احياي زيستي لاستيك بازيافتي و اثر آن بر خواص مكانيكي محصولات ولكانش لاستيك نو

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

امروزه به‌ دليل مسايل زيست‌محيطي، بازيافت و احياي لاستيك و تاير اهميت زيادي پيدا كرده ‌است. روش‌هاي مختلفي براي احيا يا گوگردزدايي از لاستيك وجود دارد. از روش‌هايي كه در آن گوگردزدايي از لاستيك بدون تخريب ساختار پليمري آن، انجام مي‌شود، روش‌هاي زيستي است. در اين پژوهش، قابليت و امكان استفاده از باكتري گرمادوست اكسنده گوگرد، اسيديانوس بريرلي، براي اين منظور مطالعه شد. براي سم‌زدايي، ابتدا پودر لاستيك فرسوده با حلال‌هاي آلي شسته شد. سپس، در شرايط بهينه كه براي رشد مناسب ميكروارگانيسم به كمك نرم‌افزار معين شده بود، فرايند گوگردزدايي از لاستيك در دو راكتور زيستي يكي حاوي ميكروارگانيسم و ديگري با شرايط يكسان، ولي فاقد ميكروارگانيسم انجام شد. براي حصول اطمينان از انجام فرايند گوگردزدايي، از پودر حاصل از زيست‌عمل‌آوري در راكتور، طيف زيرقرمز تبديل فوريه و تصاوير ميكروسكوپ الكتروني تهيه شد. نتايج اين آزمون‌ها حاكي از وجود تغييرات سطحي در پودر لاستيك و كاهش پيوندهاي گوگردي بود. نمونه‌هاي حاصل از راكتورهاي زيستي، با و بدون وجود باكتري و نيز پودر لاستيك فرايند نشده، با لاستيك استيرن - بوتادي‌ان بكر آميزه‌سازي ‌شد. خواص كششي و استحكام آميزه‌هاي پخت شده با آزمون كشش تك‌جهتي و نيز برهم‌كنش‌هاي پودر با ماتريس لاستيكي، با آزمون ديناميكي مكانيكي - گرمايي بررسي شد. اثر ميكروارگانيسم در افزايش برهم‌كنش پودر لاستيك اصلاح شده و ماتريس لاستيكي نو با تحليل ديناميكي مكانيكي- گرمايي مشاهده شد، اما بهبود قابل توجهي در خواص مكانيكي آميزه‌هاي حاوي پودر اصلاح شده به‌وسيله اسيديانوس بريرلي نسبت به ساير نمونه‌ها ديده نشد. كم‌بودن مقدار گوگرد، پيوند شيميايي گوگرد در لاستيك و عدم قابليت اسيديانوس بريرلي در شكست پيوندهاي شيميايي مي‌تواند از دلايل احياي ناكافي ‌باشد.

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.