脱硫 Ground Tire Rubber 与再生聚氨酯的界面共交联：提升材料的机械性能与减震效果

《Polymer》：Interfacial Co-Crosslinking of Devulcanized Ground Tire Rubber and Recycled Polyurethane Towards Enhanced Mechanical and Damping Properties

废轮胎橡胶和废聚氨酯通过固态剪切与微波协同处理实现可控脱硫化及超细粉碎，改性聚氨酯表面接枝丙烯酸后与脱硫化橡胶粉经硫介导界面共交联，复合材料的拉伸强度提升199%，断裂韧性达1414.46 MJ/m3，水接触角增至106.1°，形成高效环保的聚合物再生体系

　　本研究聚焦于废轮胎橡胶（WTR）和废聚氨酯弹性体（WPU）的回收与再利用问题。这两种材料因其复杂的化学结构和高度交联的特性，长期以来被视为难以处理的聚合物废弃物。传统的处理方式如填埋和焚烧不仅对环境造成严重负担，而且资源利用率低。因此，寻找一种既能有效回收这些材料，又能提升其性能的创新方法显得尤为重要。

研究团队提出了一种综合性的固态剪切与微波处理技术，旨在实现废轮胎橡胶的超细粉碎以及可控的去交联处理。这一过程的关键在于通过物理手段破坏材料内部的交联网络，使其恢复一定的可加工性，同时保持其主链结构的完整性。此外，对于废聚氨酯弹性体，研究采用了热处理方式部分解除其交联结构，并通过丙烯酸的接枝改性引入新的表面功能基团，以增强其与去交联橡胶粉之间的界面相互作用。

通过上述处理方法，研究成功地实现了废轮胎橡胶粉（DRP）与改性聚氨酯（M-UPU）之间的界面共交联。这种共交联结构不仅提高了两者的相容性，还显著改善了复合材料的整体性能。实验结果显示，复合材料的拉伸强度提高了199%，从2.15 MPa提升至6.42 MPa；断裂韧性更是增长了687%，从179.76 MJ/m3提升至1414.46 MJ/m3；在常温下的阻尼性能也有所提升，tan δ值从0.41增加到0.45；同时，材料的疏水性显著增强，水接触角从80.2°提升至106.1°。这些性能的提升表明，该方法不仅在材料回收方面具有可行性，还能在实际应用中带来显著的效益。

废轮胎橡胶和废聚氨酯弹性体的回收再利用在多个领域都具有广阔的应用前景。例如，在塑料增强领域，橡胶粉可以作为增韧剂，提高材料的抗冲击性能；在沥青和混凝土改性方面，橡胶粉的引入可以改善材料的弹性、抗裂性和耐久性；在低成本橡胶制品制造中，回收材料可以降低生产成本；在轻质建筑材料中，回收材料的使用有助于减轻材料重量，提高建筑结构的性能。此外，研究还表明，通过引入回收炭黑（PCB），可以进一步优化橡胶粉的粉碎和去交联效果，提升复合材料的性能。

该研究的意义在于，它提供了一种既环保又高效的策略，用于处理大规模的交联聚合物废弃物。通过结合固态剪切与微波处理技术，研究人员不仅能够实现材料的高效回收，还能通过化学改性增强其性能，使其适用于更广泛的工业场景。这种方法避免了传统处理方式带来的二次污染问题，同时提高了资源的循环利用率，为可持续发展提供了新的思路。

值得注意的是，尽管目前的研究已经取得了显著成果，但仍然存在一些挑战和改进空间。例如，如何进一步提高去交联过程的效率，如何在不破坏材料主链结构的前提下实现更彻底的交联网络破坏，以及如何优化复合材料的界面相互作用以实现更优异的性能，都是未来研究需要关注的方向。此外，该方法在大规模工业应用中的可行性和经济性也需要进一步评估。

为了确保处理过程的可控性和稳定性，研究人员对材料的粉碎和去交联过程进行了系统性的研究。实验结果表明，通过适当的处理参数调整，可以有效控制材料的粉碎程度和去交联水平。同时，回收炭黑的引入不仅提高了处理效率，还对材料的性能产生了积极影响。这表明，通过合理设计处理流程，可以实现对复杂材料结构的精确调控。

在实际应用中，这种复合材料的优异性能使其在多个领域具有潜在价值。例如，在汽车工业中，可以用于制造具有更高强度和耐久性的零部件；在建筑行业，可以用于改进沥青和混凝土的性能，提高道路和基础设施的使用寿命；在环保领域，可以用于开发新型的可降解材料，减少对环境的污染。此外，这种材料还可能在医疗、电子、航空航天等高科技领域找到新的应用机会。

该研究的另一个重要方面是其对环境的影响评估。通过采用固态剪切与微波处理技术，研究人员成功地减少了传统处理方式带来的环境污染。这种方法不仅避免了焚烧和填埋带来的有害气体排放和土地占用问题，还通过化学改性提升了材料的附加值，使其能够被重新利用。这种“从废料到资源”的转变，符合当前可持续发展的理念，具有重要的现实意义。

在材料科学领域，界面相互作用是决定复合材料性能的关键因素之一。本研究通过引入硫基交联，有效增强了DRP与M-UPU之间的界面结合力，从而提高了复合材料的整体性能。这一发现为后续的材料设计和改性提供了新的思路，即通过界面调控手段来优化复合材料的性能。未来的研究可以进一步探索其他类型的交联方式，以及如何通过不同的改性策略来实现更广泛的性能提升。

本研究还强调了跨学科合作的重要性。在处理复杂材料的过程中，需要结合材料科学、化学工程、环境科学等多个领域的知识和技术。通过这种跨学科的合作，研究人员能够更全面地理解材料的结构和性能，并开发出更加高效和环保的处理方法。此外，研究还涉及了材料的表征和性能测试，包括微观结构分析、力学性能测试、热稳定性分析等，为材料的综合评价提供了科学依据。

总的来说，这项研究为废轮胎橡胶和废聚氨酯弹性体的回收再利用提供了一种可行的解决方案。通过结合物理和化学处理手段，研究人员成功地实现了材料的高效回收和性能提升，为可持续发展和资源循环利用开辟了新的路径。未来的研究可以进一步探索该方法在不同材料体系中的适用性，并尝试将其推广到其他类型的交联聚合物废弃物处理中，以实现更广泛的应用和更大的环境效益。