احیای زیستی لاستیک بازیافتی و اثر آن بر خواص مکانیکی لاستیک ولکانش شده نو

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی شیمی، گروه مهندسی پلیمر، صندوق پستی 114-14115

2 تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده مهندسی شیمی، گروه مهندسی بیوتکنولوژی، صندوق پستی 114-14115

چکیده

امروزه به­ دلیل مسائل زیست­ محیطی، احیای لاستیک و تایر اهمیت زیادی پیدا کرده ­است. روش­ های مختلفی برای بازیابی یا گوگردزدایی از لاستیک وجود دارد.  از  روش­ هایی که در آن گوگردزدایی از لاستیک بدون تخریب ساختار پلیمری آن، انجام می­ شود، روش ­های زیستی است. در این پژوهش، قابلیت و امکان استفاده از باکتری گرمادوست اکسنده گوگرد، اسیدیانوس بریرلی، برای این منظور مطالعه شد. برای سم ­زدایی، ابتدا پودر لاستیک فرسوده با حلال­ های آلی شسته شد. سپس، در شرایط بهینه که برای رشد مناسب میکروارگانیسم به کمک نرم ­افزار معین شده بود، فرایند گوگردزدایی از لاستیک در دو راکتور زیستی یکی حاوی میکروارگانیسم و دیگری با شرایط یکسان ولی فاقد میکروارگانیسم انجام شد. برای حصول اطمینان از انجام فرایند گوگردزدایی، از پودر حاصل از زیست­ عمل ­آوری در راکتور، طیف زیرقرمز تبدیل فوریه و تصاویر میکروسکوپ الکترونی تهیه شد. نتایج این آزمون­ ها حاکی از وجود تغییرات سطحی در پودر لاستیک و کاهش پیوندهای گوگردی بود. نمونه ­های حاصل از راکتورهای زیستی، با و بدون وجود باکتری و نیز پودر لاستیک فرایند نشده، با لاستیک استیرن بوتادی­ ان نو آمیزه ­سازی ­شد. خواص کششی و استحکام آمیزه­ های پخت شده با آزمون کشش تک جهتی و نیز برهم­ کنش­ های پودر با ماتریس لاستیکی، با آزمون دینامیکی- مکانیکی- گرمایی بررسی شد. اگرچه اثر میکروارگانیسم در افزایش برهم­ کنش پودر لاستیک اصلاح شده و ماتریس لاستیکی نو با تحلیل دینامیکی- مکانیکی- گرمایی مشاهده شد. اما بهبود قابل توجهی در خواص مکانیکی آمیزه­ های حاوی پودر اصلاح شده به­ وسیله اسیدیانوس بریرلی نسبت به سایر نمونه­ ها دیده نشد. کم ­بودن مقدار گوگرد، پیوند شیمیایی گوگرد در لاستیک و عدم قابلیت اسیدیانوس بریرلی در شکست پیوندهای شیمیایی می تواند از دلایل بازیابی ناکافی ­باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Biological Reclaiming of Recycled Rubber and Its Effect on Mechanical Properties of New Rubber Vulcanizates

نویسندگان [English]

  • Maryam Mansourirad 1
  • Mehdi Razzaghi Kashani 1
  • Seyed Mohammad Mousavi 2
1 Polymer Engineering Department, Faculty of Chemical Engineering, Tarbiat Modares University, P.O. Box: 14115-114, Tehran, Iran
2 Biotechnology Engineering Department; Faculty of Chemical Engineering, Tarbiat Modares University, P.O. Box: 14115-114, Tehran, Iran
چکیده [English]

Nowadays, due to environmental concerns, there has been great attention to recycling and reclaiming of tires. Different methods have been used for reclaiming or desulfurization of rubber. One of these methods, in which desulfurization of rubber happens with no damage to the polymer structure, is desulfurization by biological microorganisms. In this research the application and performance of thermophilic and sulfur oxidizing bacteria, Acidianus brierleyi for this purpose was investigated. Ground tire rubber was detoxified with organic solvents, and the optimum conditions for growing microorganisms in the existence of rubber powder in the shaker flasks were determined. In order to accelerate the process, the suitable conditions for growth of bacteria and desulfurization in the bioreactor were adopted. Fourier transfer infrared spectroscopy and scanning electron microscopy were employed to characterize desulfurization of bio-treated powder from bioreactor. The results indicated that morphological changes on powder surface and reduction of sulfur bonds have occurred. Samples from bioreactors, with and without bacteria and also untreated rubber powder were compounded with virgin styrene butadiene rubber. Tensile and dynamic properties were investigated using uni-direction tensile test and dynamic-mechanical-thermal analysis, respectively. Although some differences in dynamic-mechanical-thermal properties of samples pointed to stronger interaction between rubber matrix and treated rubber powder, no significant improvements in the mechanical properties of vulcanizates containing A.brierleyi-treated powder were observed. Low concentration of sulfur in rubber vulcanizates, chemical bonds of sulfur, and low efficiency of A. brierleyi in breaking sulfur bonds and reclaiming rubber were considered as the reasons for low efficiency of this treatment process.

کلیدواژه‌ها [English]

  • rubber recycling
  • de-vulcanization
  • biological desulfurization
  • acidianus brierleyi
  • waste tire powder