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橡胶制品因其优良的熵弹性被广泛应用于各个行业,随着其使用量的增多,橡胶制品废弃物也出现了激增;然而由于橡胶制品在加工过程中大多经过硫化工艺成型且采用炭黑补强,形成了稳定的三维网状结构,因而难以熔化或溶解,故废旧橡胶制品难以被有效回收利用。高分子力化学是建立在高分子化学与力学基础上的交叉学科,主要是利用物理方法解决高分子材料制备和加工中的化学问题(如力活化、力降解、力合成等)。本文采用力化学法再生废轮胎胶粉,先利用再生试剂及高温高压溶胀活化废胶粉,然后对处理过后的胶粉辅以剪切力场作用,从而实现废旧橡胶的断键再生。研究了活化再生过程中废胶粉与再生助剂的配比,发现再生剂三乙烯四胺用量为4份时,再生效果最好;同时研究了再生反应中的工艺参数对再生效果的影响,发现开炼过程中的剪切作用较密炼作用对再生效果的影响更优,最佳活化再生反应条件为:反应温度220℃,反应时间2.5h;最佳力化学作用条件为:开炼温度70℃,开炼时间10min。同时利用响应面法分析再生反应过程中各工艺参数之间的协同作用,预测并验证了最佳的再生反应工艺条件。利用红外光谱(FTIR)和凝胶渗透色谱(GPC)等仪器分析了再生胶的微观结构,发现再生过程主要破坏了含硫的交联键并较大程度上保持了橡胶主链的完整;利用X射线光电子能谱(XPS)和EDS(能谱)分析再生前后橡胶表面元素的变化,发现C元素基本不变,S元素含量较大幅下降而O元素含量略微上升,说明再生过程破坏了废橡胶中的交联网络,部分硫交联键在反应后生成含硫化合物脱离出橡胶分子链,而部分断键生成的自由基与空气中的氧结合。再生胶的溶胀行为分析与热失重分析说明废胶粉中致密的网络结构已被破坏,产生了大量柔性橡胶主链,通过扫描电镜图(SEM)也可看到,经过再生反应后橡胶由原来的刚性粒状物质变成了相互粘结的塑性状物质。采用盘式硫化仪和旋转流变仪对再生胶的硫化性能进行研究,并采用S型曲线与再生胶硫化曲线进行拟合;研究发现再生胶中参与交联部分可能为硫自由基组分(较少)与不饱和碳键(较多)组分,硫磺及硫化助剂能更好地促进其硫化效果,硫化试样力学性能较好。