Ultraheli valmistamine armeeritud kummi
- Tugevdatud kummid näitavad kõrgemat tõmbetugevust, pikenemist, kulumiskindlust ja parema vananemise stabiilsust.
- Täidised nagu süsinik must (nt CNT, MWNT), grafeen või ränidioksiid peavad maatriksis olema homogeenselt hajutatud, et saada soovitud materjali omadused.
- Võimsus ultraheli annab suurepärase tugevusega omadustega monodisperssete nanoosakeste suurepärase jaotusvõrgu.
ultraheli Dispersion
Ultraheli kasutatakse laialdaselt nanomaterjalide nagu monodisperssete nanoosakeste ja nanotorude hajutamiseks, kuna ultraheliuuringud suurendavad oluliselt osakeste ja torude eraldamist ja funktsionaliseerimist.
Luuakse ultraheli hajutamise seade kavitatsioon ja kõrge nihkejõud, mis häirivad, deagglomerateerivad, eraldavad ja hajuvad nanoosakesed ja nanotorud. Ultrahelistustöötlemise intensiivsust saab täpselt reguleerida ja kontrollida nii, et ultraheli töötlemise parameetrid oleksid täiuslikult kohandatud, võttes arvesse nanoosakeste kontsentratsiooni, aglomeraati ja nanoosakeste joondamist / seostumist. Sealjuures saab nanomaterjale optimaalselt töödelda vastavalt nende konkreetse materjali nõuetele. Individuaalselt reguleeritud ultraheliprotsessi parameetrite optimaalsed dispersioonitingimused annavad tulemuseks kõrgekvaliteedilise kummist nanokomposiidi, millel on nano-lisandite ja -fillerite omadused.
Ultraheli kõrgema dispersioonikvaliteedi ja sellega saavutatud ühtlase dispersiooni tõttu on materjali suurepäraste omaduste saamiseks piisav täitematerjali täismass.
Industrial ultraheli süsteemi
Ultraheli süsinik must tugevdatud kumm
Tahm on üks kõige olulisemaid kummi täiteaineid, eriti rehvide jaoks, et anda kummimaterjalile kulumiskindlus ja tõmbetugevus. Süsihmade osakesed on suuresti kalduvad moodustama agregaate, mida on homogeenselt raske hajutada. Tahm on tavaliselt kasutatav värvides, emailides, trükivärvides, nailon- ja plastvärvides, lateksisegudes, vahussegudes, fotokattest ja muudest materjalidest.
Ultraheli dispersioon võimaldab deaglomereerida ja segada ühtlaselt osakeste väga ühtlane dispersioon.
Klõpsake siin, et saada lisateavet tugevdatud komposiitide ultraheli dispersiooni kohta!
Ultraheli CNT- / MWCNT-tugevdatud kumm
Ultraheli homogenisaatorid on võimsad hajutussüsteemid, mida saab täpselt kontrollida ja kohandada vastavalt protsessi ja materjali nõuetele. Ultraheli protsesside parameetrite täpset juhtimist on eriti oluline nanotorude, nagu MWNT või SWNT, hajutamiseks, kuna nanotorud peavad olema üksikud torud ilma kahjustamata (nt lõhustumine). Ebaühtlastest nanotorudest on kõrge kujutise suhe (kuni 132 000 000: 1), nii et need annavad komposiitmaterjalide koosseisus erakordset tugevust ja jäikust. Võimas ja täpselt reguleeritud ultrahelitöötlus leevendab Van der Waalsi jõud ning hajub ja leevendab nanotorusid, mille tulemuseks on erakordse tõmbetugevuse ja elastsuse mooduliga kõrgefektiivne kummimaterjal.
Lisaks sellele ultraheli funktsionaliseerimine kasutatakse süsiniku nanotorude modifitseerimiseks, et saavutada soovitud omadused, mida saab kasutada mitmekülgsetes rakendustes.
Ultraheliuuringud nanomaterjalide, süsimusta või aktiivsöe pidevaks hajutamiseks.
Ultrasoniliselt nano-ränidioksiidiga tugevdatud kumm
Ultraheli dispergeerijad annavad väga ühtlase ränidioksiidi (SiO2) nanoosakesed kummi polümeerilahustes. Ränidioksiid (SiO2) nanoosakesed peavad olema homogeenselt jaotatud polüoksüetüleen-butadieeni ja teiste kummidega mono-dispergeeritud osakesteks. Mono-dispergeeritud nano-SiO2 toimib tugevdavate mõjuritega, mis parandab oluliselt karedust, tugevust, pikenemist, painutamist ja vananemist. Nanoosakeste puhul kehtib: mida väiksem on osakeste suurus, seda suurem on osakeste spetsiifiline pindala. Kõrgema pindala/mahu (S/V) suhte puhul saadakse paremad struktuurilised ja tugevdavad mõjud, mis suurendavad kummist toodete tõmbetugevust ja kõvadust.
