Vahvistetun kumilastan valmistaminen
- Vahvistetuilla kumilla on suurempi vetolujuus, venymä, kulutuskestävyys ja parempi vanhenevuus.
- Täyteaineet, kuten hiilimustan (esim. CNT: t, MWNT: t), grafeenin tai piidioksidin, on hajotettava homogeenisesti matriisiin halutun materiaalin ominaisuuksien aikaansaamiseksi.
- Teho-ultrasonics antaa monodispersed nanopartikkeleiden erinomaisen jakelun laatua erittäin vahvistavilla ominaisuuksilla.
Ultrasonic dispersio
Ultrasonication käytetään laajalti nano-materiaalien, kuten monodispersioiden nanopartikkeleiden ja nanoputkien, dispergoimiseksi, koska ultrasonics tehostaa hiukkasten ja putkien erottamista ja funktionalisointia suuresti.
Ultrasonic dispersing laitteet luo kavitaatio ja suuret leikkausvoimat, jotka häiritsevät, poistavat, poistavat ja hajottavat nanopartikkeleita ja nanoputkia. Sonication intensiteettiä voidaan tarkasti säätää ja ohjata niin, että ultraääniprosessiparametrit mukautetaan täydellisesti ottaen huomioon nano-materiaalin pitoisuus, agglomeraatio ja kohdistaminen / sekoittuminen. Niinpä nanomateriaaleja voidaan käsitellä optimaalisesti niiden erityisten materiaalien vaatimusten suhteen. Optimaaliset dispersio-olosuhteet, jotka johtuvat yksilöllisesti säädetyistä ultraääniprosessiparametreista, aiheuttavat korkealaatuisen lopullisen kumin nanokomposiitin, jolla on nano-lisäaineiden ja lisäaineiden erinomaiset vahvistusominaisuudet.
Koska ultrasoniksen erinomainen dispersion laatu ja näin saavutettu yhtenäinen dispersio johtuvat hyvin pienestä täyteaineen kuormituksesta, on riittävä erinomaisten materiaaliominaisuuksien saamiseksi.
Ultrasonically Carbon Black-reinforced Rubber
Hiilimuste on yksi tärkeimmistä kumien täyteaineista, erityisesti renkaista, jotta kumimateriaalin kulutuskestävyys ja vetolujuus saadaan. Hiilimustan hiukkaset ovat voimakkaasti alttiita muodostaa aggregaatteja, joita on vaikea hajottaa homogeenisesti. Hiilimustetta käytetään yleisesti maaleissa, emaloissa, painoväreissä, nailon- ja muoviväriaineissa, lateksiseoksissa, vahaseoksissa, valokuvapinnoissa ja muissa.
Ultrasonic dispersio mahdollistaa deagglomeroitumisen ja sekoittumisen tasaisesti hiukkasten erittäin korkean monodispersiteetin kanssa.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja ultraäänidispersioista vahvistetuille komposiiteille!
Ultrasonically CNT- / MWCNT-vahvistettu kumi
Ultraäänihomogenisaattorit ovat tehokkaita hajotusjärjestelmiä, joita voidaan tarkasti ohjata ja säätää prosessi- ja materiaalivaatimuksille. Ultraääniprosessiparametrien täsmällinen säätö on erityisen tärkeää nanoputkien, kuten MWNT: n tai SWNT: n, dispergoimiseksi, koska nanoputket on detangled yksittäisiin putkiin vahingoittamatta (esim. Hajotus). Epäkelpoiset nanoputket tarjoavat suuren sivusuhteen (jopa 132 000 000: 1) niin, että ne antavat erinomaisen lujuuden ja jäykkyyden, kun ne muotoillaan komposiittiin. Tehokas, tarkasti säädetty sonikointi voittaa Van der Waalsin voimat ja hajottaa ja irrottaa nanoputket, mikä johtaa korkean suorituskyvyn omaavaan kumimateriaaliin, jolla on poikkeuksellinen vetolujuus ja joustava moduuli.
Lisäksi, ultraäänifunktionaalisuus käytetään hiilinanoputkien modifioimiseksi haluttujen ominaisuuksien saavuttamiseksi, joita voidaan käyttää useissa sovelluksissa.
Ultrasonically Nano-Silica-vahvistettu kumi
Ultraäänidispersorit tarjoavat erittäin yhtenäisen piidioksidin hiukkaset (SiO2) nano-hiukkasia kumipolymeeriliuoksissa. Silika (SiO2) nano-hiukkaset on homogeenisesti jaettava mono-dispergoituneina hiukkasina polymeroituneissa styreenibutadieenissä ja muissa kumeissa. Mono-hajotettu nano-SiO2 toimii vahvistavia aineita, joka parantaa sitkeys, vahvuus, venymisen, taivutus ja anti-aging suoritus kykyä, merkittävästi. Nano hiukkasia sovelletaan: pienempi hiukkas koko, suurempi on erityinen pinta-ala hiukkasten. Kun pinta-ala/tilavuus (S/V)-suhde on korkeampi, saadaan parempia rakenteellisia ja vahvistavia vaikutuksia, mikä lisää kumi tuotteiden veto lujuutta ja kovuutta.
