随着橡胶工业的发展，大量橡胶制品的生产和积累也带来了严重的环境污染问题，被称为"黑色污染"的废旧轮胎的回收和处理已成为世界性的难题。在众多废弃橡胶制品回收利用的方法中，生产胶粉是一种节能、经济、无环境污染的资源再利用方法。
　　胶粉可直接加工成型或与新橡胶并用做成各种橡胶制品；胶粉还可以和塑料并用，实现资源再生。
　　以胶粉增韧脆性塑料，不仅能充分发挥其橡胶特性，而且可与塑料粒料直接在螺杆挤出机中混炼。避免了块 状橡胶与粒状塑料加工工艺不同的问题，成型工艺简单。能耗较低，具有一定的经济效益和社会效益。本研究拟以精细胶粉(80目GRT80)与废旧苯乙烯类混杂塑料(WPS)共混，详细讨论了胶粉的改性及其对于所得复合材料体系拉伸强度、冲击强度等力学性能的影响。以期开发出具有一定使用价值的新型廉价复合材料，可用于生产板材、管材。制造家用电器的外壳以及玩具、光盘盒、衣架和文具等日用品等。
　　我国是世界上最大的家用电器生产国和消费国之一，而家电行业及工业配套的塑料零件一半以上是苯乙烯类塑料制品。随着家电产量的猛增和产品的不断更新，报废电器塑料部件的处理也成为重要课题。而且，我国还面临着国内苯乙烯类塑料产量不足，仍需大量进口的问题，因此，对于废旧苯乙烯类混杂塑料的合理回收利用颇具现实意义。
　　l 实验部分
　　1.1主要原料
　　废旧苯乙烯类混杂塑料(WPS．为Ps、HIPS和ABS的混合物，国外进口)，购自广东佛山新生塑料厂；80 目胶粉(GRT80，≈177um)，废旧轮胎胶冷冻法生产，广州华飞精细胶粉公司生产；De_Link再生剂．由北京迪联工业公司提供；抗氧剂(1010、DSTP)。广东省合成材料研究院提供；丁苯橡胶(SBR一1502)，吉化股份有限公司有机合成厂生产；羧基丁苯胶乳，购自广东新会市新辉化工厂；r-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(A-174)。上海耀华玻璃厂生产。
　　1.2复合材料试样的制备
　　胶粉在使用前先在80℃下干燥24h。按配方将废旧苯乙烯类混杂塑料、抗氧剂、胶粉(或改性胶粉)等在开炼机上混炼均匀出片。在平板硫化机上180℃．
　　10MPa下热压5Min，再在冷板硫化机上冷压10MiN,将得到的塑料板按标准制样，以备力学性能测试。
　　1.3 力学性能测试
　　复合材料无缺口冲击强度测试按GB 1043-79在xcj-4型简支梁冲击试验机上进行，拉伸性能测试按(GB 140-79在XL-250A型拉力试验机上进行。
　　1.4形态观察
　　拉伸试样断口在真空状态下镀膜．然后用Philips公司的XI-30FEG型扫描电镜观察，照相，加速电压为15kv。
　　2、结果与讨论
　　2.1 未改性GRT用量对GRT/WPS共混物力学性能的影响
　　未改性胶粉(80目)用量对(GRT/WPS复合材料力学性能的影响见表1。
　　由表1可见,未改性胶粉的加入会引起塑料基体的力学性能大幅度降低。
　　表1 未改性GRT用量对GRT/WPS共混物力学性能的影响

未改性胶粉用量/份	拉伸强度/MPa	无缺口冲击强度/(kJ/M3)
0	34.17	12.11
5	19.90	4.90
10	17.47	5.71
20	15.18	3.89

