Hielscher Ultralydsteknologi

Ultrasonic Fremstilling af armeret gummi

  • Forstærkede gummier viser højere trækstyrke, forlængelse, slidstyrke og bedre aldringsstabilitet.
  • Fyldstoffer såsom carbon black (f.eks. CNT'er, MWNT'er), grafen eller silica skal være homogent dispergeret i matrixen for at tilvejebringe de ønskede materialegenskaber.
  • Effekt ultralyd giver overlegen distribution kvalitet af monodisperserede nanopartikler med stærkt forstærkende egenskaber.

 

Ultralyd Dispersion

Ultralyd DispersionUltralydbehandling anvendes i vid udstrækning til dispergering af nanomaterialer, såsom monodisprimerede nanopartikler og nanorør, da ultralyd forbedrer separation og funktionalisering af partiklerne og rørene meget.
Ultralyd dispergeringsudstyr skaber kavitation og høje forskydningskræfter for at forstyrre, deagglomerere, fjerne og sprede nanopartikler og nanorør. Intensiteten af ​​sonikering kan justeres og styres således, at ultralydsparametreparametrene tilpasses perfekt, idet der tages højde for koncentration, agglomerering og justering / sammenkobling af nanomaterialet. Derved kan nano-materialer optimeres for deres specifikke materialers krav. Optimale dispersionsbetingelser som følge af individuelt justerede ultralydsprocessparametre resulterer i en højkvalitativ, færdiggummi nanokomposit med overlegne forstærkende egenskaber ved nanoadditiverne og -fillerne.
På grund af den ultimative dispersionskvalitet af ultralyd og den dermed opnåede ensartede dispersion er en meget lav fyldstofbelastning tilstrækkelig til at opnå fremragende materialegenskaber.

Ultrasonisk kulstofforstærket gummi

Carbon black er et af de vigtigste fyldstoffer i gummi, især til dæk, for at give gummimaterialet slidstyrke og trækstyrke. Kulbrune partikler er stærkt tilbøjelige til at danne aggregater, der er vanskelige at dispergere homogent. Carbon black bruges almindeligvis i maling, emaljer, trykfarver, nylon og plastfarver, latexblandinger, voksblandinger, fotobelægninger og meget mere.
Ultralyddispersion gør det muligt at deagglomerere og blande ensartet med en meget høj monodispersitet af partiklerne.
Klik her for at lære mere om ultralyd dispersion for forstærkede kompositter!

UIP16000 - 16kW industriel ultralyd disperser (Klik for større billede!)

Industrielt ultralydsystem

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Ultralyd CNT- / MWCNT-forstærket gummi

Ultralyd homogenisatorer er kraftfulde dispergeringssystemer, der kan styres præcist og tilpasses proces- og materialekravene. Den præcise styring af ultralydsprocessparametrene er især vigtig for spredning af nanorør som MWNT'er eller SWNT'er, da nanorørene skal løsnes i enkeltrør uden at blive beskadiget (fx spaltning). Ubeskadigede nanorør giver et højt billedforhold (op til 132.000.000: 1), så de giver ekstraordinær styrke og stivhed, når de formuleres i et kompositmateriale. Kraftig, præcis justeret sonikering overvinder Van der Waals styrker og spredes og sprænger nanorørene, hvilket resulterer i et højtydende gummimateriale med enestående trækstyrke og elastisk modul.
Desuden, ultralydsfunktionalisering bruges til at modificere carbon nanorør for at opnå ønskede egenskaber, som kan anvendes i manifold applikationer.

Ultrasonisk Nano-Silica-Forstærket Gummi

Ultralyd spredte nano-silica (Klik for at forstørre!)Ultralyd dispergeringsmidler leverer en meget ensartet partikelfordeling af silica (SiO2) nanopartikler i gummipolymeropløsninger. Silica (SiO2) nanopartikler skal være homogent fordelt som mono-dispergerede partikler i polymeriseret styren-butadien og andre gummier. Mono-dispergeret nano-SiO2 fungerer som forstærkende agenter, der forbedrer sejhed, styrke, forlængelse, bøjning og anti-aging ydeevne, betydeligt. For nanopartikler gælder: jo mindre partikelstørrelsen er, jo større er partiklernes specifikke overfladeareal. Med en højere overfladeareal/volumen (S/V) ratio, bedre strukturelle og forstærkende effekter opnås, hvilket øger trækstyrke og hårdhed af gummiprodukter.
Ultralyd dispersion af silica nano partikler tillader at styre procesparametre nøjagtigt, således at der opnås en sfærisk morfologi, præcis justeret partikelstørrelse og meget smal størrelsesfordeling.
Ultralyddispergeret silicium resulterer i højeste materialeydelse af derved forstærket gummi.
Klik her for at lære mere om ultralyddispersionen af ​​SiO2!