Silika-nanopartikkeleiden ultraäänidispersio mahdollistaa prosessiparametrien hallinnan täsmällisesti siten, että saavutetaan pallomainen morfologia, täsmällisesti säädetty partikkelikoko ja hyvin kapea kokojakauma.
Ultrasonisesti dispergoitunut piidioksidi saa aikaan suurimman materiaalin suorituskyvyn näin vahvistetusta kumista.
Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja SiO: n ultrasuodatuksesta2!
Ultrasonically Dispersion of reinforcing additives
Sonication on osoitettu hajottavan monia muita nanopartikkeloituja materiaaleja kumikomposiittien moduulin, vetolujuuden ja väsymisominaisuuksien parantamiseksi. Koska täyteaineiden ja vahvistavien lisäaineiden hiukkaskoko, muoto, pinta-ala ja pinta-aktiivisuus ovat ratkaisevan tärkeitä niiden suorituskyvylle, voimakkaat ja luotettavat ultraäänidispersorit ovat yksi yleisimmin käytetyistä menetelmistä mikro- ja nanokokoisten hiukkasten muodostamiseksi kumituotteiksi.
Tyypillisiä lisä aineita ja täyte aineita, jotka on sisällytetty sonikoimalla tasaisesti jakautuneet tai yksitoiteltuja hiukkasia kumi matriisit, ovat kalsium karbonaatti, kaoliini savi, kaasutettu piidioksidi, sakotettu piidioksidia, grafiitti oksidi, Grafeeni, kiille, talkki, barite, wollastoniitti, sapatut silikaatiet, savuinen piidioksidi ja diatomiitti.
Kun öljyhappofunktionaalinen TiO2 nanohiukkaset ovat ultraäänisesti dispergoituneita styreeni-butadieenikumista, jopa hyvin pieni määrä öljy-SiO: ta2 johtaa huomattavasti parantuneeseen moduuliin, vetolujuuteen ja väsymisominaisuuksiin ja toimii suojaavana aineena valokuvaa ja lämpöhajoamista vastaan.
- Alumiinitetrihydraatti (Al2O3) lisätään palonestoaineena lämmönjohtavuuden parantamiseksi sekä seulontaa ja eroosionkestävyyttä varten.
- Sinkkioksidi (ZnO) täyteaineet lisäävät suhteellista permittiivisyyttä sekä lämmönjohtavuutta.
- Titaanidioksidi (TiO2) parantaa lämmön- ja sähkönjohtavuutta.
- Kalsiumkarbonaatti (CaCO3) käytetään lisäaineena mekaanisten, reologisten ja palonestoaineidensa vuoksi.
- Bariumtitanaatti (BaTiO3) lisää lämmönkestävyyttä.
- grafeeni ja grafeenin oksidi (GO) antavat erinomaiset mekaaniset, sähköiset, termiset ja optiset materiaaliominaisuudet.
- hiilinanoputket (CNT) parantavat mekaanisia ominaisuuksia kuten vetolujuutta, sähköä ja lämmönjohtavuutta merkittävästi.
- Monikerroksiset hiilinanoputket (MWNT) parantavat Youngin moduulia ja saantoa. Esimerkiksi vain 1 painoprosenttia MWNT: istä epoksiin johtaa lisääntyneeseen Youngin moduliin ja sadon lujuuteen vastaavasti 100% ja 200% verrattuna puhtaaseen matriisiin.
- Yksikerroksiset hiilinanoputket (SWNT) parantaa mekaanisia ominaisuuksia ja lämmönjohtavuutta.
- Carbon nanokuidut (CNF) lisäävät lujuutta, lämmön kestävyyttä ja kestävyyttä.
- Metalliset nanopartikkelit kuten nikkeli, rauta, kupari, sinkki, alumiini ja hopea lisätään sähkö- ja lämmönjohtavuuden parantamiseksi.
- Orgaaniset nanomateriaalit kuten montmorilloniitti parantaa mekaanisia ja palonestoaineita.