注：配方中WPS：100份；抗氧剂1010：0.1份；DLTP：0.2份；GRT为变量

　　传统的增韧理论认为影响橡胶增韧塑料效果的主要因素为橡胶粒子的尺寸、橡腔粒子的间距、橡胶相和塑料相结构及两相的结合力。要起到明显增韧作用．共混体系必须是微相分离的，且橡胶粒子的尺寸必须是微米级的，本实验所用胶粉是一种宏观橡胶粒子粒径(GRT80≈177um)远远大于增韧的最佳尺寸(1～3um)：而且胶粉颗粒为交联结构．妨碍了分子链的运动缠结，与塑料基体界面结合非常薄弱，应力集中很容易引起胶粉粒子宏观剥离，在较低的外力作用下即发生界面破坏，因此(GRT/WPS复合材料的力学性能很差。在其扫描电镜照片(图1所示)中，断面呈现明显的脆性断裂形貌，胶粉粒子宏观剥离所留下的孔洞清晰可见。
　　而复合材料的冲击强度随胶粉用量增加呈现先升后降的趋势，这可能是由于在胶粉用量较少时，随着橡胶粒子数目增多，粒子间距小，易产生多而短的银纹，银纹与粒子，银纹与银纹间相遇几率增多，易于终止．所以表现为韧性有所增加，但仍远远低于塑料基体的强度。而胶粉用量再增大，在塑料基体中分散程度降低。粒子间距过小。将导致大量银纹的产生，应变迅速转化为热能，加速材料的破坏。
　　基于以上原因，要提高胶粉/塑料共混材料的力学性能。可从两方面考虑：一方面对胶粉进行改性处理，如使胶粉部分脱硫来改善胶粉粒子的尺寸和结构；另一方面努力提高胶粉与塑料基体界面相容性，强化两相界面结合。使之能有效地传递应力。
　　2.2改性GRT用量对GRT/WPS共混物力学性能的影响
　　为了提高GRT/WPS共混材料的力学性能。采用不同改性剂对胶粉进行改性。研究了改性胶粉的用量对于复合材料体系拉伸强度、冲击强度等力学性能的影响。
　　2.2.1第一种改性GRT用量对GRT/WPS共混物力学性能的影响第一种改性胶粉的制备方法：以De-Link橡胶再生剂和SBR作为政性剂。将100份废胶粉在开炼机上翻炼5次混匀。然后按配方加入改性剂混炼均匀出片备用。温度控制在70℃以下。
　　表2第一种改性胶粉用量对GRT/WPS共混物力学性能的影响

改性剂：胶粉	改性胶粉用量/份	拉伸强度/MPa	无缺口冲击强度/(kJ/m2)
De-Link:GRT=3:100	5 10 20	30.05 27.78 23.53	13.43 13.01 9.02
SBR:GRT=1:5	5 10 20	25.72 21.03 18.94	14.79 12.87 10.13
De-Link:GRT=3:100 SBR:GRT=1:5	5 10 20	30.14 23.60 18.12	14.98 13.22 10.87

注：配方中WPS：100份；抗氧剂1010：0.1份；DLTP：0.2份；GRT为变量
　　对比表1和表2可看出，采用De-link橡胶再生剂使胶粉交联度降低和引入新的SBR胶料均可有效提高GRT/WPS复合材料的力学性能，且以两者并用效果为好。对于不同方法制备的改性胶粉，均为用量5份时复合材料的综合力学性能较好。如De-Link和SBR并用改性胶粉用量为5份时，所得GRT/WPS复合材料冲击强度较废塑料基体提高了23.7％，而拉伸强度为基体的88.2％；较之未改性GRT/WPS复合材料，冲击强度提高了2倍，拉伸强度提高了51.5％。
　　De-link橡胶再生剂是利用机械-化学方法使得硫化胶粉在机械的剪切作用下，发生化学反应。破坏s-s和s-0交联键，切断部分分子链，使其交联度和分子量降低，胶粉粒子细化。胶粉用量较少时，在塑料基体中能够得到较好分散，所以复合材料表现出较高的拉伸强度。随胶粉用量的增加，复合材料力学性能降低，可能是由于胶粉在塑料基体中分散不够好的缘故。
　　采用SBR对胶粉进行处理，一方面靠机械剪切作用使胶粉部分分子链断裂，胶粉粒子变小，同时在破碎的胶粉粒子表面包覆一层丁苯橡胶层，利用SBR与聚苯乙烯类塑料具有良好的相容性。促进胶粉在塑料基体中的分散和形成良好的界面粘结。从而赋予复合材料较高的冲击强度。但由于胶粉粒径较大。复合材料拉伸强度偏低。采用De-Link再生剂和SBR两者并用来改性胶粉效果更好。其扫描电镜照片如图2所小。在其放大6000倍的扫描电镜照片中可看到包覆了丁苯橡胶层的胶粉粒子粒径较大，镶嵌在塑料基体当中，与基体界面粘结良好；塑料基体断面裂纹互相交错，表明试样断裂时需要较高的能量。
　　2.2.2第二种改性GRT用量对GRT/WP5共混物力学性能的影响
　　第二种改性胶粉的制备方法：以特软羧基丁苯胶乳(苯乙烯含量为40％)、BPO(甲苯溶液)和偶联剂A-174(浓度为2％)作为改性剂，将100份废胶粉按配方用改性剂溶液浸润、无残余液体产生、先在鼓风干燥箱中80[左右烘去大部分水，再在110℃下烘1H。将干燥后产物在开炼机上混炼均匀出片备用。
　　由表3可以看出，以特软羧基丁苯胶乳(苯乙烯含量为40％)、BPO(甲苯溶液)和偶联剂A-174(浓度为2％)作为改性剂对胶粉进行预处理后，其对于废旧苯乙烯类混杂塑料基体的增韧效果最好。用量为5份时。冲击强度较废塑料基体提高了43.3％，而拉伸强度为基体的80.8％；较之未改性GRT/WPS复合材料，冲击强度提高了2.5倍，拉伸强度提高了38.7％。
　　表3第二种改性胶粉用量对GRT/WPS共混物力学性能的影响