Ultrasonisk dispersion af forstærkende additiver

UP200S ultralydapparat til partikelmodifikation og størrelsesreduktion (Klik for større billede!)Sonication har vist sig at sprede mange andre nanopartikulerede materialer for at forbedre modul, trækstyrke og træthed egenskaber af gummi kompositter. Da partikelstørrelse, form, overflade og overfladeaktivitet af fyldstoffer og forstærkende additiver er afgørende for deres ydeevne, er kraftige og pålidelige ultralydspredere en af ​​de mest anvendte metoder til at formulere mikro- og nanostørrelsespartikler i gummiprodukter.
Typiske tilsætningsstoffer og fyldere, som er indarbejdet ved sonikering som ensartet fordelte eller monodispergerede partikler i gummi matricer, er calciumcarbonat, kaolin ler, pyrogen silica, fældet silica, grafit oxid, Graphene, glimmer, talc, barite, wollastonite, udfældede silikater, pyrogen silica og Diatomit.
Når oliesyre-funktionaliseret TiO2 nanopartikler er dispergeret ultralyd i styren-butadiengummi, endog en meget lille mængde af oleinsyre-SiO2 resulterer i væsentligt forbedret modul, trækstyrke og træthed egenskaber og fungerer som beskyttelsesmiddel mod foto og termo nedbrydning.

  • Aluminiumtrihydrat (Al2den3) tilsættes som flammehæmmende, for at forbedre termisk ledningsevne og til sporing og erosionsbestandighed.
  • Zinkoxid (ZnO) fyldstoffer øger den relative permittivitet såvel som termisk ledningsevne.
  • Titandioxid (TiO2) forbedrer termisk og elektrisk ledningsevne.
  • Calciumcarbonat (CaCO3) anvendes som additiv på grund af dets mekaniske, rheologiske og flammehæmmende egenskaber.
  • Bariumtitanat (BaTiO3) øger den termiske stabilitet.
  • Graphene og grafenoxid (GO) giver overlegen mekaniske, elektriske, termiske og optiske materialegenskaber.
  • carbon nanorør (CNT'er) forbedrer væsentlige mekaniske egenskaber såsom trækstyrke, elektrisk og termisk ledningsevne.
  • Multi-walled carbon nanorør (MWNT) forbedrer Youngs modul og udbytte styrke. For eksempel, så lidt som 1 vægt% MWNT'er i et epoxyresultat i henholdsvis en forøget Youngs modul og udbyttestyrke, 100% og 200% sammenlignet med den rene matrix.
  • Enkeltvæggede carbon nanorør (SWNT'er) forbedrer mekaniske egenskaber og termisk ledningsevne.
  • Carbon nanofibre (CNF) tilføje styrke, varmebestandighed og holdbarhed.
  • Metalliske nanopartikler såsom nikkel, jern, kobber, zink, aluminium og sølv tilsættes for at forbedre elektrisk og termisk ledningsevne.
  • Organiske nanomaterialer som f.eks montmorillonit forbedre de mekaniske og flammehæmmende egenskaber.