Ultraääni dispersiojärjestelmiä
Hielscher Ultrasonics tarjoaa laajan valikoiman ultraäänilaitteita – pienistä penkki-top-järjestelmistä toteutettavuustestistä raskaaseen käyttöön teolliset ultraääniyksiköt jopa 16 kW / yksikkö. Teho, luotettavuus, tarkka hallittavuus sekä niiden kestävyys tekevät Hielscherin ultraäänidispersiojärjestelmistä “työjuhta” mikroni- ja nano-hiukkasmaisten formulaatioiden tuotantolinjaan. Ultrashoottorit pystyvät käsittelemään vesipitoisia ja liuotinpohjaisia dispersiota jopa korkeat viskositeetit (enintään 10 000 cp) helposti. Erilaiset sonotrodit (ultraäänitornit), vahvistimet (tehostin / decreaser), virtaussolumuodostumat ja muut lisävarusteet mahdollistavat optimaalisen ultraäänidispersonin sovittamisen tuotteeseen ja sen prosessivaatimuksiin.
Hielscher Ultrasonics’ teolliset ultraääniprosessorit voivat toimittaa hyvin suuret amplitudit. Amplitudeja jopa 200 μm voidaan jatkuvasti ajaa 24/7 toiminnassa nopeasti. Jopa suurempia amplitudeja varten on saatavilla räätälöityjä Ultra ääni-sonotrodeja. Hielscherin Ultra ääni laitteiston kestävyys mahdollistaa Kaikkina viikonpäivinä vuorokauden ympäri toiminto klo raskaasti ja vaativissa ympäristöissä. Hielscherin ultraäänidispersorit asennetaan maailmanlaajuisesti laajamittaiseen kaupalliseen tuotantoon.
erätilavuus | Virtausnopeus | Suositeltavat laitteet |
---|---|---|
10 - 2000 ml | 20 - 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
0.1 - 20L | 0.2 - 4 l / min | UIP2000hdT |
10 - 100 litraa | 2 - 10 l / min | UIP4000 |
n.a | 10 - 100 l / min | UIP16000 |
n.a | suuremmat | klusterin UIP16000 |
Kirjallisuus / Referenssit
- 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.
Tosiasiat, jotka kannattaa tietää
Synteettinen kumi
Synteettinen kumi on keinotekoinen elastomeeri. Synteettiset kumeet ovat pääasiassa öljytuotteista syntetisoituja polymeerejä, ja ne valmistetaan, kuten muut polymeerit, erilaisista maaöljypohjaisista monomeereistä. Yleisimmin synteettinen kumi on styreenibutadieenikumi (SBR), joka on peräisin styreeni- ja 1,3-butadieeni-kopolymeroinnista. Muita synteettisiä kumia valmistetaan isopreenistä (2-metyyli-1,3-butadieeni), klooripreenista (2-kloori-1,3-butadieeni) ja isobuteenista (metyylipropenistä) pienellä prosentilla isopreenistä silloittamiseksi. Näitä ja muita monomeerejä voidaan sekoittaa eri mittasuhteissa, jotta niitä voidaan kopolymeroida tuottamaan tuotteita, joilla on erilaisia fysikaalisia, mekaanisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Monomeerit voidaan valmistaa puhtaiksi ja epäpuhtauksien tai lisäaineiden lisäämistä voidaan ohjata rakenteelta optimaalisten ominaisuuksien aikaansaamiseksi. Puhtaiden monomeerien polymerointia voidaan paremmin kontrolloida halutun osuuden saamiseksi cis- ja trans-kaksoissidoksista.
Synteettistä kumia, kuten luonnonkumia, käytetään laajalti autoteollisuudessa renkaille, ovien ja ikkunoiden profiileille, letkuille, vöille, matolle ja lattialle.
Luonnonkumi
Luonnonkumi tunnetaan myös Intian kumi- tai kauko-karkeina. Luonnonkumi on luokiteltu elastomeeriksi ja se koostuu pääasiassa orgaanisen yhdisteen poly-cis-isopreenin ja veden seoksista. Se sisältää jälkiä epäpuhtauksia, kuten proteiinia, likaa jne. Luonnonkumia, joka on peräisin kumipuusta lateksi parakautsupuu, näyttää erinomaiset mekaaniset ominaisuudet. Kuitenkin synteettisiin kumisiin verrattuna luonnonkumilla on alhaisempi materiaalin suorituskyky erityisesti sen lämpöstabiilisuuden ja yhteensopivuuden kanssa öljytuotteiden kanssa. Luonnonkumilla on laaja valikoima sovelluksia, joko yksin tai yhdessä muiden materiaalien kanssa. Useimmiten sitä käytetään suuren venytyssuhteen, suuren joustavuuden ja erittäin korkean vedenpitävyyden ansiosta. Kumin sulamispiste on noin 180 ° C (356 ° F).
