅酸盐等。

炭黑是一种常用的填料，可以增加橡胶的硬度和强度，提高其抗压缩性能。

硅酸盐是一种无机填料，可以改善EPDM橡胶的低温弹性和抗压缩性能。

我们还可以通过添加增塑剂、交联剂和抗氧剂等助剂来改善EPDM橡胶的性能。

增塑剂可以增加橡胶的柔软性和延展性，提高其抗压缩性能；交联剂可以增加橡胶的交联密度，提高其强度和硬度；抗氧剂可以延缓EPDM橡胶的老化过程，提高其耐候性和耐老化性能。

在配方设计中，我们需要根据具体应用环境和要求来选择合适的配方比例和助剂种类。

同时，需要进行实验验证，通过实验测试来评估EPDM橡胶的低压缩永久变形性能和其他性能指标，以确定最优配方。

针对EPDM橡胶的低压缩永久变形问题，配方设计和应用研究是解决该问题的重要途径。

EPDM彩色弹性塑胶地面施工方案

EPDM彩色弹性塑胶地面施工方案

EPDM彩色弹性塑胶地面施工方案 EPDM彩色弹性塑胶地面施工方案 EPDM彩色弹性塑胶地面常用于球场、幼儿园、儿童游乐场、小区健身场等场所,就是一种新型的地坪产品。EPDM彩色弹性塑胶地面的主要原料为粘合剂与橡胶颗粒、EPDM彩色弹性塑胶地面对基础地面与施工工艺都有严格要求。天津市锐虎体育设施有限公司针对EPDM彩色弹性塑胶地面的特点,特介绍以下EEPDM彩色弹性塑胶地面对基础地面的要求与施工工艺: 一、EPDM彩色弹性塑胶地面对基础地面的要求 1、 可采用沥青混凝土或水泥混凝土进行基础铺装,并要求具有一定的强度与稳定性(水泥混凝土基础需要切割伸缩缝,可不做防水层)。 2、 基础严禁产生裂缝与由于冰冻引起的不均匀冻胀。 3、 基础必须有较好地平整度与规定坡度。 4、 表面必须平坦、保证排水。 5、 基础表面要保持清洁干燥,基础完工后,严格要求21天以上的保养期。 二、EPDM彩色弹性塑胶地面施工工艺要求 工艺流程:

清扫场地 → 弹性低层黑色橡胶颗粒配料 → 混合搅拌 摊铺 → 固化 → 图案的放样、定点、作图、分区→ 检测点、线、图→面胶配料 → 混合搅拌 → 彩色epdm作图及分区摊铺 →

竣工 1、 施工分类 手工铺装工艺。 EPDM彩色弹性塑胶地面施工方案 2、 表面预处理 在符合要求的基础上,要先用丁酯清洁表面,不能存在任何赃物、尘土、水(包括水印)、油渍等。清洁后在基础上均匀涂抹底胶(将稀释剂:胶水按3－4:1的比例搅匀),增强其与地面的粘接能力,避免产生不可挽回的后果。 3、 施工前必须做小样试验注意以下问题 a:材料的使用情况,如料比、材料固化时间就是否正常。 b:24小时后观察就是否有不固现象以及粘接性、强度等性能就是否达到要求。 4、 工前的准备工作(手工) 材料、工具设备(拍板、磙子、皂水、车、耙、搅拌工具等)、辅料及催化剂准备。 5、 施工人员要求(手工) 根据场地实际面积合理安排施工人员(备料、运料、摊铺的人员)。 6、 施工(手工) :将料按比例混匀后,倒入场地内摊铺,用加热(喷灯加热)或沾皂水后的拍板拍实,拍平接缝,保持整体平整。 7、 场地厚度要求 一般分两次施工,施工厚度可以为(10mm----50mm),随着厚度的增加地面的弹性也随着增加。以13mm为例:一般底层10mm橡胶颗粒与面层3mmEPDM颗粒。 8、 施工注意事项(手工) 1) 最佳施工温度15－35℃,温度过高或过低,影响施工。 2) 使用的摊铺工具(俗称镘刀或推刀)。 3) 混料搅拌一定要充分均匀。 4) 每一批料都要衔接好,否则衔接不好会有接缝。 EPDM彩色弹性塑胶地面施工方案 5) 修边时一定要整齐。 6) 一定要严格按照比例进行配料。视颗粒情况而定,好的用胶水少,差的用胶水多;大的用量少,小的用量多。底层橡胶颗粒:胶水＝6-8:1;面层EPDM颗粒:胶水＝5-6:1,催化剂一般不需要加,如环境温度低于10℃时,可适当加入5-10‰。 7) EPDM弹性地坪做好后,检查清理场地留下的余物,使整个场地美观。