从轮胎和塑料废弃物中回收的炭黑在EPDM配方中的比较评估，用于汽车密封应用

《Polymer Engineering & Science》：Comparative Evaluation of Recovered Carbon Blacks From Tire and Plastic Wastes in EPDM Formulations for Automotive Sealing Applications

　　摘要：乙烯-丙烯-二烯（EPDM）橡胶化合物广泛使用炭黑（CB）作为主要增强填料。然而，传统炉法炭黑所带来的环境负担促使人们寻找更可持续的替代品。通过聚合物废料热解制备的回收炭黑（rCB）是一种潜在的替代品，尽管其物理化学性质受到原料来源的显著影响——这种关系在汽车密封应用领域尚未得到充分理解。在本研究中，比较了来自两种不同废料来源（废旧轮胎（ELT）和塑料废料（PW）的rCB作为EPDM配方中商业炭黑的部分替代品（0%–40%）的性能。这些化合物在流变行为、硫化特性、动态粘弹性响应、机械性能、热稳定性和形态学方面进行了评估。研究结果阐明了原料来源如何影响填料特性和与化合物性能相关的增强效率。结果表明，ELT-rCB具有更高的表面活性（IAN：113 mg I2/g）和适中的灰分含量（约20%），其增强效率和硫化行为更接近商业炭黑；而PW-rCB则具有较低的聚集结构（OAN：58 mL/100 g）和较高的无机残留物含量（约38%），作为增强填料的性能较差，并导致粘弹性响应发生明显变化。两种类型的rCB在替代比例达到20%时均能提供满意的机械性能、加工性能和硫化效果，超过这一比例后性能会受到影响。总体而言，这些发现揭示了不同原料来源的性能差异及实际应用限制，为根据特定要求选择可持续EPDM化合物中的rCB来源提供了实用指导。研究重点介绍了填充有ELT和PW来源回收炭黑的EPDM化合物。原料来源决定了rCB的结构、表面化学性质和灰分含量。两种类型的rCB在替代比例达到20%时均不会导致性能下降。rCB在汽车密封应用中展示了作为可持续替代品的潜力。此外，还探讨了ELT/PW-rCB在EPDM橡胶中的循环经济潜力。 利益冲突：作者声明没有利益冲突。 数据可用性声明：可根据要求提供相关数据。 参考标准： ASTM D1646，橡胶的标准测试方法——粘度、应力松弛和预硫化特性（Mooney法）。 Google Scholar ASTM D2414，炭黑的标准测试方法——油吸收值（OAN）。 Google Scholar ASTM D1510，炭黑的标准测试方法——碘吸附值。 Google Scholar ASTM D6204，橡胶的标准测试方法——使用无转子剪切流变仪测量流变性能（RPA法）。 Google Scholar ASTM D395（方法B），橡胶性能的标准测试方法——压缩永久变形。 Google Scholar ISO 34-1，硫化或热塑性橡胶——撕裂强度的测定——第1部分：裤状、角度和新月形试样。 Google Scholar ISO 37，硫化或热塑性橡胶——拉伸应力-应变性能的测定。 Google Scholar ISO 48-4，硫化或热塑性橡胶——硬度的测定——第4部分：使用邵氏硬度计的压痕硬度法。 Google Scholar ISO 188，硫化或热塑性橡胶——加速老化和耐热性测试。 Google Scholar ISO 4662，硫化或热塑性橡胶——回弹弹性的测定。