亚临界流体挤出法复合诱导SBR基轮胎胶脱硫化及 再硫化材料力学性能

在SBR基轮胎胶(GTR)与三元乙丙橡胶（EPDM）混合物的熔融挤出过程中,采用改变亚临界流体品种和提高螺杆转速的方法,研究了亚临界流体（水,乙醇,丙醇）、螺杆转速、烷基酚多硫化物促进剂（450）以及温度对脱硫共混物（DGTR/EPDM）凝胶含量、门尼粘度、溶胶红外光谱及脱硫共混物共混丁苯橡胶（SBR）再硫化材料（SBR/(DGTR/EPDM)）力学性能的影响,对再硫化材料的试样断面形貌也进行了SEM观察。实验结果表明：亚临界流体（水,乙醇,丙醇）作为一种溶胀剂和反应性介质能够很好地促进脱硫反应,提高交联键断裂的选择性,降低脱硫产物的凝胶含量和凝胶颗粒尺寸并明显提高脱硫共混物共混丁苯橡胶再硫化材料的力学性能,其中亚临界乙醇的作用最显著。当450作为一种脱硫促进剂,在最优亚临界乙醇挤出反应条件（200℃,1.6 MPa,600 rpm）下,脱硫共混物共混丁苯橡胶分别达到丁苯生胶混炼硫化材料拉伸强度（24.0MPa）和断裂伸长率（356%）的99.6%和209%。     

亚临界流体挤出法对天然橡胶基轮胎胶粉脱硫化反应的影响

采用亚临界流体挤出法对天然橡胶基轮胎胶粉(GTR)与三元乙丙橡胶(EPDM)进行熔融共混脱硫,得到脱硫轮胎胶粉(DGTR)/EPDM共混物,然后与丁苯橡胶(SBR)共混制备了再硫化材料,考察了亚临界流体品种和双螺杆挤出机螺杆转速、挤出温度对GTR脱硫效果与再硫化材料物理机械性能的影响,并通过傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜表征了脱硫共混物和再硫化材料。结果表明,在相同挤出温度和螺杆转速条件下,采用亚临界水挤出制得的DGTR/EPDM共混物的凝胶含量和门尼黏度较采用其他亚临界流体挤出共混物低;在3种亚临界醇状态下,采用亚临界甲醇挤出DGTR/EPDM共混物的凝胶含量较低,门尼黏度最高;采用亚临界醇所得DGTR/EPDM/SBR再硫化材料的拉伸性能均明显优于采用亚临界水所得的再硫化材料,其中,采用亚临界乙醇且在挤出温度为180℃、螺杆转速为500 r/min、反应压力为2.0 MPa的条件下,所制得DGTR/EPDM/SBR再硫化材料的拉伸强度和扯断伸长率分别达到19.4 MPa和456%;采用不同亚临界流体脱硫后制得再硫化材料中未熔融凝胶粒子尺寸大小不等,其中采用亚临界水时最小,小于1μm,分别采用亚临界甲醇、乙醇时较小,约为1μm,而采用亚临界丙醇时较大;随着反应温度的升高或螺杆转速的增加,再硫化材料中凝胶粒子的数目及尺寸均明显减小。     

酚硫化物/醇复合促进剂对废轮胎胶应力诱导脱硫反应的影响

在废轮胎胶(GTR)与三元乙丙橡胶(EPDM)熔融挤出过程中添加多烷基苯酚二硫化物(简称420)或/和仲丁醇作为脱硫促进剂,考察了在不同螺杆转速和挤出反应温度下脱硫促进剂对GTR与EPDM脱硫共混物(DGTR/EPDM)凝胶含量和溶胶分子链结构的影响,研究了DGTR/EPDM/丁苯橡胶(SBR)再硫化胶的相态结构及物理...     

