Ултразвуково Получаване на усилена каучукова
- Подсилени гуми показват по-висока якост на опън, удължение, устойчивост на износване и по-добра устойчивост на стареене.
- Пълнители като сажди (например, CNTs, MWNTs), графен, или силициев диоксид трябва да бъде хомогенно диспергирани в матрица за осигуряване на желаните свойства на материала.
- Силови ултразвук дава най-високо качество разпределение на монодисперсни наночастици с високо подсилващи свойства.
Ултразвуков дисперсия
Ultrasonication е широко използван за диспергиране нано материали като монодисперсен наночастици и нанотръби, тъй като ултразвук подобрява разделяне и функционализиране на частиците и тръби значително.
Ултразвукова разпръскване оборудване създава кавитация и високи сили на срязване, за да разрушат, деагломерират, детонират и разпръскват наночастици и нанотръби. Интензивността на ултразвуковото обработване може да бъде точно регулирана и контролирана така, че параметрите на ултразвуковата обработка да бъдат адаптирани перфектно, като се вземат предвид концентрацията, агломерацията и подравняването / заплитането на наноматериалите. По този начин наноматериалите могат да бъдат оптимално обработени по отношение на изискванията на конкретния им материал. Оптималните условия на дисперсия, дължащи се на индивидуално регулираните ултразвукови параметри на процеса, водят до качествен краен каучуков нанокомпозит с изключителни усилващи свойства на нано-адитиви и -филтри.
Благодарение на високото качество на дисперсия на ултразвук и по този начин се постига равномерно разпределение, много ниско натоварване пълнител е достатъчен, за да се получат отлични съществени характеристики.
Промишлени ултразвукова система
Ултразвуковата Carbon Black-усилени каучукови
Сажди е един от най-важните пълнител в каучуци, особено за гуми, за да се получи устойчивост на абразия гумен материал и якостта на опън. Сажди частици са силно податливи на образуване на агрегати, които са трудно да се разпръсне равномерно. Сажди обикновено се използва в бои, емайли, печатарски мастила, найлон и пластмасови оцветители, смеси латекс, восъчни смеси, фото покрития и други.
Ултразвуково дисперсия позволява да деагломериране и се смесва равномерно с много висока monodispersity на частиците.
Кликнете тук, за да научите повече за ултразвукова дисперсия за усилени композити!
Ултразвуково CNT- / MWCNT-усилена каучукова
Ултразвукови хомогенизатори са мощни диспергиращи системи, които могат да бъдат точно контролирани и коригирани за изискванията на процеса и материали. Точният контрол на ултразвукови параметрите на процеса е особено важно за диспергиране нанотръби като MWNTs или SWNTs тъй като трябва да се нанотръби detangled в единични тръби без да се повреди (например разделяне). Неповредени нанотръби предлагат високо съотношение (до 132 000 000: 1), така че да се получи изключителна якост и твърдост когато са формулирани в композит. Мощен, точно регулира ултразвук преодолява дер Ваалс сили и разпръсква Van и detangles нанотръбите резултат в гумен материал с висока производителност с изключителна якост на опън и модул на еластичност.
Освен това, ултразвукова функционализиране се използва за модифициране на въглеродните нанотръби, за да се постигнат желаните свойства, които могат да се използват в разнообразни приложения.
Ultrasonicators за непрекъсната дисперсия на наноматериали, въглерод черно, или активен въглен.
Ултразвуково Нано-Silica-усилена каучукова
Ултразвукови диспергатори доставят високо равномерно разпределение на частиците от силициев диоксид (SiO2) нано частици в каучуковата полимерни разтвори. Силициев диоксид (SiO2) нано частици трябва да бъде хомогенно разпределени като моно-диспергирани частици в полимеризиран стирен-бутадиен и други каучуци. Моно-диспергира нано-SiO2 действа като подсилващи агенти, което подобрява издръжливостта, силата, удължаване, огъване и анти-стареене производителност, значително. За нано частици се прилага: колкото по-малък размер на частиците, толкова по-голяма е специфичната площ на частиците. С по-висок коефициент на повърхност/обем (S/V) се получават по-добри структурни и подсилващи ефекти, което увеличава здравината на опън и твърдостта на Гумените продукти.
