作者:百檢網 時間:2022-04-24 來源:互聯網
橡膠和塑料制品的產量一直在快速增長,但與此同時,廢棄物的產生量也在增加。橡膠是由彈性體交聯而成的,由于其多用途的特性,在工業上得到了廣泛的應用。然而,由于存在由所謂的交聯系統產生的三維結構,使用通常用于熱塑性材料的方法很難回收橡膠廢料。橡膠廢料的堆肥也是一個大問題,因為橡膠不可生物降解并且會危害環境。
乙烯-丙烯-二烯(EPDM)橡膠是*常用的合成橡膠之一,因為它對天氣條件、熱、氧氣和臭氧的耐受性非常好。常見的EPDM廢料回收方法是脫硫技術,該技術假定交聯鍵被化學、熱化學或微波化學過程部分破壞。上述方法的缺點是由于交聯鍵和部分聚合物鏈斷裂導致形成具有比原始彈性體更寬的分子量分布的支化大分子,因此它會導致脫硫材料的機械性能變差。此外,殘留在廢橡膠中的促進劑在廢橡膠回收過程中也起著負面作用。在其他潛在的商業方法中,將橡膠產品機械碎片整理成小塊(橡膠碎片),類似于用于熱塑性廢料的機械回收,似乎是*有前途的。此外,證明EPDM橡膠碎片可以添加到其他聚合物或彈性體中。
機械再生三元乙丙橡膠與其他橡膠的不混溶性是導致共混物機械性能惡化的主要原因。眾所周知,通過增強相間的相容性可以顯著提高共混物的力學性能。納比爾等人發現天然橡膠/EPDM/再生-EPDM共混物之間的有效相容性可以在添加炭黑并將EPDM/再生-EPDM預熱至150°C后再與天然橡膠(NR)混合后產生。這種反應性加工方法使共混物的形態更均勻,交聯密度更高,炭黑分散更好,從而提高了機械性能。預硫化和電子束輻照也被用來提高橡膠共混物與再生三元乙丙橡膠的相容性。還發現在使用雙輥磨(兩步法)與干橡膠混合之前,將研磨過的EPDM廢料與天然橡膠膠乳混合,以改善回收的EPDM共混物的性能。在此,將研磨過的EPDM絕緣材料廢料添加到乙烯-1-辛烯熱塑性彈性體中, 結果產生了智能形狀記憶材料。
形狀記憶聚合物共混物屬于智能材料(SM)類,因為它們能夠檢測和響應外部刺激,例如溫度、光線,電場可以改變它們的性質,如形狀、顏色、導電性。形狀記憶聚合物(SMP)代表了一類有前途的智能材料SMP以預定義的方式將其形狀從約束較少的形狀更改為臨時約束的形狀,然后在外部刺激時再次恢復其原始形狀。根據SMP響應的外部刺激,SMP可能分為不同的類別:熱反應(溫度相關)、化學反應(化學物質,例如水、乙醇)、PH相關、光敏(光相關)、電反應(電相關)或磁反應(磁場相關)。自1960年代以來,**種形狀記憶聚合物材料是輻射交聯聚乙烯(PE-X),它以熱縮管的形式在商業上使用。SMP已在多個領域得到應用,例如電纜和包裝行業、醫療和汽車、智能紡織品和服裝、電子產品的熱收縮包裝,傳感器和執行器,高水蒸氣滲透性材料,航天器中的自降解結構。
熱反應智能聚合物材料是*流行的材料之一。熱致效應的出現需要存在交聯共價鍵、氫鍵或離子鍵,以及聚合物之間的物理分子間相互作用和在合適Ttrans溫度下的相變(熔化)。程序化樣品冷卻過程中形成的結晶相可以有效地固定晶格中積累的變形和粘彈力。盡管軟鏈段的玻璃化轉變溫度(Tg)或熔融溫度(Tm)可以作為這些類型共混物的轉變溫度(Ttrans),但熔融溫度是優選的,因為它可以更好地確定共混物的形狀恢復溫度。在高溫變形(T>Ttrans)時,材料轉變為一種臨時形狀,其中鏈段解開并伸長,這種臨時和休眠的形狀可以通過冷卻到轉變溫度以下(T<Ttrans)來固定。同樣,觸發更高的溫度(T>Ttrans)可使材料恢復其原始形狀,使用以下因素描述熱誘導的SM行為:恢復率(RR)和形狀固定性(F)。
目前,SMP的結構設計可以通過接枝、共聚或聚合物與橡膠的共混來形成互穿聚合物網絡(IPN),它們都旨在獲得具有至少兩種不同轉變溫度的多相材料。上述制備技術經常使用混合兩種不混溶的聚合物,因為它是一種獲得具有兩相結構和形狀記憶特性的混合物的有效、方便且經濟的方法。
據報道,通過雙輥混合制備的三元乙丙橡膠/聚丙烯三元乙丙橡膠/聚丙烯共混物通過過氧化物誘導的動態硫化進一步交聯顯示出形狀記憶行為。聚丙烯相可以固定臨時形狀,而EPDM相則充當形狀恢復的驅動力。EPDM/PP共混物具有通過添加丙烯酸鎂改性的界面,其形狀固定性約為90%,形狀恢復率約為92.5%。將聚乙烯或聚丙烯等熱塑性聚合物直接與熱塑性彈性體混合以獲得形狀記憶材料。此外,通過電子輻照交聯的聚乙烯/聚環辛烯共混物表現出優異的形狀記憶性能,應變固定性和應變恢復率為95-99% 。Maimaitiming等人報道了輻照交聯聚烯烴熱塑性彈性體/聚丙烯共混物TPE/PP的三重形狀記憶行為,觀察到82%和97%的形狀固定性,以及88%和94%的形狀恢復。基于乙烯-1-辛烯熱塑性彈性體(Engage 8440)和三元乙丙橡膠,研究了熱響應形狀記憶聚合物共混物,發現即使沒有交聯,EPDM/乙烯-1-辛烯共混物由于兩種聚合物之間的良好相容性而表現出形狀記憶行為。Le等人[39]報道稱,通過加入炭黑和使用交聯工藝,可以增強乙烯-1-辛烯(Engage 8200)/乙烯丙烯二烯彈性體EPDM共混物的形狀記憶行為。
經濟原因導致該行業需要制造具有附加功能的新材料, 進一步強調需要對生產后廢物進行再利用和回收使用過的產品, 越來越需要進行旨在獲得含有回收成分的產品的研究。負責任的制造商試圖*大限度地利用生產后產生的廢物,并為回收產品尋找新的應用領域。我們的研究證實,基于廢棄的三元乙丙橡膠和乙烯-1-辛烯熱塑性彈性體(TPE)可以獲得形狀記憶材料。為了研究形狀記憶效應,使用Engage 8411、8452和8180三種熱塑性彈性體以及EPDM橡膠絲制備*終材料, 混合物制備的混合方法較為簡單可能是在工業中實施這種方法的經濟優勢。深入分析了各種TPE/再生三元乙丙橡膠共混物的粘彈性能,討論了共混物的組成、其形態、機械性能和形狀記憶行為之間的相關性。總體而言,這項工作表明可以基于廢橡膠制備功能性聚合物材料,因此我們相信這種方法為橡膠廢料的商業應用開辟了新的前景,并為進一步研究“智能”形狀記憶再生材料奠定了基礎。
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