亚临界水挤出法复合诱导丁苯橡胶基轮胎胶脱硫化及其对热塑性弹性体性能的影响

在亚临界水挤出反应条件下,研究了双螺杆挤出机的螺杆转速、亚临界水温度、压力及脱硫促进剂种类对丁苯橡胶(SBR)基轮胎脱硫胶(DGTR)/高密度聚乙烯(PE-HD)共混物性能的影响。结果表明,挤出机螺杆的高剪切应力解交联作用与亚临界水分解、降解的解交联作用能产生协同解交联反应,提高脱硫反应效果;正丁胺具有明显促进脱硫反应和保护产物分子双键的功能;在正丁胺作为脱硫促进剂的最佳脱硫反应条件(亚临界水温220℃,螺杆转速1000r/min,水压2.4MPa)下,亚临界水挤出法所得脱硫共混物制备的DGTR/PE-HD/三元乙丙橡胶(EPDM)热塑性弹性体的拉伸强度和断裂伸长率分别达到12.8MPa和614.6%。     

亚临界水挤出法应力诱导挤出条件对废轮胎胶粉脱硫共混物及其热塑性弹性体性能的影响

采用亚临界水挤出法应力诱导废轮胎胶粉解交联反应,研究挤出条件对废轮胎胶粉脱硫共混物[脱硫废轮胎胶粉(DGTR)/高密度聚乙烯(HDPE)共混物]凝胶含量和熔体流动速率以及脱硫共混物/HDPE/三元乙丙橡胶动态硫化热塑性弹性体性能的影响。结果表明:采用亚临界水挤出法应力诱导废轮胎胶粉脱硫,随着螺杆转速增大,挤出反应温度升高和压力增大,脱硫共混物凝胶含量下降和熔体流动速率上升,动态硫化热塑性弹性体拉伸强度提高;在正丁胺作脱硫促进剂、挤出反应温度为220℃、挤出反应压力为2.4 MPa、螺杆转速为1 000 r·min~(-1)的优化条件下,亚临界水挤出法制得的脱硫共混物/HDPE/EPDM热塑性弹性体的拉伸强度和拉断伸长率分别达到12.8 MPa和615%。     

废旧轮胎胶粉应力诱导脱硫反应影响因素的研究

在废旧轮胎胶粉/EPDM的熔融挤出过程中,以仲丁醇为脱硫反应促进剂,研究螺杆转速和挤出反应温度对脱硫共混物凝胶质量分数(w)、凝胶分子链结构以及SBR/脱硫共混物再硫化材料物理性能的影响。结果表明:在废旧轮胎胶粉/EPDM的熔融挤出过程中,随着螺杆转速和挤出反应温度的升高,废旧轮胎胶粉颗粒所受的机械剪切应力作用增强,引起废旧轮胎胶粉中交联网络的断裂、降解或解交联反应,导致脱硫共混物w显著减小以及SBR/脱硫共混物再硫化材料中凝胶粒子尺寸明显减小;添加仲丁醇有利于脱硫反应的进行,并具有抑制交联副反应和保护脱硫产物中双键的作用,使脱硫共混物的w进一步减小;在螺杆转速为1 000 r.min-1、挤出反应温度为240℃的条件下,SBR/脱硫共混物(添加仲丁醇)再硫化材料的拉伸强度和拉断伸长率分别为19.3 MPa和567%。     

轮胎胶应力诱导脱硫及产物结构与性能

在轮胎胶粉（GTR）与三元乙丙橡胶（EPDM）的共混物熔融挤出过程中添加二硫化四甲基秋兰母（TMTD）和过氧化二异丙苯（DCP）作为脱硫反应促进剂,考察双螺杆挤出机的螺杆转速和挤出温度对再生胶（DGTR-EP-DM）的凝胶含量、溶胶分子链结构及再硫化材料力学性能的影响.结果表明：加入TMTD有助于反应体系中自由基的链转移反应,有助于对脱硫产物中较活泼双键的保护作用.当同时加入TMTD和DCP作为脱硫反应促进剂进行反应时,两者的协同作用有助于降解反应的进行,导致DGTR-EPDM中凝胶粒子尺寸的明显减小,并且其与丁苯橡胶（SBR）共混硫化胶力学性能的明显增加.在240℃和1 000 r/min的条件下,添加TMTD-DCP时,所得DGTR-EP-DM-SBR硫化胶的拉伸强度和断裂伸长率可分别达到19.2 MPa和554%.     