Ränidioksiidi nanoosakeste ultraheli dispersioon võimaldab täpselt kontrollida protsessi parameetreid, nii et saadakse sfääriline morfoloogia, täpselt korrigeeritud osakeste suurus ja väga kitsas suurusjärk.
Ultraheli-dispergeeritud ränidioksiid annab kõrgeima materjali jõudluse seeläbi tugevdatud kummist.
Lisateavet SiO ultraheli hajutamiseks klõpsake siin2!
Süvendavate lisandite ultraheli hajumine
On tõestatud, et hingamine on paljude muude nanopartikuliste materjalide hajutamiseks, et parandada kummide komposiitide moodulit, tõmbetugevust ja väsimusomadusi. Kuna täiteainete ja tugevdavate lisandite osakeste suurus, kuju, pindala ja pinnaaktiivsus on nende toimivuse seisukohalt ülimalt olulised, on võimsate ja usaldusväärsete ultraheli dispergeerijad üks kõige sagedamini kasutatavaid meetodeid mikro- ja nanoosakeste kujundamiseks kummitoodetes.
Tüüpilised lisandid ja Täiteained, mis on ühendatud ultraheliga ühtlaselt jaotatud või monodisperseeritud osakestena kummist maatriksites, on kaltsiumkarbonaat, kaoliini savi, fummitud ränidioksiid, sadestatud ränidioksiid, grafiidi oksiid, Grafeen, Mica, talk, barite, wollastoniit, sadestatud silikaadid, fummitud ränidioksiid ja diatomite.
Kui oleiinhappel on funktsionaliseeritud TiO2 nanoosakesed on ultraheliga dispergeeritud stüreen-butadieenkummas, isegi väga väike kogus oleiin-SiO2 tulemuseks on märgatavalt parendatud modulaarne, tõmbetugevus ja väsimusomadused ning toimib fotode kaitsmiseks ja termilise lagunemise eest.
- Alumiiniumtrihüdraat (Al2O3) on lisatud leegiaeglustena, et parandada soojusjuhtivust, jälgimise ja erosioonikindluse suhtes.
- Tsinkoksiid (ZnO) täiteained suurendavad suhtelist voolavuspiiri ja soojusjuhtivust.
- Titaandioksiid (TiO2) parandab soojus- ja elektrijuhtivust.
- Kaltsiumkarbonaat (CaCO3) kasutatakse mehaaniliste, reoloogiliste ja leegiaeglustavate omaduste tõttu lisandina.
- Baariumtjanaat (BaTiO3) suurendab termilist stabiilsust.
- Grafeen ja grafeenoksiid (GO) annab suurepäraseid mehaanilisi, elektrilisi, termilisi ja optilisi materjale.
- süsinik-nanotorud (CNT) parandavad märkimisväärselt mehaanilisi omadusi nagu tõmbetugevus, elektri- ja soojusjuhtivus.
- Mitmesoonelised süsinik-nanotorud (MWNTs) parandavad Young'i moodulit ja kandevõimet. Näiteks, kuni 1 massiprotsent MWNT-dest epoksiidiks annab tulemuseks Young's moduluse ja saagikuse tugevuse vastavalt 100% ja 200% võrreldes puhta maatriksiga.
- Ühesisesusega süsinikust nanotorud (SWNT) parandavad mehaanilisi omadusi ja soojusjuhtivust.
- Süsiniku nanokiud (CNF) lisavad tugevust, soojusresistentsust ja vastupidavust.
- Metallilised nanoosakesed nagu nikkel, raud, vask, tsink, alumiinium ja hõbe lisatakse elektrilise ja soojusjuhtivuse parandamiseks.
- Orgaanilised nanomaterjalid nagu montmorilloniit mehaaniliste ja leegiaeglustavate omaduste parandamine.