Ултразвуково дисперсия на силикагел нано частици позволява да се контролират параметрите на процеса точно, така че се получава сферична морфология, точно регулира размера на частиците и много тясно разпределение на размер.
Ултразвуково диспергиран силициев диоксид, води до най-високата производителност на материал по този начин усилена каучукова.
Кликнете тук, за да научите повече за ултразвукова разпръскване на SiO2!
Ултразвуковата Дисперсия на подсилващи добавки
Соникацията е доказано, за да разпръсне много други nanoparticulated материали, за да се подобри модул, якост на опън и умора свойства на каучукови смеси. Тъй като размер на частиците, форма, повърхност и повърхностна активност на пълнители и усилващи добавки са от решаващо значение за тяхното изпълнение, мощен и надежден ултразвуков диспергатори са един от най-често използваните методи за формулират микро- и наноразмерни частици в каучукови изделия.
Типични добавки и пълнители, които са включени чрез ултразвук като равномерно разпределени или монодиспергирани частици в гумени матрици, са калциев карбонат, Каолин глина, офен силициев диоксид, Утаен силициев диоксид, графит оксид, графен, слюда, талк, барит, волонитски, утаени силикати, офен силициев диоксид и диатомит.
Когато олеинова киселина-функционализиран TiO2 наночастици са ултразвуково диспергирани в стирен-бутадиен каучук, дори много малко количество на олеинова-SiO2 води до значително подобрена модул, якост на опън и умора свойства и функции като защитно средство срещу снимка и деградацията на топло.
- Алуминиев трихидрат (Al2Най-3) Се добавя като огнезащитни, за подобряване топлопроводимост, и за проследяване и устойчивост на ерозия.
- Цинков оксид (ZnO) пълнители увеличават диелектрична константа, както и топлинна проводимост.
- Титанов диоксид (TiO2) Подобрява топлинна и електрическа проводимост.
- Калциев карбонат (СаСОз3) Се използва като добавка поради механични, реологични и огнезащитен свойства.
- Бариев титанат (BaTiO3) Повишава термичната стабилност.
- Графенът и графен оксид (GO) дава необходимите механични, електрически, термични и оптични съществени характеристики.
- въглеродни нанотръби (CNTs) подобряване на механичните свойства, като якост на опън, електрическа и топлинна проводимост значително.
- Multi стени въглеродни нанотръби (MWNTs) подобряване Young`s модул и граница на провлачване. Например, най-малко 1 тегл.% От MWNTs в резултат епоксидна в повишен Young`s модул и се получава сила съответно, 100% и 200%, в сравнение с чист матрицата.
- Единична стени въглеродни нанотръби (SWNTs) подобряване на механичните свойства и топлопроводимост.
- Въглеродни нановлакна (CNF) Добавете сила, устойчивост на топлина и трайност.
- Метални наночастици, като никел, желязо, мед, цинк, алуминий и сребърен се добавят за подобряване на електрическа и топлинна проводимост.
- Органични наноматериали като монтморилонит подобряване на механичните и огнеустойчивост свойства.
Ултразвукови Dispersion Systems
Hielscher Ultrasonics предлага широка гама от продукти на ултразвуково оборудване – от по-малки пейка-добрите системи за осъществимост тест до тежък режим промишлени ултрасоникатор единици с до 16kW за единица, Мощност, надеждност, прецизен управляемост, както и устойчивостта им направи ултразвукови системи диспергираица Hielscher е най- “работа кон” в производствената линия на micron- и нано-партикулирани формулировки. Нашите ultrasonicators са способни да обработва и водни дисперсии на основата на разтворители до висок вискозитет (до 10,000cp) лесно. Различни sonotrodes (ултразвукови рога), усилватели (усилване / неутрализатор), поток клетъчни геометрии и други аксесоари позволяват оптимално адаптиране на ултразвуковия диспергиращото на своите изисквания на процеса и продукта.
