反应型增容剂对GTR/HDPE热塑性硫化胶协同增容效果的研究

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本文利用废旧轮胎胶粉(GTR)与高密度聚乙烯(HDPE)通过动态硫化制备热塑性硫化胶。GTR主要成分为天然橡胶和丁苯橡胶,GTR表面具有羟基和羧基等活化官能团,通过添加热塑性酚醛树脂(HY-2045)、PE-g-MAH、甲基丙烯酸缩水甘油脂(GMA)三种反应型增容剂协同作用于GTR与HDPE共混体系的相界面,在两相界面处形成强的相互作用,力求制备出高性能的热塑性硫化胶,实现废旧轮胎胶粉的循环利用。以DCP为引发剂,利用PE-g-MAH和GMA的协同增容作用制备GTR/HDPE热塑性硫化胶。PE-g-MAH中的HDPE与HDPE属于相容体系,MAH能与GTR表面的羟基进行开环成酯反应;GMA上的碳碳双键能与HDPE分子链进行自由基反应,环氧基团能与GTR表面的羧基进行开环成酯反应;两种增容剂分别利用GTR表面具有的羟基和羧基,改善了GTR与HDPE两相界面。利用力学性能测试、傅立叶红外光谱、SEM和DSC研究了在固定PE-g-MAH的含量的前提下,GMA的含量对GTR/HDPE热塑性硫化胶性能的影响规律。结果表明:添加60 phr GTR、30 phr HDPE、10 phr PE-g-MAH、0.5 phr GMA和0.4 phr DCP制备的热塑性硫化胶,拉伸强度能达到12.82 MPa,撕裂强度能达到82.08 k N/m,断裂伸长率能达到341.61%。在两种相容剂的协同作用下,GTR/HDPE热塑性硫化胶的界面粘结良好。SEM显示改性后的热塑性硫化胶GTR和HDPE两相分布更加均匀,断面因界面层形成出现大量白色纤维状物质;DSC结果显示GMA的含量增加会使HDPE相的结晶度降低,影响热塑性硫化胶的机械力学性能。以DCP为引发剂,利用PE-g-MAH和HY-2045的协同增容作用制备GTR/HDPE热塑性硫化胶。PE-g-MAH中的HDPE与HDPE属于相容体系,MAH能与GTR表面的羟基进行开环成酯反应;HY-2045在无催化剂的作用下能够交联天然橡胶,分子链上的羟甲基和酚羟基通过形成邻亚甲基醌类中间体最终形成氧杂萘满环与HDPE形成接枝物;两种增容剂分别利用GTR具有的羟基和天然橡胶组分,改善了GTR和HDPE两相界面。利用凝胶含量测试、力学性能测试、SEM和DSC研究了在固定PE-g-MAH的含量的前提下,HY-2045的含量对GTR/HDPE热塑性硫化胶性能的影响规律。结果表明:添加60 phr GTR、30 phr HDPE、10 phr PE-g-MAH、4 phr HY-2045和0.4 phr DCP制备的热塑性硫化胶拉伸强度能达到18.47 MPa,撕裂强度能达到88.01 k N/m,断裂伸长率能达到264.70%。在两种相容剂的作用下,GTR/HDPE热塑性硫化胶的界面粘结良好。SEM显示改性后的热塑性硫化胶断面产生较大的塑性变形,少量或过量的增容剂会影响界面层的形成;DSC结果显示热塑性硫化胶的熔融焓变和结晶度受HY-2045的含量变化的影响较小。以DCP为引发剂,利用GMA和HY-2045的协同增容作用制备GTR/HDPE热塑性硫化胶。GMA上的碳碳双键能与HDPE分子链进行自由基反应,环氧基团能与GTR表面的羧基进行开环成酯反应;HY-2045在无催化剂的作用下能够交联天然橡胶,分子链上的羟甲基和酚羟基通过形成邻亚甲基醌类中间体最终形成氧杂萘满环与HDPE形成接枝物,两种增容剂分别利用GTR具有的羧基和天然橡胶组分,改善了GTR和HDPE两相界面。利用凝胶含量测试、力学性能测试、SEM和DSC研究了在固定GMA的含量的前提下,HY-2045的含量对GTR/HDPE热塑性硫化胶性能的影响规律。结果表明:添加60 phr GTR、40 phr HDPE、0.75 phr GMA、3.5 phr HY-2045和0.4 phr DCP制备的热塑性硫化胶,拉伸强度能达到20.24 MPa,撕裂强度能达到94.30 k N/m,断裂伸长率能达到184.18%。在两种相容剂的作用下,GTR/HDPE热塑性硫化胶的界面粘结良好。SEM显示断面产生大量塑性变形,产生大量白色纤维状物质,GTR和HDPE相会形成稳定的界面层;DSC显示GMA和HY-2045协同增容对热塑性硫化胶的结晶性能影响不明显,结晶度和熔融焓变基本不随HY-2045含量变化而变化。
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