回收轮胎橡胶增强热塑性聚氨酯复合材料的机械性能与生态效率 开放获取

《Environmental Science: Advances》：Mechanical performance and eco-efficiency of thermoplastic polyurethane composites reinforced with recycled tire rubberOpen Access

　　

报废轮胎的堆积构成了重大的环境挑战，因为高价值回收途径仍然十分有限。本研究采用 3 × 3 析因设计，对含有胶粉（CR）的热塑性聚氨酯（TPU）复合材料进行了研究，其中粒子尺寸为 177–840 μm，CR 含量为 10–25 wt.%。与纯 TPU 相比，CR 提高了刚度和邵氏 A 硬度，而较高的含量通常会降低屈服应力、屈服伸长率、撕裂性能和耐磨性。在 20 wt.% CR 的配方中，TPU80–CR20–500 表现出较为均衡的力学响应：杨氏模量从 1.78 增加到 4.77 MPa（+168%），邵氏 A 硬度从 67.6 提高到 70.0（+3.6%），而屈服应力和伸长率分别从 14.54 下降到 4.92 MPa（?66.2%）以及从 1234% 下降到 587%（?52.4%）。TPU90–CR10–840 在所有复合材料中磨损损失最低，且具有最高的耐久性因子（DF = 1.59）。扫描电子显微镜（SEM）定性地将这些差异归因于与粒子尺寸相关的分散性、界面缺陷以及粒子脱粘。与传统的 TPU–炭黑体系相比，在 25 wt.% CR 时碳足迹从 6.59 下降到 5.28 kg CO?-eq/kg，但耐久性的损失限制了最大化回收含量的效益。因此，TPU90–CR10–840 实现了最高的耐久性调整后的生态效率（EEI = 0.261），而 TPU80–CR20–500 则以相对均衡的力学性能提供了更高的回收橡胶含量。这些结果表明，在循环式 TPU–CR 设计中，应同时考虑回收含量、性能、耐久性和环境影响。

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? 2026 作者。由英国皇家化学学会出版

2026

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