پلیمرشدن پیوندی استیرن بر لاستیک تایر آسیاب‌شده

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

تبریز، دانشگاه صنعتی سهند، دانشکده مهندسی پلیمر

10.22063/jipst.2025.35702.2389

چکیده

فرضیه: اصلی‌ترین راه بازیافت تایرهای فرسوده، آسیاب آن‌ها به ذرات ریز و سپس اختلاط با زمینه‌های مختلف به‌منظور بهبود خواص آن‌هاست. به‌عنوان مثال، از این لاستیک تایر آسیاب‌شده (GTR)، می‌توان برای بهبود مقاومت ضربه پلیمرهای شکننده مانند پلی‌استیرن (PS) استفاده کرد. در این راستا، برهم‌کنش ضعیف میان دو جزء ممکن است، به کاهش خواص مکانیکی منجر شود. پیوند پلیمر زمینه بر GTR، یکی از روش‌های موفق اصلاح لاستیک است که از مزیتی منحصر به‌فرد: امکان انتخاب نوع پیوند بر اساس پلیمر زمینه برخوردار است. به‌عنوان مثال، می‌توان از پیوند پلی‌استیرن بر سطح GTR (PS-g-GTR)، برای آلیاژ PS/GTR به‌عنوان سازگارکننده استفاده کرد.
روش‌ها: در این پژوهش، با استفاده از پلیمرشدن در جای مونومر استیرن در مجاورت GTR در دو محیط توده و محلولی، PS-g-GTR سنتز شد. تغییرات درصد تبدیل مونومر و بازده پیوند با افزایش دما در سنتز توده و با افزایش مقدار شروع‌کننده در سنتز محلولی بررسی شد.
یافته‌ها: بیشترین بازده پیوند (57%) و درجه پیوند (247%) در پلیمر شدن محلولی در دمای °90 با نسبت درصد مولی شروع‌کننده به مونومر 1و نسبت درصد وزنی GTR به مونومر 13 حاصل شد. مقایسه طیف زیرقرمز تبدیل فوریه (FT-IR) برای GTR و PS-g-GTR، ظهور قله‌های مربوط به حلقه بنزن را پس از پیوندخوردن به‌وضوح نشان داد. بر اساس جرم باقی‌مانده در آزمون گرماوزن‌سنجی (TGA)، پلیمر پیوندی سنتزشده دارای 56% وزنی پلی‌استیرن بود. با محاسبه مقیاس طولی ناحیه بازآرایی هماهنگ (CRR) در دمای گذار شیشه‌ای بر اساس آزمون گرماسنجی تفاضلی پویشی (DSC)، وزن مولکولی زنجیرهای پیوندخورده بیشتر از 104g/mol تخمین زده شد. به‌نظر می‌رسد، این پلیمر پیوندی بتواند با ایجاد سازگاری میان پلی‌استیرن و GTR، باعث بهبود شایان توجه مقاومت ضربه‌ای PS شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Graft Polymerization of Styrene onto Ground Tire Rubber

نویسندگان [English]

  • Mina Alirezazadeh
  • Zahra Khoubi-Arani
  • Mina Alizadehaghdam
Faculty of Polymer Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz,, Iran
چکیده [English]

Hypothesis: The primary method for recycling waste tires is grinding them into fine particles and then mixing them with various matrices to improve their properties. For example, ground tire rubber (GTR) can be used to enhance the impact resistance of brittle polymers such as polystyrene (PS). However, weak interactions between the two components may lead to a decline in mechanical properties. Polymer grafting onto GTR is a successful method for rubber modification. The unique advantage is the graft polymer can be selected based on the matrix polymer. Namely, polystyrene grafted onto the surface of GTR, PS-g-GTR, can be used as a compatibilizer for the PS/GTR blend.
Methods: In this study, styrene monomer was in-situ polymerized in the presence of GTR to synthesize PS-g-GTR in bulk and solution environments. The variation in monomer conversion and grafting efficiency was investigated by increasing the temperature in bulk polymerization and increasing the initiator concentration in solution polymerization.
Findings: The highest grafting efficiency (57%) and grafting degree (247%) were achieved in solution polymerization at 90 °C, with a molar ratio of initiator to monomer equal to 1% and a weight percentage of GTR to monomer equal to 13. A comparison of Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) spectra for GTR and PS-g-GTR clearly showed the appearance of peaks corresponding to benzene rings after grafting. Based on thermogravimetric analysis (TGA), the synthesized PS-g-GTR contained 56% polystyrene by weight. By calculating the cooperatively rearranging region (CRR) length scale at the glass transition temperature using differential scanning calorimetry (DSC), the molecular weight of the grafted chains was estimated to be greater than 104 g mol-1. This graft polymer appears to significantly improve the impact resistance of PS by enhancing compatibility between polystyrene and GTR.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Recycling
  • Waste rubber
  • Graft polymerization
  • Polystyrene
  • Compatibility