Ultralyd Dispersionssystemer

Hielscher Ultrasonics tilbyder et bredt sortiment af ultralyd udstyr – fra mindre bench-top systemer til feasibility test op til tungt industrielle ultralydningsenheder med op til 16kW pr. Enhed. Effekt, pålidelighed, præcis styrbarhed samt robusthed gør Hielschers ultralyds dispergeringssystemer til “arbejdshest” i produktionslinjen af ​​mikron- og nano-partikelformede formuleringer. Vores ultralydapparater er i stand til at behandle vandige og opløsningsmiddelbaserede dispersioner op til høje viskositeter (op til 10.000 cp) let. Forskellige sonotroder (ultralydshor), boostere (intensiverer / decreaser), flowcellegeometrier og andet tilbehør muliggør optimal tilpasning af ultralyddisperseren til produktet og dens proceskrav.
Hielscher Ultralyd’ industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder. Amplituder på op til 200 μm kan kontinuerligt køres i 24/7 drift straks. For endnu højere amplituder er tilpassede ultralydsonotroder tilgængelige. Robustheden af Hielscher s ultralyds udstyr giver mulighed for Døgnet rundt operation på tung pligt og i krævende miljøer. Hielscher`s ultralydspredere installeres verden over til storskala kommerciel produktion.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:

Batch Volumen Strømningshastighed Anbefalede enheder
10 til 2000 ml 20 til 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 til 20L 0.2 til 4L / min UIP2000hdT
10 til 100 l 2 til 10 l / min UIP4000
na 10 til 100 l / min UIP16000
na større klynge af UIP16000
Vi udvikler tilpassede løsninger til en optimal ultralydsproces!

Tilpasset ultralyd opsætning til nano-dispersioner

Kontakt os! / Spørg Os!

Brug venligst nedenstående formular, hvis du ønsker at anmode om yderligere oplysninger om ultralydshomogenisering. Vi vil være glade for at tilbyde dig en ultralyds-system opfylder dine krav.









Bemærk venligst, at vores Fortrolighedspolitik.


Litteratur / Referencer

  • Bitenieks, Juris; Meria, Remo Merijs; Zicans, Janis; Maksimovs, Roberts; Vasilec, Cornelia; Musteata, Valentina Elena (2012): Styren-acrylat / carbon nanotube nanokompositter: mekaniske, termiske og elektriske egenskaber. Proceedings of the Estonian Academy of Sciences, 2012, 61, 3, 172-177.
  • Kaboorani, Alireza; Riedl, Bernard; Blanchet, Pierre (2013): Ultralydteknik: En metode til dispergerende nanoklay i trælim. Journal of Nanomaterials 2013.
  • Momen, G .; Farzaneh, M. (2011): Undersøgelse af Micro / Nano Filler Anvendelse til forbedring af Silikongummi til udendørs isolatorer. Gennemgang af Advanced Materials Science 27, 2011. 1-3.
  • Sharma, SD; Singh, S. (2013): Syntese og karakterisering af højt effektiv nanosulfateret zirconiumoxid over silica: Kerne-Shell-katalysator ved ultralydbestråling. American Journal of Chemistry 2013, 3 (4): 96-104.


Fakta Værd at vide

Syntetisk gummi

En syntetisk gummi er enhver kunstig elastomer. Syntetiske gummier er hovedsageligt polymerer syntetiseret fra råolie biprodukter og fremstilles som andre polymerer fra forskellige oliebaserede monomerer. Den mest fremherskende syntetiske gummi er styren-butadiengummi (SBR) afledt af copolymerisationen af ​​styren og 1,3-butadien. Andre syntetiske gummier fremstilles ud fra isopren (2-methyl-1,3-butadien), chloropren (2-chlor-1,3-butadien) og isobutylen (methylpropen) med en lille procentdel af isopren til tværbinding. Disse og andre monomerer kan blandes i forskellige proportioner for at blive copolymeriseret til fremstilling af produkter med en række fysiske, mekaniske og kemiske egenskaber. Monomererne kan fremstilles rene, og tilsætningen af ​​urenheder eller additiver kan styres ved konstruktion for at give optimale egenskaber. Polymerisering af rene monomerer kan bedre styres for at give en ønsket andel af cis- og trans-dobbeltbindinger.
Syntetisk gummi, som naturgummi, anvendes i vid udstrækning inden for bilindustrien til dæk, dør- og vindueprofiler, slanger, bælter, matting og gulve.