Hielscher Ultrasonics’ промишлени ултразвукови процесори могат да доставят много високи амплитуди. Усилите на до 200 μm могат да бъдат непрекъснато работи в 24/7 операция бързо. За дори по-високи усилки, персонализирани ултразвукови синсинсинди са на разположение. Здравината на ултразвуковата екипировка Hielscher позволява Непрекъснато работа при тежкотоварни и при тежки условия. Hielscher`s ултразвукови разпръзквачи са инсталирани в световен мащаб за мащабно производство с търговска цел.
Индивидуално ултразвукова настройка за нано-дисперсии
| Партида том | Дебит | Препоръчителни Devices |
|---|---|---|
| 10 до 2000mL | 20 до 400 ml / мин | Uf200 ः т, UP400St |
| 00,1 до 20L | 00,2 до 4 л / мин | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10 л / мин | UIP4000 |
| п.а. | 10 до 100 L / мин | UIP16000 |
| п.а. | по-голям | струпване на UIP16000 |
Литература / Препратки
- Bitenieks, Juris; Meria, Remo Merijs; Zicans, Janis; Maksimovs, Roberts; Vasilec, Cornelia; Musteata, Valentina Elena (2012): Styrene–acrylate/carbon nanotube nanocomposites: mechanical, thermal, and electrical properties. Proceedings of the Estonian Academy of Sciences, 2012, 61, 3, 172–177.
- Kaboorani, Alireza; Riedl, Bernard; Blanchet, Pierre (2013): Ultrasonication Technique: A Method for Dispersing Nanoclay in Wood Adhesives. Journal of Nanomaterials 2013.
- Momen, G.; Farzaneh, M. (2011): Survey of Micro/Nano Filler Use to improve Silicone Rubber For Outdoor Insulators. Review of Advanced Materials Science 27, 2011. 1-3.
- Sharma, S.D.; Singh, S. (2013): Synthesis and Characterization of Highly Effective Nano Sulfated Zirconia over Silica: Core-Shell Catalyst by Ultrasonic Irradiation. American Journal of Chemistry 2013, 3(4): 96-104.
Факти заслужава да се знае
синтетичен каучук
Един синтетичен каучук е всеки изкуствен еластомер. Синтетичните каучуци са предимно полимери, синтезирани от петролни странични продукти и се произвеждат, както и други полимери, от различни мономери на базата на петрол. Най-разпространеният синтетичен каучук е стирен-бутадиеновият каучук (SBR), получен от съполимеризацията на стирен и 1,3-бутадиен. Други синтетични каучуци се приготвят от изопрен (2-метил-1,3-бутадиен), хлоропрен (2-хлоро-1,3-бутадиен) и изобутилен (метилпропен) с малък процент изопрен за кръстосано свързване. Тези и други мономери могат да бъдат смесени в различни пропорции, за да бъдат съполимеризирани, за да се получат продукти с редица физични, механични и химични свойства. Мономерите могат да бъдат произведени чисти и добавянето на примеси или добавки може да бъде контролирано по дизайн, за да се получат оптимални свойства. Полимеризацията на чисти мономери може по-добре да се контролира, за да се получи желаното съотношение на цис и транс двойни връзки.
Синтетичен каучук, като естествен каучук, се използва широко в автомобилната индустрия за гуми, врати и прозорци профили, маркучи, ремъци, изтривалки и подови настилки.
Естествен каучук
Естествен каучук е известен също като Индия гума или каучук. Естествен каучук е класифициран като еластомер и се състои главно от полимери на органично съединение, поли-цис-изопрен и водата. Той съдържа следи от примеси като протеин, мръсотия и т.н. природен каучук, който е получен като латекс от каучук дърво Бразилски, Показва отлични механични свойства. Въпреки това, в сравнение с синтетичен каучук, естествен каучук е по-ниска производителност материал, особено по отношение на неговата термична стабилност и съвместимост с петролни продукти. Естествен каучук има широк спектър от приложения, или самостоятелно, или в комбинация с други материали. Предимно, той се използва поради голямата си степен на разтегляне, висока устойчивост, както и изключително високата си водонепроницаемост. Точката на топене на каучук е при приблизително 180 ° С (356 ° F).