氧化亚铁硫杆菌脱硫胎面胶粉/丁苯橡胶并用胶的性能研究

采用氧化亚铁硫杆菌对胎面胶粉(GTR)进行脱硫再生,将生物脱硫胎面胶粉(DGTR)与丁苯橡胶(SBR)共混制备DGTR/SBR并用胶,并对其性能进行研究。结果表明:从氧化亚铁硫杆菌与GTR共培养脱硫再生过程发现,氧化亚铁硫杆菌可以代谢硫化胶粉中的化合硫,脱硫后胶粉的溶胶质量分数增大;与GTR/SBR并用胶相比,DGTR/SBR并用胶的交联密度较小,物理性能显著提高;DGTR/SBR并用胶分子间的摩擦阻力减小,玻璃化温度降低;与GTR相比,DGTR与SBR的界面结合更好。     

单螺杆挤出机连续脱硫制备再生胶的结构与性能

利用本课题组研制的单螺杆挤出机,对废旧轮胎胶(GTR)粉进行连续脱硫制备再生胶(DGTR),并对DGTR进行再硫化制成DGTR硫化试样.结果显示,随螺杆转速增加,DGTR凝胶含量和DGTR硫化试样交联密度逐渐降低,DGTR硫化试样的拉伸强度和拉断伸长率有所提高;螺杆转速设定为40 r·min^-1时,在205℃脱硫温度下取得了最好的脱硫效果,DGTR硫化试样的拉伸强度和拉断伸长率分别约为11 MPa和386%.从红外光谱和光电子能谱的分析结果推测,在单螺杆挤出机的剪切和热等的共同作用下,GTR粉中部分S-S键和C-S键发生了断裂.     

螺杆结构对轮胎胶粉超声波脱硫工艺及性能的影响

采用负载超声波发生装置的同向旋转双螺杆挤出机对40目废旧轮胎胶粉（GTR）进行超声波脱硫,考察了两种不同结构螺杆对脱硫过程中的口型压力和功率消耗、脱硫GTR（DGTR）的外观形貌、流变性能、硫化特性及DGTR硫化胶力学性能的影响。结果表明,在13 μm超声波振幅和含较多捏合块部件螺杆的作用下得到的DGTR的凝胶含量、黏度及储能模量较低,说明含捏合元件的螺杆剪切作用更强,能使GTR获得更高程度的脱硫。该条件下所制得的DGTR硫化胶的拉伸强度和100%定伸应力较低,扯断伸长率较高。     

轮胎胶应力诱导脱硫化及PE-HD动态交联热塑性弹性体制备

采用在废旧轮胎胶粉(GTR)与高密度聚乙烯(PE-HD)的熔融挤出过程中提高双螺杆挤出机螺杆转速的高剪切应力诱导方法,研究了双螺杆挤出机的螺杆转速、挤出反应温度及脱硫促进剂仲丁醇、烷基酚多硫化物(420或450)和正丁胺对轮胎胶脱硫共混物的凝胶含量、熔体流动速率、溶胶红外吸收光谱及轮胎胶脱硫共混物/三元乙丙橡胶(EPDM)动态交联热塑性弹性体力学性能的影响。结果表明:高转速同向双螺杆挤出机的高剪切作用可诱发废旧轮胎胶共混物中交联网络的断链和解交联反应,引起脱硫共混物凝胶含量的下降、未熔融凝胶颗粒尺寸的减小及熔体流动速率的增加;4种促进剂均具有明显促进脱硫反应的作用,其中450或正丁胺的促进脱硫效果较好,并引起脱硫共混物凝胶含量下降、熔体流动速率上升及动态交联热塑性弹性体力学性能的明显改善;当以正丁胺为脱硫促进剂时,最佳脱硫反应条件(240℃和1000r/min)下,脱硫共混物/EPDM动态交联热塑性弹性体的拉伸强度和断裂伸长率分别达到12.5MPa和440.6%。     

超声波振幅对轮胎胶粉超声脱硫工艺及性能的影响

以40目废旧轮胎胶粉为原料,采用超声脱硫工艺,使用超声同向旋转双螺杆挤出机制备了脱硫废旧轮胎胶粉（DGTR）,研究了超声波振幅对脱硫工艺过程中口型压力和功率消耗,DGTR的外观形貌、流变性能和硫化特性,以及DGTR硫化胶力学性能的影响。结果表明,随着超声波振幅的增加,DGTR的凝胶含量、黏度及储能模量逐渐降低,损耗因子逐渐增大;当超声波振幅为13 μm时,超声DGTR中交联键断裂数量最多,由此表明此时DGTR的脱硫程度最高。此外,随着超声波振幅的增加,DGTR硫化胶的拉伸强度逐渐降低,扯断伸长率逐渐增加。     