Naturlig Gummi

Naturgummi er også kendt som Indien gummi eller caoutchouc. Naturgummi klassificeres som elastomer og består hovedsagelig af polymerer af den organiske forbindelse poly-cis-isopren og vand. Det indeholder spor af urenheder som protein, snavs osv. Naturgummi, der er afledt som latex fra gummitræet Hevea brasiliensis, viser fremragende mekaniske egenskaber. I sammenligning med syntetiske gummier har naturgummi imidlertid en lavere materialegenskaber, især hvad angår dens termiske stabilitet og dens kompatibilitet med olieprodukter. Naturgummi har en bred vifte af applikationer, enten alene eller i kombination med andre materialer. For det meste anvendes den på grund af dets store strækforhold, høj modstandsdygtighed og dens ekstremt høje vandtæthed. Smeltepunktet for gummi er ved ca. 180 ° C (356 ° F).

Tabellen nedenfor giver et overblik over de forskellige typer af gummi:

Iso Teknisk navn Almindeligt navn
Acm Polyacrylatgummi
Aem Ethylen-acrylatgummi
TIL Polyester uretan
JOIN Bromo Isobutylen Isopren bromobutyl
Br polybutadien Buna CB
ir Chloro Isobutylen Isopren Chlorbutyl, butyl
Cr Polychloropren Chloropren, neopren
Csm Chlorosulfoneret polyethylen Hypalon
Eco epichlorhydrin ECO, epichlorhydrin, epichlor, epichloridrin, herclor, hydrin
Ep Ethylenpropylen
Epdm Ethylen Propylen Diene Monomer EPDM, NORDEL
USA Polyether uretan
FRA det Perfluorcarbon gummi Kalrez, Chemraz
FKM Fluoriseret carbonhydrid Viton, Fluorel
FMQ Fluorosilicone FMQ, silikongummi
Fpm Fluorcarbon Gummi
HNBR Hydrogeneret Nitrilbutadien HNBR
OG polyisopren (Syntetisk) Naturlig Gummi
Iir Isobutylen Isopren Butyl butyl
Nbr Acrylonitrilbutadien NBR, Nitril, Perbunan, Buna-N
Pu Polyurethan PU, Polyurethan
Sbr Styrenbutadien SBR, Buna-S, GRS, Buna VSL, Buna SE
SERBERE Styren-ethylenbutylenstyrencopolymer SEBS Gummi
OG polysiloxan Silikongummi
VMQ Vinyl methyl-silikone Silikongummi
Af XNBR Acrylonitrilbutadiencarboxymonomer XNBR, carboxyleret nitril
Af XSBR Styrenbutadiencarboxymonomer
Af YBPO Termoplastisk Polyether-ester
HAR du Styrenbutadienblokcopolymer
YXSBR Styrenbutadiencarboxyblokcopolymer

Sbr

Styren-butadien eller styren-butadiengummi (SBR) beskriver syntetiske gummier, der er afledt af styren og butadien. Forstærket styren-butadien kendetegnet ved dets høje slidstyrke og gode anti-aging egenskaber. Forholdet mellem styren og butadien bestemmer polymeregenskaberne: Ved et højt styrenindhold bliver gummiene hårdere og mindre gummiagtige.
Begrænsningerne af ikke-forstærket SBR skyldes dens lave styrke uden forstærkning, lav modstandsdygtighed, lav rivstyrke (især ved høje temperaturer) og dårlig tack. Derfor kræves forstærkende midler og fyldstoffer for at forbedre SBR-egenskaber. For eksempel anvendes carbon black fyldstoffer kraftigt og stærkt mod styrke og slidstyrke.

Styren

Styren (C8H8) er kendt under forskellige termer, såsom ethenylbenzen, vinylbenzen, phenylethen, phenylethylen, kanel, styrol, diarex HF 77, styrolen og styropol. Det er en organisk forbindelse med kemisk formel C6H5CH = CH2. Styren er forløberen for polystyren og flere copolymerer.
Det er et benzenderivat og fremstår som en farveløs olieagtig væske, som fordampes let. Styren har en sød lugt, der omdannes ved høje koncentrationer i en mindre behagelig lugt.
I nærvær af en vinylgruppe danner styren en polymer. Styrenbaserede polymerer fremstilles kommercielt til opnåelse af produkter såsom polystyren, ABS, styren-butadien (SBR) gummi, styrenbutadien latex, SIS (styrenisoprenstyren), S-EB-S (styren-ethylen / styren), styrendivinylbenzen (S-DVB), styren-acrylonitrilharpiks (SAN) og umættede polyestere, der anvendes i harpikser og termohærdende forbindelser. Disse materialer er vigtige komponenter til produktion af gummi, plastik, isolering, glasfiber, rør, bil og båddele, madbeholdere og tæppebaggrund.

