原位界面化學增容高密度聚乙烯-廢舊輪胎膠粉熱塑性硫化膠的研究.pdf

1、改革開放以來，伴隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，國內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)也有了長足進步，同時也刺激了輪胎行業(yè)的快速發(fā)展。2015年，我國廢舊輪胎年產(chǎn)量已經(jīng)達到了3.3億條。廢舊輪胎屬于熱固性材料，在自然條件下很難降解，大量堆砌在地表的廢舊輪胎，易造成了嚴重的大氣、土壤以及地表水的污染，危及人類健康安全。在國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求和經(jīng)濟利益的刺激下，廢舊輪胎的處理方式逐漸從傳統(tǒng)的填埋、熱能利用以及裂解等處理方式向綠色、環(huán)保、高值化的處理方式轉(zhuǎn)變。將含量超過50

2、wt％的廢舊輪胎膠粉添加到熱塑性塑料基體中制備熱塑性硫化膠，不僅可以實現(xiàn)廢舊輪胎的綠色回收，而且可以實現(xiàn)資源的循環(huán)利用。但是，高度交聯(lián)的廢舊輪胎膠粉與熱塑性塑料是不相容的，因此，通過增加界面強度來改善二者共混物的相容性，成為制備上述熱塑性硫化膠的關(guān)鍵。
　　由于高密度聚乙烯(HDPE)具有較好的化學穩(wěn)定性和介電性能，尤其是，HDPE具有良好的加工性能。因此，本文將通過HDPE與廢舊輪胎膠粉(GTR)熔融共混制備熱塑性硫化膠，實現(xiàn)G

3、TR的高值化回收再利用。經(jīng)衰減全反射紅外分析(ATR-FTIR)和表面元素分析(XPS)可得，上述GTR，因氧化降解而在其表面產(chǎn)生了一定含量的活性化學基團（包括碳碳雙鍵、羧基和羥基），因此，通過添加不同類型的反應(yīng)型增容劑，實現(xiàn)了HDPE/GTR共混物的原位界面化學增容，從而低成本地制備綜合性能優(yōu)良的熱塑性硫化膠。
　　首先，基于GTR表面含有的部分碳碳雙鍵，選用熱塑性酚醛樹脂(HY-2045)和過氧化二異丙苯(DCP)分別經(jīng)氧雜萘

4、滿橋鍵成環(huán)反應(yīng)和自由基接枝反應(yīng)實現(xiàn)了HDPE/GTR共混物的原位界面化學增容;其次，基于GTR表面還有部分羧基活性基團，先用甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)通過環(huán)氧基團與羧基之間的開環(huán)成酯反應(yīng)完成GTR的表面改性，然后GTR表面較活潑的碳碳雙鍵在DCP引發(fā)作用下經(jīng)自由基接枝反應(yīng)實現(xiàn)HDPE/GTR共混物的原位界面化學增容;最后，基于GTR表面含有較多的羥基活性基團，選用馬來酸酐(MAH)通過酸酐基團與羥基之間的開環(huán)成酯反應(yīng)完成GTR的表面

5、改性，然后GTR表面較活潑的的碳碳雙鍵在DCP引發(fā)作用下經(jīng)自由基接枝反應(yīng)實現(xiàn)HDPE/GTR共混物橡的原位界面化學增容。上述三種增容方法，均是通過在共混物界面處形成一定含量的化學鍵連接來提高其相容性，從而制備得到性能優(yōu)良的熱塑硫化膠。通過對上述熱塑性硫化膠的力學性能、結(jié)晶性能、微觀形貌等性能的分析可得，上述三種方法都取得了很好的增容效果。通過對增容后HDPE/GTR共混物拉伸試樣拉斷面的微觀形貌分析可得，穩(wěn)定的化學鍵連接，增強了共混物的

6、相界面強度，使得HDPE/GTR共混物拉斷試樣的界面處出現(xiàn)了大量同時連接基體相HDPE和分散相GTR的纖維狀物質(zhì)。
　　通過分析研究上述三種增容方法制備得到的HDPE/GTR共混物的力學性能，發(fā)現(xiàn):添加4.00份HY-2045和0.40份DCP制備得到HDPE/GTR(40/60)熱塑性硫化膠，具備良好的力學性能，其拉伸強度、斷裂伸長率和撕裂強度分別達到13.85MPa，209.6％和76.48kN/m，比未增容HDPE/GTR共

7、混物分別提高了74.27％，229.56％和102.24％;添加0.75份GMA和0.30份DCP制備得到HDPE/GTR(40/60)熱塑性硫化膠，同樣具備良好的力學性能，其拉伸強度、斷裂伸長率和撕裂強度分別達到10.22MPa、206.58％和61.76kN/m，比未增容HDPE/GTR共混物分別提高了28.89％，224.81％和63.47％。上述兩種力學性能優(yōu)異的熱塑性硫化膠，不僅具有潛在使用價值，而且生產(chǎn)成本較低。因此，采用G