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采用在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,高分子溶胀剂种类及过氧化物添加剂品种对轮胎胶脱硫共混物(DGTR/EPDM)的凝胶含量、溶液特性粘数、溶胶分子链结构及再硫化材料力学性能的影响。试验的结果表明:
1.熔融挤出脱硫反应过程中双螺杆挤出机的高剪切应力可引发脱硫共混物中轮胎胶交联网络的断链反应和氧化降解作用,引起脱硫共混物中凝胶含量的明显减少、溶胶中天然橡胶成分和丁苯橡胶成分的明显增加和溶胶特性粘数的明显下降,引起脱硫共混物溶胶分子链中含氧基团和亚砜基团的明显增加,双螺杆挤出机的螺杆转速越快,挤出反应温度越高,则这种断链反应和氧化降解作用即越明显。
2.当采用EPDM3745为溶胀剂时,脱硫共混物的凝胶粒子尺寸及其溶胶分子链中的双键含量对再硫化材料的力学性能具有较大影响。随脱硫反应螺杆转速或挤出反应温度的增加,所得脱硫共混物共混丁苯橡胶再硫化材料中未脱硫的凝胶颗粒尺寸明显减小。在最佳脱硫反应条件(250℃和1000 r/min)下,所得脱硫共混物共混丁苯橡胶再硫化材料SBR/DGTR/EPDM(70/24/6)的拉伸强度和断裂伸长率分别达到19.5 MPa和382.4%。
3.聚合物型溶胀剂的分子链结构及其热机械稳定性能至关重要,采用具有较高门尼粘度的热塑性弹性体作为聚合物溶胀剂,可获得具有较高分子质量的脱硫共混物溶胶,和较好力学性能的脱硫共混物共混丁苯橡胶再硫化材料。
4.在熔融挤出脱硫反应过程中添加有机过氧化物具有增进氧化降解和促进脱硫反应的作用,可在相对较低的反应温度和螺杆转速条件下实现有效脱硫反应,并引起脱硫共混物共混丁苯橡胶再硫化材料的力学性能的显著增大。当选择过氧化物B为脱硫助剂并在210℃和600r/min的条件下进行脱硫反应时,所得脱硫共混物共混丁苯橡胶再硫化材料的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度分别为21.6MPa、446.3%和41.4kN/m,分别达到了丁苯橡胶生胶混炼胶硫化材料的90%、126.0%和97.2%。