Gummi applikationer

Gummi har mange materielle egenskaber som styrke, langvarig, vandmodstand og varmebestandighed. Disse egenskaber gør gummi meget alsidig, så den bruges i mange brancher. Hovedbrugen af ​​gummi er i bilindustrien, primært til dækproduktion. Yderligere egenskaber som sin glatte, blødhed, holdbarhed og modstandsdygtighed gør gummi til et højt frekventeret kompositmateriale til fremstilling af sko, gulvbelægninger, medicinske og sundhedsartikler, husholdningsartikler, legetøj, sportsartikler og mange andre gummiprodukter.

Nano-Tilsætningsstoffer og Fyldstoffer

Nanoformede fyldstoffer og additiver i gummi fungerer som forstærknings- og beskyttelsesmidler for at forbedre trækstyrken, slidstyrken, tåremodstanden, hysterese og for at bevare imod foto- og termisk nedbrydning af gummi.

Silica

Silica (SiO2siliciumdioxid) anvendes i mange former såsom amorf siliciumoxid, fx kvældet silica, silica-damp, udfældet silica til forbedring af materialegenskaber vedrørende dynamiske mekaniske egenskaber, termisk aldringsbestandighed og morfologi. Silikafyldte forbindelser viser henholdsvis en stigende viskositet og tværbindingsdensitet til et stigende fyldstofindhold. Hårdhed, modul, trækstyrke og slidegenskaber blev forbedret progressivt ved at forøge siliciumfyldstofmængden.

Carbon Black

Carbon black er en form for parokrystallinsk carbon med kemisorberede iltkomplekser (såsom carboxylsyre, quinonsyre, lactonsyre, phenoliske grupper og andre), der er fastgjort til dens overflade. Disse overflade oxygen grupper er normalt grupperet under udtrykket “flygtige komplekser”. På grund af dette flygtige indhold er carbon black et ikke-ledende materiale. Med carbon-oxygen-komplekser er funktionaliserede carbon black partikler lettere at sprede.
Det høje overflade-til-volumenforhold mellem carbon black gør det til et almindeligt forstærkende fyldstof. Næsten alle gummiprodukter, for hvilke trækstyrke og slidstyrke er afgørende, brug kulsyre. Udfældet eller brændt silica anvendes som erstatning for carbon black, når forstærkning af gummi er påkrævet, men den sorte farve bør undgås. Men siliciumbaserede fyldstoffer opnår også markedsandel i bildæk, fordi brugen af ​​siliciumfiltstoffer resulterer i et lavere rulletab i forhold til kulsyrefyldte dæk.
Tabellen nedenfor giver et overblik over carbonblack typer, der anvendes i dæk

Navn Fork. Astm Partikelstørrelse nm Trækstyrke MPa Relativ laboratorie slid Relativ slid på vejtøj
Super Slidovnen Saf N110 20-25 25,2 af 1,35 1,25
Mellemliggende SAF Isaf N220 24-33 23,1 af 1,25 1,15
Høj Slidstyrke Furnace SOMMER N330 28-36 22,4 af 1,00 af 1,00 af
Nem behandlingskanal Epc N300 30-35 21,7 00,80 0.90
Hurtig ekstruderingsovn FEF N550 39-55 18,2 af 00,64 00,72
Høj modulus Furnace HMF N660 49-73 16,1 af 00,56 00,66
Halvforstærkende ovn Srf N770 70-96 14,7 af 00,48 00,60
Fin termisk Ft N880 180-200 12,6 af 0.22
Medium Termisk Mt N990 250-350 9,8 af 0.18

Graphene oxid

Grafenoxid dispergeret i SBR resulterer også i høj trækstyrke og rivstyrke i fremragende slidstyrke og lav rullemodstand, som er vigtige materialegenskaber til dækproduktionen. Graphene oxid-silica forstærket SBR tilbyder et konkurrencedygtigt alternativ til miljøvenlig dækproduktion samt til fremstilling af højtydende gummikompositter. Grafen og grafenoxid kan med succes, pålideligt og let eksfolieres under lydbehandling. Klik her for at lære mere om ultralydfabrikation af grafen!