基于再生胶丝的智能TPE材料

　　橡胶和塑料制品的产量一直在快速增长，但与此同时，废弃物的产生量也在增加。橡胶是由弹性体交联而成的，由于其多用途的特性，在工业上得到了广泛的应用。然而，由于存在由所谓的交联系统产生的三维结构，使用通常用于热塑性材料的方法很难回收橡胶废料。橡胶废料的堆肥也是一个大问题，因为橡胶不可生物降解并且会危害环境。
　　乙烯-丙烯-二烯(EPDM)橡胶是*常用的合成橡胶之一，因为它对天气条件、热、氧气和臭氧的耐受性非常好。常见的EPDM废料回收方法是脱硫技术，该技术假定交联键被化学、热化学或微波化学过程部分破坏。上述方法的缺点是由于交联键和部分聚合物链断裂导致形成具有比原始弹性体更宽的分子量分布的支化大分子，因此它会导致脱硫材料的机械性能变差。此外，残留在废橡胶中的促进剂在废橡胶回收过程中也起着负面作用。在其他潜在的商业方法中，将橡胶产品机械碎片整理成小块(橡胶碎片)，类似于用于热塑性废料的机械回收，似乎是*有前途的。此外，证明EPDM橡胶碎片可以添加到其他聚合物或弹性体中。
　　机械再生三元乙丙橡胶与其他橡胶的不混溶性是导致共混物机械性能恶化的主要原因。众所周知，通过增强相间的相容性可以显著提高共混物的力学性能。纳比尔等人发现天然橡胶/EPDM/再生-EPDM共混物之间的有效相容性可以在添加炭黑并将EPDM/再生-EPDM预热至150°C后再与天然橡胶(NR)混合后产生。这种反应性加工方法使共混物的形态更均匀，交联密度更高，炭黑分散更好，从而提高了机械性能。预硫化和电子束辐照也被用来提高橡胶共混物与再生三元乙丙橡胶的相容性。还发现在使用双辊磨(两步法)与干橡胶混合之前，将研磨过的EPDM废料与天然橡胶胶乳混合，以改善回收的EPDM共混物的性能。在此，将研磨过的EPDM绝缘材料废料添加到乙烯-1-辛烯热塑性弹性体中, 结果产生了智能形状记忆材料。
　　形状记忆聚合物共混物属于智能材料(SM)类，因为它们能够检测和响应外部刺激，例如温度、光线，电场可以改变它们的性质，如形状、颜色、导电性。形状记忆聚合物(SMP)代表了一类有前途的智能材料SMP以预定义的方式将其形状从约束较少的形状更改为临时约束的形状，然后在外部刺激时再次恢复其原始形状。根据SMP响应的外部刺激，SMP可能分为不同的类别：热反应(温度相关)、化学反应(化学物质，例如水、乙醇)、PH相关、光敏(光相关)、电反应(电相关)或磁反应(磁场相关)。自1960年代以来，**种形状记忆聚合物材料是辐射交联聚乙烯(PE-X)，它以热缩管的形式在商业上使用。SMP已在多个领域得到应用，例如电缆和包装行业、医疗和汽车、智能纺织品和服装、电子产品的热收缩包装，传感器和执行器，高水蒸气渗透性材料，航天器中的自降解结构。
　　热反应智能聚合物材料是*流行的材料之一。热致效应的出现需要存在交联共价键、氢键或离子键，以及聚合物之间的物理分子间相互作用和在合适Ttrans温度下的相变(熔化)。程序化样品冷却过程中形成的结晶相可以有效地固定晶格中积累的变形和粘弹力。尽管软链段的玻璃化转变温度(Tg)或熔融温度(Tm)可以作为这些类型共混物的转变温度(Ttrans)，但熔融温度是优选的，因为它可以更好地确定共混物的形状恢复温度。在高温变形(T>Ttrans)时，材料转变为一种临时形状，其中链段解开并伸长，这种临时和休眠的形状可以通过冷却到转变温度以下(T<Ttrans)来固定。同样，触发更高的温度(T>Ttrans)可使材料恢复其原始形状,使用以下因素描述热诱导的SM行为：恢复率(RR)和形状固定性(F)。
　　目前，SMP的结构设计可以通过接枝、共聚或聚合物与橡胶的共混来形成互穿聚合物网络(IPN)，它们都旨在获得具有至少两种不同转变温度的多相材料。上述制备技术经常使用混合两种不混溶的聚合物，因为它是一种获得具有两相结构和形状记忆特性的混合物的有效、方便且经济的方法。
　　据报道，通过双辊混合制备的三元乙丙橡胶/聚丙烯三元乙丙橡胶/聚丙烯共混物通过过氧化物诱导的动态硫化进一步交联显示出形状记忆行为。聚丙烯相可以固定临时形状，而EPDM相则充当形状恢复的驱动力。EPDM/PP共混物具有通过添加丙烯酸镁改性的界面，其形状固定性约为90%，形状恢复率约为92.5%。将聚乙烯或聚丙烯等热塑性聚合物直接与热塑性弹性体混合以获得形状记忆材料。此外，通过电子辐照交联的聚乙烯/聚环辛烯共混物表现出优异的形状记忆性能，应变固定性和应变恢复率为95-99% 。Maimaitiming等人报道了辐照交联聚烯烃热塑性弹性体/聚丙烯共混物TPE/PP的三重形状记忆行为，观察到82%和97%的形状固定性，以及88%和94%的形状恢复。基于乙烯-1-辛烯热塑性弹性体(Engage 8440)和三元乙丙橡胶，研究了热响应形状记忆聚合物共混物，发现即使没有交联，EPDM/乙烯-1-辛烯共混物由于两种聚合物之间的良好相容性而表现出形状记忆行为。Le等人[39]报道称，通过加入炭黑和使用交联工艺，可以增强乙烯-1-辛烯（Engage 8200)/乙烯丙烯二烯弹性体EPDM共混物的形状记忆行为。
　　经济原因导致该行业需要制造具有附加功能的新材料, 进一步强调需要对生产后废物进行再利用和回收使用过的产品, 越来越需要进行旨在获得含有回收成分的产品的研究。负责任的制造商试图*大限度地利用生产后产生的废物，并为回收产品寻找新的应用领域。我们的研究证实，基于废弃的三元乙丙橡胶和乙烯-1-辛烯热塑性弹性体(TPE)可以获得形状记忆材料。为了研究形状记忆效应，使用Engage 8411、8452和8180三种热塑性弹性体以及EPDM橡胶丝制备*终材料, 混合物制备的混合方法较为简单可能是在工业中实施这种方法的经济优势。深入分析了各种TPE/再生三元乙丙橡胶共混物的粘弹性能，讨论了共混物的组成、其形态、机械性能和形状记忆行为之间的相关性。总体而言，这项工作表明可以基于废橡胶制备功能性聚合物材料，因此我们相信这种方法为橡胶废料的商业应用开辟了新的前景，并为进一步研究“智能”形状记忆再生材料奠定了基础。