Ultraheli dispersioonisüsteemid
Hielscher Ultrasonics pakub laias valikus ultraheli seadmeid – väiksematest pingesüsteemidest teostatavuse katsetamiseks kuni raskeveokite saamiseni tööstuslikud ultraheliaparaadid kuni kuni 16kW ühiku kohta. Võimsus, töökindlus, täpne juhitavus ning nende töökindlus teevad Hielscheri ultraheli hajutussüsteemid “töö hobune” mikroni- ja nanoosakeseliste koostiste tootmisliinil. Meie ultrasonikaatorid on võimelised töödelda vesipõhiseid ja lahustipõhiseid dispersioone kuni kõrge viskoossus (kuni 10 000 cp) lihtsalt. Erinevad sonotroodid (ultraheli sarved), võimendid (intensiivistamine / vähendamine), voolurakkude geomeetria ja muud lisaseadmed võimaldavad ultraheli dispergeerijale optimaalselt kohandada toodet ja selle protsessi nõudeid.
Hielscher ULTRASONICS’ tööstuslikud ultraheli töötlejad võivad pakkuda väga suure amplituudiga. Amplituudid kuni 200 μm saab pidevalt joosta 24/7 operatsiooni kiiresti. Isegi suuremate amplituudid, kohandatud ultraheli sonotroodid on saadaval. Hielscheri ultraheli seadmete töökindlus võimaldab 24/7 operatsiooni juures raske töö ja nõudlikes keskkondades. Hielscheri ultraheli disperserid on paigaldatud kogu maailmas ulatusliku kommertstootmise jaoks.
Kohandatud ultraheli seadistamine nano-dispersioonide jaoks
| partii Köide | flow Rate | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 kuni 20 l | 0.2 kuni 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100 l | 2 kuni 10 l / min | UIP4000 |
| e.k. | 10 kuni 100 l / min | UIP16000 |
| e.k. | suurem | klastri UIP16000 |
Kirjandus/viited
- 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.
Faktid Tasub teada
Sünteetiline kumm
Sünteetiline kumm on ükskõik milline kunstlik elastomeer. Sünteetilised kummid on peamiselt polümeerid, mis on sünteesitud nafta kõrvalsaadustest ja valmistatud erinevatest naftapõhistest monomeeridest nagu teised polümeerid. Kõige levinum sünteetiline kumm on stüreeni ja 1,3-butadieeni kopolümeerumisest saadud stüreen-butadieenkumm (SBR). Teised sünteetilised kummid valmistatakse isopreenist (2-metüül-1,3-butadieenist), kloropreenist (2-kloro-1,3-butadieenist) ja isobutüleenist (metüülpropeenist), mille ristsildamiseks on väike osa isopreenist. Neid ja teisi monomeere saab segada erinevates proportsioonides, et neid kopolümeriseerida erinevate füüsikaliste, mehaaniliste ja keemiliste omadustega toodete saamiseks. Monomeere saab puhtaks valmistada ning lisandite või lisandite lisamist saab projekteerida optimaalsete omaduste saamiseks. Puhtate monomeeride polümerisatsiooni saab paremini kontrollida, et saada soovitud osa cis- ja trans-kaksiksidetest.
Sünteetiline kumm, nagu looduslik kautšuk, on mootorsõidukitööstuses laialdaselt kasutatav rehvide, ukse- ja aknaprofiilide, voolikute, vöödude, mattide ja põrandakatete jaoks.
Looduslik kautšuk
Looduslikku kummi on tuntud ka kui India kummi või kase. Looduslik kautšuk on klassifitseeritud elastomeeriks ja koosneb peamiselt orgaanilise ühendi polü-cis-isopreeni ja vee polümeeridest. See sisaldab lisandite jälgi nagu valk, must jne. Looduslik kautšuk, mis on saadud kummipuust lateksist Hevea Brasiliensis, näitab suurepäraseid mehaanilisi omadusi. Kuid võrreldes sünteetiliste kummidega on loodusliku kautšuki materjalist madalam omadus, eriti selle termilise stabiilsuse ja kokkusobivuse osas naftatoodetega. Looduslikust kummist on lai valik rakendusi kas üksinda või koos teiste materjalidega. Enamasti kasutatakse seda suure venitussuhte, kõrge vastupidavuse ja äärmiselt kõrge veekindluse tõttu. Kummi sulamistemperatuur on ligikaudu 180 ° C (356 ° F).