改性剂	改性胶粉用量/份	拉伸强度/MPa	无缺口冲击强度/(kJ/M2)
羧基丁苯胶乳	5 10 20	30.69 26.36 20.86	11.01 9.89 7.55
羧基丁苯胶乳、BPO和A-174	5 10 20	27.61 19.80 18.31	17.35 16.01 14.17

　　注：配方中WPS：100份；抗氧剂1010：0.1份；GRT为变量
　　复合材料在受到外加载荷作用时，通常在界面造成应力集中，应力集中的部位将首先脱黏，进而引发新的应力集中，界面的逐步脱黏降低了界面的总承载能力。在材料的界面引人柔性层，可以松弛界面应力，使应力在界面均匀地传递，从而大幅度提高材料对冲击能量的吸收和分散能力，提高材料的冲击韧性。基于此，采用羧基丁苯胶乳，引发剂BPO和偶联剂A-174处理胶粉，在胶粉的表面包覆一层橡胶层。以提高界面承载能力。
　　在预处理过程中。各组分之间可发生较为复杂的化学作用。首先，偶联剂A-174可在胶粉中的炭黑表面形成化学键合。其次，在引发剂BPO作用下，丁苯胶乳、偶联剂A-174以及胶粉中残留双键位置均可产生活性自由基，不同自由基之间发生碰撞偶合，则在胶粉与表面覆盖的丁苯胶乳之间形成了牢固的化学键合。而丁苯橡胶层与聚苯乙烯混杂塑料基体间具有良好的相容性。因此，复合材料获得较好的冲击性能。从其SEM照片(如图3所示)可看到，细小的胶粉粒子均匀牢固地镶嵌在基体当中，粒径远小于SBR改性的胶粉粒径；试样断面有丝状撕裂和块状撕裂，表现出韧性断裂的特征。
　　图3 改性GRT/WPS复台材料的扫描电镜照片

　　3 结论
　　1)加入未经改性的胶粉引起废旧聚苯乙烯类混杂塑料基体的力学性能大幅度降低。随着胶粉用量的增加，冲击强度呈现先升后降的趋势，拉伸强度逐渐下降。
　　2)对于不同方法制备的改性胶粉，均为用量5份时复合材料的综合力学性能较好。其中，采用De-Link再生剂和SBR两者并用来改性胶粉，所得GRT/WPS复合材料的拉伸强度最高，为基体WPS的88.2％，较之未改性GRT/WPS提高了51.5％；羧基丁苯胶乳、引发剂BPO和偶联剂A-174并用来改性胶粉,所得GRT/WPS复合材料的冲击强度最高，比WPS基体提高了43.3％，比未改性GRT/WPS复合材料提高了2.5倍。