Таблицата по-долу дава възможност за наблюдение на различните видове каучук:
| Iso | Техническо наименование | Често срещано име |
|---|---|---|
| Acm | Полиакрилатен каучук | |
| Aem | Етилен-акрилат каучук | |
| ДА | полиестер уретан | |
| JOIN | Бромо изобутилен изопрен | бромобутил |
| Br | Полибутадиен | Буна CB |
| Ir | Хлоро изобутилен изопрен | Хлоробутил, бутил |
| Cr | Полихлоропрен | Хлоропрен, неопрен |
| Csm | хлорсулфониран полиетилен | Хипалон |
| Еко | Епихлорхидринът | ECO, Епихлорхидринът, Epichlore, Epichloridrine, Herclor, хидрин |
| ЕР | етилен-пропилен- | |
| Epdm | Етилен-пропилен-диен-мономер | EPDM, Нордел |
| САЩ | Полиетер уретан | |
| На летището | перфлуорокарбоновия каучук | Калез, Химраз |
| FKM | Fluoronated на въглеводород | Витон, Fluorel |
| ФМК | флуоро силикон | FMQ, силиконов каучук |
| FPM | Fluorocarbon каучук | |
| HNBR | Хидрогенизираните Нитрилен бутадиен | HNBR |
| И | Полиизопрен | (Синтетичен) естествен каучук |
| IIR | Изобутилен изопрен бутил | бутил |
| Nbr | акрилонитрил-бутадиен | NBR, нитрил, Perbunan, Буна-N |
| Пу | полиуретан | PU, полиуретан |
| Sbr | бутадиен | SBR, Буна-S, GRS, Буна VSL, Буна SE |
| СУПЗ | Стирен етилен Butylene стирол | СУПЗ каучук |
| И | Полисилоксан | Силиконова гума |
| VMQ | Винил метил силиконов | Силиконова гума |
| НА | Акрилонитрил бутадиен карбокси Monomer | XNBR, карбоксилирани Нитрилен |
| "XSBR" | Бутадиен-карбокси Monomer | |
| лъчи в | Термопластични полиетер естер | |
| НА всички | Стирен бутадиен блок кополимер | |
| "YXSBR" | Стирен бутадиен карбокси блок кополимер |
Sbr
Стирен-бутадиен или стирол-бутадиенов каучук (SBR) описва синтетични каучуци, които са получени от стирен и бутадиен. Подсилена стирен-бутадиен характеризира с висока устойчивост на износване и добри против стареене свойства. Съотношението между стирен и бутадиен определя полимерни свойства: с високо съдържание на стирол, на каучуци става по-трудно и по-малко гума.
Ограниченията на неармирани SBR са причинени от неговата ниска якост без усилване с ниска устойчивост, ниска якост на скъсване (особено при високи температури) и лошо залепване. Следователно, усилващи агенти и пълнители са необходими за подобряване SBR свойства. Например, сажди пълнители се използват за сила и абразия резистентност силно.
стирен
Стирол (С8Н8) Е известен под различни термини като ethenylbenzene, -винилбензолова, фенилетен, фенилетилен, cinnamene, стирол, diarex HF 77, styrolene и styropol. Това е органично съединение с химична формула C на6Н5СН = СН2, Стирол е предшественик на полистирол и няколко съполимери.
Това е производно бензол и се появява като безцветна маслена течност, която се изпарява лесно. Стирен има сладникава миризма, която се превръща при високи концентрации в по-приятна миризма.
В присъствието на винилова група, стирен образува полимер. Стирен-базирани полимери са търговски произведени за получаване на продукти като полистирол, ABS, стирен-бутадиен (SBR) каучук, стирен-бутадиен латекс, SIS (стирен-изопрен-стирол), S-EB-S (стирен-етилен / butylene- стирен), стирен-дивинилбензен (S-DVB), стирен-акрилнитрил смола (SAN), и ненаситени полиестери, които се използват в смоли и термореактивни съединения. Тези материали са важни компоненти за производството на каучук, пластмаса, изолация, фибростъкло, тръби, коли и части лодка, хранителни контейнери, и мокет подкрепа.