Alljärgnev tabel annab ülevaate erinevat tüüpi kummist:
| ISO | Tehniline nimetus | Üldnimetus |
|---|---|---|
| ACM | Polüakrülaatkummi | |
| AEM | Etüleenakrülaatkummi | |
| AU | Polüester uretaan | |
| BIIR | Bromo isobutüleen isopreen | Bromobutüülrühm |
| BR | Polübutadieen | Buna CB |
| CIIR | Kloro-isobutüleen isopreen | Klorobutüül, butüül |
| CR | Polükloropreen | Kloropreen, neopreen |
| CSM | Klorosulfoonitud polüetüleen | Hypalon |
| ECO | Epikloorhüdriin | ECO, epikloorhüdriin, epikloor, epikloridriin, hekloor, hüdriin |
| EP | Etüleenpropüleen | |
| EPDM | Etüleenpropüleen-diene monomeer | EPDM, Nordel |
| EL | Polüeeter-uretaan | |
| FFKM | Perfluorosüsivesinikkütus | Kalrez, Chemraz |
| FKM | Fluoritud süsivesinik | Viton, Fluorel |
| FMQ | Fluoro-silikoon | FMQ, silikoonkummist |
| FPM | Fluorosüsivesinikkütus | |
| HNBR | Hüdrogeenitud nitriilbutadieen | HNBR |
| IR | Polüisopreen | (Sünteetiline) looduslik kautšuk |
| IIR | Isobutüleen isopreenbutüül | Butüül |
| NBR | Akrüülnitriilbutadieen | NBR, nitriil, Perbunan, Buna-N |
| PU | Polüuretaan | PU, polüuretaan |
| SBR | Stüreen-butadieen | SBR, Buna-S, GRS, Buna VSL, Buna SE |
| SEBS | Stüreen-etüleen-butüleen-stüreen-kopolümeer | SEBS kumm |
| SI | Polüsiloksaan | Silikoonkummist |
| VMQ | Vinüülmetüülsilikoon | Silikoonkummist |
| XNBR | Akrüülnitriil Butadieen-karboksü-monomeer | XNBR, karboksüülitud nitriil |
| XSBR | Stüreenbutadieen-karboksü-monomeer | |
| YBPO | Termoplastiline polüeeter-ester | |
| YSBR | Stüreen-butadieen-plokk-kopolümeer | |
| YXSBR | Stüreen-butadieen-karboksüül-plokk-kopolümeer |
SBR
Stüreen-butadieen või stüreen-butadieenkumm (SBR) kirjeldab sünteetilisi kummi, mis on saadud stüreenist ja butadieenist. Tugevdatud stüreen-butadieen, mida iseloomustab kõrge kulumiskindlus ja head anti-vananemisomadused. Stüreeni ja butadieeni suhe määrab polümeeri omadused: kõrge stüreeni sisalduse tõttu muutuvad kummid raskemaks ja vähem kummituks.
Mittearvestatud SBR piirangud on põhjustatud selle vähese tugevusega sarruseta, vähese vastupanuvõimega, vähese rebendiga (eriti kõrgetel temperatuuridel) ja halvast takistusest. Seetõttu on SBR omaduste parandamiseks vaja tugevdavaid aineid ja täiteaineid. Näiteks kasutatakse süsinik mustade täiteainete tugevust ja kulumiskindlust.
Stüreen
Stüreen (C8H8) on tuntud mitmesugustes tingimustes nagu etenüülbenseen, vinüülbenseen, fenületien, fenüületüleen, tsinnameen, stürool, diareeks HF 77, stüroloon ja stüropool. See on orgaaniline ühend keemilise valemiga C6H5CH = CH2. Stüreen on polüstüreeni lähteaine ja mitmed kopolümeerid.
See on benseeni derivaat ja see on värvitu õline vedelik, mis aurustub kergesti. Stüreenil on magus lõhn, mis muutub suurel kontsentratsioonil vähem meeldivas lõhnas.
Vinüülrühma juuresolekul moodustab stüreen polümeer. Stüreenipõhised polümeerid on kaubanduslikult toodetud selliste toodete saamiseks nagu polüstüreen, ABS, stüreen-butadieen (SBR) kumm, stüreen-butadieenlateks, SIS (stüreen-isopreen-stüreen), S-EB-S (stüreen-etüleen / butüleen- stüreen), stüreen-divinüülbenseen (S-DVB), stüreen-akrüülnitriilvaik (SAN) ja küllastumata polüestrid, mida kasutatakse vaigudes ja termoreaktiivsetes ühendites. Need materjalid on olulised komponendid kummi-, plasti-, isolatsiooni-, klaaskiust, torude, auto- ja paadielementide, toiduainete konteinerite ja vaipkatte tootmiseks.