间歇搅拌工艺对鞘氨醇单胞菌废胎面胶粉脱硫的影响

采用间歇搅拌工艺研究鞘氨醇单胞菌（PL 1）与废胎面胶粉（GTR）共培养脱硫,考察了PL 1对GTR的脱硫效果及脱硫胶粉（DGTR）填充丁苯橡胶的力学性能。结果表明,在GTR脱硫温度为30℃、在PL 1菌液中培养10 d的条件下,与连续搅拌工艺相比,采用间歇搅拌工艺,PL 1生长旺盛,其在DGTR胶片表面的附着量大;采用搅拌12 h、停歇12 h的间歇搅拌工艺,DGTR表面含硫质量分数比GTR下降了22.7%,脱硫效果显著;与GTR相比,用DGTR填充丁苯橡胶的力学性能显著改善。     

挤出反应温度与剪切应力对动态硫化PP/EPDM性能的影响

采用动态硫化的方法,在双螺杆挤出机中制备了聚丙烯(PP)/三元乙丙橡胶(EPDM)热塑性弹性体,研究了挤出反应温度与螺杆转速提供的剪切应力对动态硫化PP/EPDM热塑性弹性体性能的影响。结果表明,适当提高挤出反应温度或螺杆转速可提高PP/EPDM热塑性弹性体的拉伸强度、拉断伸长率和凝胶含量,当挤出反应温度为200℃、螺杆转速为600 r/min时,热塑性弹性体的综合拉伸性能最好,拉伸强度为19.87 MPa,拉断伸长率为527.3%,凝胶含量为54.69%。高螺杆转速提供的高剪切应力可在一定程度上提高PP/EPDM热塑性弹性体的熔融温度。     

轮胎胶脱硫共混物增韧聚丙烯的影响因素

在轮胎胶粉与热塑性弹性体(POE)共混物的熔融挤出过程中添加有机醇类化合物作为脱硫反应促进剂,研究双螺杆挤出机的螺杆转速和挤出反应温度对轮胎胶脱硫共混物的凝胶含量、溶胶分子链结构及增韧PP材料力学性能的影响.实验结果表明:随着双螺杆挤出机螺杆转速的增加或挤出反应温度的升高,轮胎胶粉颗粒所受到的机械剪切应力作用或热能作用均明显增强,强烈的剪切应力和热能可引发轮胎胶中交联网络的断裂、降解或解交联反应发生,引起脱硫共混物中凝胶含量明显下降、凝胶粒子尺寸明显减小以及与PP材料相容性明显改善.添加有机醇-1化合物作为脱硫反应促进剂时,有利于脱硫反应的进行,有利于脱硫产物中双键的保护,并引起脱硫共混物凝胶合量进一步下降、凝胶颗粒尺寸进一步减小和增韧PP材料力学性能进一步提高.在240℃条件下添加有机醇-1化舍物进行脱硫反应,当脱硫反应螺杆转速由400 r/min增加至1200 r/min时,所得脱硫共混物增韧PP材料(PP/DGTR/POE=70/24/6)的缺口冲击强度可由17.4kJ/m2提高至34.4 kJ/m2,并且引起此共混材料拉伸强度、断裂伸长率、弯曲模量及熔体指数的明显增大.     

天然橡胶/三元乙丙橡胶合金弹性体的共硫化及耐热氧老化性能

通过将天然橡胶(NR)的低硫高促延迟硫化体系（硫黄/促进剂CZ/促进剂TRA/促进剂MBT/促进剂ZBPD）与三元乙丙橡胶(EPDM)的快速硫化体系（硫黄/促进剂CZ/促进剂TRA/促进剂TDEC/促进剂TMTD）相配合，基于先各自制备母炼胶再合炼的混炼工艺，成功实现了NR/EPDM（质量比60/40）合金弹性体的同步共硫化，有效提升了合金弹性体的力学性能和相容性。当NR母炼胶和EPDM母炼胶的正硫化时间分别为3.43 min和4.11 min时，二者共硫化后所得硫化胶的拉伸强度达到15.8 MPa，在100 ℃经72 h热氧老化后的扯断伸长率保持率从使用半有效硫化体系的44%提高到71%。使用高含量喹啉聚合体的防老剂STMQ可以有效提升NR/EPDM合金弹性体的耐热氧老化性能，在100 ℃经72 h热氧老化后，NR/EPDM合金弹性体的拉伸强度保持率从57%增加至72%。     

