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摘要
脱硫灰是半干法脱硫的主要副产品,其利用难度大且成本高,导致大量脱硫灰以直接堆放和填埋的方式处理,不但造成环境污染,而且浪费潜在资源。炭黑(8 000元·t-1)与白炭黑(6 000元·t-1)是常用的橡胶补强填料,生产工艺繁杂,消耗大量能源和资源,导致成本较高。面对上述问题,如何利用脱硫灰开发一种价格低廉的无机橡胶补强填料,既是固体废弃物高附加值利用的重要途径之一,也是橡胶企业大幅降低填料成本提高经济效益的重要途径之一。由于脱硫灰属于无机材料,橡胶属于有机材料,为了更好的降低脱硫灰界面与橡胶界面(无机界面/有机界面)的不相容性,需要对脱硫灰进行化学改性处理,以提高脱硫灰代替部分炭黑制备橡胶的力学性能。该研究创新性以硅烷偶联剂Si69、硅烷偶联剂KH550与脱硫灰制备改性脱硫灰,然后以改性脱硫灰取代部分炭黑制备复合橡胶。根据国家与行业标准测试复合橡胶的力学性能,如拉伸强度、撕裂强度和硬度。利用扫描电子显微镜(SEM)对复合橡胶的微观形貌进行测试与分析,傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对改性脱硫灰的组成结构进行测试与分析, X射线衍射仪(XRD)对改性脱硫灰的矿物组成进行测试与分析,以揭示硅烷偶联剂Si69与硅烷偶联剂KH550协同对脱硫灰的改性机理,以及改性脱硫灰对复合橡胶的补强机理。结果表明:采用硅烷偶联剂KH550与硅烷偶联剂Si69协同改性脱硫灰,其取代炭黑的增强效果最佳,即复合橡胶的拉伸强度为20.36 MPa、撕裂强度为45.71 kN·m-1和邵尔A硬度为66;硅烷偶联剂KH550与硅烷偶联剂Si69协同改性脱硫灰,不仅保持脱硫灰依然良好的碱性,有利于对复合橡胶起到增强效果;而且可以改善脱硫灰的表面特性与结构,提高改性脱硫灰与丁苯橡胶的无机界面/有机界面相容性。
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单位建筑工程学院; 安徽工业大学