Гумени Приложения
Каучук има много съществени характеристики като съдържание, дълготраен, водоустойчивост и устойчивост на топлина. Тези свойства правят гума много гъвкав, така че да се използва в много индустрии. Основната употреба на гума е в автомобилната индустрия, най-вече за производство на гуми. Допълнителни характеристики като неговото не-хлъзгава, мекота, здравина, устойчивост и правят гума силно посещаван композитен използва за производство на обувки, подови настилки, медицински и здравни материали, стоки за бита, детски играчки, спортни артикули и много други изделия от каучук.
Нанотехнологии добавки и пълнители
Нано-големи пълнители и добавки в каучуци действат като подсилващи и защитни средства за подобряване на якостта на опън, устойчивост на износване, устойчивост на скъсване, хистерезис и да се запази срещу фото- и термично разграждане на каучука.
силициев двуокис
Силициев диоксид (SiO2, Силициев диоксид) се използва в много форми като аморфен силициев диоксид, например пирогенен силициев диоксид, силициев прах, утаен силициев диоксид за подобряване материални характеристики по отношение на динамичните механични свойства, термична устойчивост на стареене и морфология. С пълнител силициев диоксид съединения показват увеличаване на вискозитета и напречна плътност съответно съдържание на увеличаване пълнител. Твърдост, модул, якост на опън и носят характеристики са подобрени постепенно чрез увеличаване размера на силика-пълнител.
Карбоново черно
Сажди е форма на паракристални въглерод с хемисорбиран кислородни комплекси (като например карбоксилни, quinonic, лактонови, фенолни групи и други), прикрепени към повърхността. Тези повърхност кислородни групи обикновено са групирани под термина “летливи комплекси”, Поради тази летлива съдържание, сажди е непроводим материал. С въглерод-кислород комплекси функционализираната въглеродна черните частици са по-лесно да се диспергира.
висока повърхностна площ към обем съотношението на сажди на това обща пълнител за усилване прави. Почти всички каучукови изделия, за които якост на опън и устойчивост на износване са от съществено значение, използват сажди. Утаеното или пирогенен силициев диоксид се използва като заместител на сажди, когато се изисква укрепление на каучук но черен цвят трябва да се избягва. Въпреки това, на база силиций пълнители печелят пазарен дял в автомобилните гуми, също, защото използването на силициеви пълнители резултати в по-ниска в сравнение с подвижен загуба сажди напълнена гуми.
Таблицата по-долу дава възможност за наблюдение видове carbonblack използвани в гумите
| име | Съкращ. | Astm | Размер на частиците нм | Якост на опън МРа | Относителна лаборатория износване | Относителна roadwear износване |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Супер абразия Furnace | Saf | N110 | 20-25 | 25,2 | 1,35 | 1,25 |
| Междинно SAF | Айсаф | N220 | 24-33 | 23,1 | 1,25 | 1,15 |
| Висока абразия Furnace | ЛЯТНА | N330 | 28-36 | 22,4 | 1,00 | 1,00 |
| Лесно Обработка на канала | Кеп | N300 | 30-35 | 21,7 | 00.80 | 00.90 |
| Бързо Екструдиране Furnace | ФФ | N550 | 39-55 | 18,2 | 00.64 | 00.72 |
| Висок коефициент на пещи | HMF | N660 | 49-73 | 16,1 | 00.56 | 00.66 |
| Полу-Засилване на пещ | ЕФП | N770 | 70-96 | 14,7 | 00.48 | 00.60 |
| Фини термични | Фута | N880 | 180-200 | 12,6 | 00.22 | – |
| Средно Thermal | Mt | N990 | 250-350 | 9,8 | 00.18 | – |
Графинов оксид
Графенът оксид диспергиран в SBR води до висока якост на опън и якост на опън, както и в изключителна устойчивост на износване и ниско съпротивление при търкаляне, които са важни свойства на материалите за производство на гумата. Графенът оксид-силициев подсилена SBR предлага конкурентна алтернатива за екологичен производство на гуми, както и за производството на високо ефективни каучукови смеси. Графенът и графен оксид може да бъде успешно, надеждно и лесно експандиран под ултразвук. Кликнете тук, за да научите повече за ултразвукова производството на графен!