Kummist rakendused
Kummist on palju materiaalseid omadusi, nagu tugevus, pikaajaline, veekindlus ja kuumuskindlus. Need omadused muudavad kummi väga mitmekülgseks, nii et seda kasutatakse paljudes tööstusharudes. Kummi peamine kasutusala on autotööstuses, peamiselt rehvide tootmisel. Täiendavad omadused, nagu libisemine, pehmus, vastupidavus ja vastupidavus, muudavad kummi väga sagedaseks komposiidiks, mida kasutatakse kingade, põrandakatete, meditsiiniliste ja tervishoiuteenuste, kodumasinate, mänguasjade, spordiartiklite ja paljude muude kummitoodete tootmiseks.
Nano-lisandid ja täiteained
Nano-suurused täidised ja lisandid kummitid toimivad tugevdamise ja kaitsevahenditena, mis parandavad tõmbetugevust, kulumiskindlust, rebenemist, hüstereesi ja säilitavad kummi foto- ja termilise lagunemise.
ränidioksiid
Ränidioksiid (SiO2, ränidioksiid) kasutatakse mitmesugustes vormides, nagu amorfne ränidioksiid, nt pürolüüsitud ränidioksiid, ränidioksiid, sadestatud ränidioksiid, et parandada materjalide omadusi seoses dünaamiliste mehaaniliste omadustega, termilise vananemise vastupanu ja morfoloogiaga. Ränidioksiidiga täidetud ühendid näitavad suurenevat viskoossust ja ristsildade tihedust vastavalt täiteaine suurenemisele. Tugevus, moodul, tõmbetugevus ja kulumisomadused paranesid järk-järgult, suurendades ränidioksiidi täiteaine kogust.
Süsinik must
Tahm on parakristalliline süsinik koos kemorimetatud hapniku kompleksidega (nagu karboksüülhape, kinoon, laktoon, fenoolrühm jne), mis on selle pinnale kinnitatud. Need pindmiste hapnikuaatomite rühmad on tavaliselt rühmitatud termini all “lenduvad kompleksid”. Selle lenduva koostise tõttu on süsinikmetalli mittejuhtiv materjal. Süsinik-hapniku kompleksidega on funktsionaliseeritud tahmaosakesed kergemini hajutatud.
Mustmetalli pealispinna ja mahu suhe muudab selle ühise tõmbevärvi. Peaaegu kõik kummitooted, mille puhul on oluline tõmbetugevus ja kulumiskindlus, kasutavad mustast mustust. Killustiku asendajana kasutatakse sadestunud või fumeeritud ränidioksiidi, kui kummist tugevdada, kuid musta värvi tuleks vältida. Kuid ka ränidioksiidil põhinevad täiteained saavad autotööstuse rehvidest ka turuosa, sest ränidioksiidi täiteainete kasutamine vähendab roostevabastusega rehvide kulumist.
Alljärgnev tabel annab ülevaate rehvides kasutatavate süsinikdioksiidide kohta
| nimi | Lühend | ASTM | Osakeste suurus nm | Tõmbetugevus MPa | Labori suhteline hõõrdumine | Suhteline liikluskindlus |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Super-abrasiivne ahju | SAF | N110 | 20-25 | 25.2 | 1,35 | 1,25 |
| Vaheühend SAF | ISAF | N220 | 24-33 | 23.1 | 1,25 | 1.15 |
| Kõrge abrasiivkütusega ahi | HAF | N330 | 28-36 | 22.4 | 1.00 | 1.00 |
| Lihtne töötlemine kanal | EPC | N300 | 30-35 | 21.7 | 0.80 | 0.90 |
| Kiire ekstruudne ahi | FEF | N550 | 39-55 | 18.2 | 0.64 | 0.72 |
| Kõrge modulaarse ahju | HMF | N660 | 49-73 | 16.1 | 0.56 | 0.66 |
| Poolsuurendav ahi | SRF | N770 | 70-96 | 14.7 | 0.48 | 0.60 |
| Peeneteraline | FT | N880 | 180-200 | 12.6 | 0.22 | – |
| Keskmine termiline | MT | N990 | 250-350 | 9,8 | 0.18 | – |
Grafeenoksiid
SBR-s hajutatud grafeenoksiid tagab kõrge tõmbetugevuse ja rebimisjõu ning suurepärase kulumiskindluse ja madala veeretakistusjõuga, mis on rehvide tootmisel olulised materjaliomadused. Grafiini oksiid-ränidioksiidiga tugevdatud SBR pakub konkurentsivõimelist alternatiivi keskkonnasõbraliku rehvi tootmisele ja kõrgefektiivsete kummide komposiitide tootmiseks. Grafeeni ja grafeenoksiidi saab ultrahelitöötluse abil edukalt, usaldusväärselt ja hõlpsalt painduda. Klõpsake siin, et saada rohkem teavet grafeeni ultraheli valmistamise kohta!