轮胎胶粉（GTR）的再生：生胶／再生GTR的（再）硫化

热化学部分脱硫的GTR（GTR^D）与不同生胶混合后进行了再硫化，用含／不合操作油的两种脱硫剂（软化剂的混合物）分别对GTR进行了脱硫处理。选用丁苯胶（SBR）、异戊橡胶（IR）、顺丁胶（BR）或它们的共混物，并通过硫黄、二硫化四甲基秋兰姆（TMTD）或过氧化物对其进行了硫化。对GTR^D含量为20-80％的橡胶／（再）硫化胶进行了制备和研究。对于IR／GTR^D体系，用硫黄体系硫化较好，而TMTD硫化体系可使BR／GTR^D和SBR／GTR^D硫化胶达到最佳性能。GTR^D粒子与橡胶基体间界面相的共硫化提高了所得（再）硫化胶的机械性能。所研究的再生GTR^D已可成功地应用到标准的轮胎生产配方中，起部分替代生胶的作用。     

动态硫化EPDM/高聚合度PVC热塑性弹性体力学性能的研究

采用动态硫化的方法制备了三元乙丙橡胶（EPDM）/高聚合度聚氯乙烯（HPVC）热塑性弹性体。考察了PVC聚合度、橡塑比、增塑剂添加量、硫化剂用量（质量分数）及不同促进剂配比对体系性能影响,研究了动态硫化工艺条件（硫化时间和硫化温度）对体系性能的影响。实验结果表明：采用动态硫化方法,选用HPVC-2500、橡塑比为30/70、DOP用量为35份、硫化用量为0.4份及合适促进体系,可以制得性能优良的EPDM/HPVC热塑性弹性体,拉伸强度能达到15.18 MPa,断裂伸长率能达到544%。     

DCP对动态硫化EPDM/PP性能的影响

以过氧化二异丙苯(DCP)为硫化剂,通过双螺杆挤出机进行三元乙丙橡胶/聚丙烯(EPDM/PP)的共混挤出制备动态硫化EPDM/PP热塑性弹性体,采用转矩流变仪对EPDM/PP热塑性弹性体进行硫化特性测试,运用抽提法测试EPDM/PP热塑性弹性体的凝胶含量,研究了不同DCP含量下EPDM/PP热塑性弹性体的硫化特性及凝胶含量的变化情况,并对EPDM/PP热塑性弹性体材料性能进行分析研究。结果表明:当DCP含量为0.6%时,EPDM能完全交联,共混体系黏度最大,扭矩最高;当DCP含量为0.9%时,EPDM/PP热塑性弹性体综合性能最佳;当DCP含量为1.2%时,EPDM/PP热塑性弹性体的凝胶含量最大,但PP的降解程度逐渐增加,拉伸性能开始降低;当DCP含量为1.5%至1.8%时,PP的降解程度剧烈,EPDM/PP热塑性弹性体性能较差。     

复合促进剂对双螺杆诱导废轮胎胶粉力化学脱硫反应的影响

利用自行组装的双螺杆挤出机对废轮胎胶粉进行力化学剪切脱硫,考察了过氧化物、烷基酚多硫化物及其复合促进剂对脱硫产物门尼黏度、凝胶含量以及共混天然橡胶硫化胶力学性能的影响。结果表明,过氧化物或烷基酚多硫化物均可促进力化学脱硫反应,当以过氧化物/烷基酚多硫化物为复合促进剂时可产生协同效应,起到共同促进力化学脱硫反应和保护产物双键的作用。在主机转速100 r/min、喂料与主机螺杆转速比1.4和180℃的脱硫条件下,以过氧化二异丙苯-烷基酚多硫化物480为复合促进剂时,二者的协同作用可使产物的门尼黏度和凝胶质量分数分别达到29.9和68.1%,脱硫产物共混天然橡胶硫化胶的拉伸强度和扯断伸长率分别达到19.3 MPa和588%。此外,根据红外光谱的表征结果推测了复合促进剂对废轮胎胶粉脱硫反应的可能机理。