Seuraavassa taulukossa on yleiskatsaus eri kumityyppeihin:
ISO | Tekninen nimi | Yleinen nimi |
---|---|---|
Acm | Polyakrylaattikumi | |
Aem | Eteeni-akrylaattikumi | |
TO | Polyesteriuretaani | |
LIITY | Bromi isobutyleeni-isopreeni | bromobutyyliä |
Br | polybutadieeni | Buna CB |
ir | Kloori-isobutyleeni-isopreeni | Klorobutyyli, butyyli |
Op | polykloropreeni | Kloropreeni, neopreeni |
Csm | Kloorisulfonoidut polyeteenit | Hypalon |
Eco | epikloorihydriini | ECO, Epikloorihydriini, Epichlore, Epikloridriini, Herclor, Hydrin |
Ep | Eteeni-propeeni | |
Epdm | Eteenin propeenidieenimonomeeri | EPDM, Nordel |
Yhdysvallat | Polyeetteriuretaani | |
Ja FFKM | perfluorihiilivedyllä Rubber | Kalrez, Chemraz |
Fkm | Fluoroitua hiilivetyä | Viton, Fluorel |
Ja FMQ | Fluorisilikoni | FMQ, silikonikumi |
Fpm | Fluorihiilikaasu | |
Hnbr | Hydrattu nitriilibutadieenia | Hnbr |
JA | polyisopreeni | (Synteettinen) luonnonkumi |
Iir | Isobutyleeni-isopreenibutyyli | butyyli- |
Nbr | Akryylinitriilibutadieenia | NBR, nitriili, perbunaani, Buna-N |
Pu | polyuretaani | PU, polyuretaani |
Sbr | Styreenibutadieenia | SBR, Buna-S, GRS, Buna VSL, Buna SE |
SEBS | Styreeni-eteeni-butyleeni-styreenikopolymeeri | SEBS-kumi |
JA | polysiloksaani | Silikonikumi |
VMQ | Vinyylimetyyli-silikoni | Silikonikumi |
Ja XNBR | Akryylinitriilibutadieenikarboksimonomeeri | XNBR, karboksyloitu nitriili |
Ja XSBR | Styreenibutadieenikarboksimonomeeri | |
Ja YBPO | Termoplastinen polyeetteriesteri | |
ON, että | Styreenibutadieeni-estopolymeeri | |
YXSBR on | Styreenibutadieenikarboksyylikopolymeeri |
Sbr
Styreenibutadieenia tai styreenibutadieenikumia (SBR) kuvaa synteettisiä kumeja, jotka ovat peräisin styreeni ja butadieeni. Vahvistettu styreenibutadieenia, jolle on ominaista korkea kulutuskestävyys ja hyvät anti-aging-ominaisuudet. Styreenin ja butadieenin välinen suhde määrittelee polymeeriominaisuudet: korkealla styreenipitoisuudella kumeet muuttuvat kovemmiksi ja vähemmän kumimaisiksi.
Vahvistamattomien SBR: n rajoitukset johtuvat sen alhaisesta lujuudesta, ilman vahvistusta, vähäistä kimmoisuutta, vähäistä repäisylujuutta (erityisesti korkeissa lämpötiloissa) ja huonoa tarttumista. Siksi tarvitaan vahvistusaineita ja täyteaineita SBR-ominaisuuksien parantamiseksi. Esimerkiksi hiilimustan täyttöjä käytetään lujuuden ja hankausvastuksen voimakkaasti.
styreeni
Styreeni (C8H8) tunnetaan eri termeissä, kuten etenyylibentseeni, vinyylibentseeni, fenyylihe- leeni, fenyylietyleeni, cinnamene, styrol, diarys HF 77, styroleeni ja styropoli. Se on orgaaninen yhdiste, jolla on kemiallinen kaava C6H5CH = CH2. Styreeni on polystyreenin ja useiden kopolymeerien esiaste.
Se on bentseenijohdannainen ja se esiintyy värittömänä öljyisenä nesteenä, joka haihtuu helposti. Styreeni on makea tuoksu, joka kääntyy suurina pitoisuuksina vähemmän miellyttävän hajun sisällä.
Vinyyliryhmän läsnä ollessa styreeni muodostaa polymeerin. Styreeni-pohjaisia polymeerejä valmistetaan kaupallisesti sellaisten tuotteiden kuten polystyreenin, ABS: n, styreenibutadieenin (SBR), styreenibutadieenilateksin, SIS (styreeni-isopreeni-styreenin), S-EB-S (styreeni- styreeni-divinyylibentseeni (S-DVB), styreeniakryylinitriilihartsi (SAN) ja tyydyttymättömät polyesterit, joita käytetään hartseissa ja kuumakovettuvissa yhdisteissä. Nämä materiaalit ovat tärkeitä komponentteja kumi-, muovi-, eristys-, lasikuitu-, putkien, autojen ja veneiden osien, elintarvikepakkausten ja mattojen valmistukseen.
Kumisovellutukset
Kumilla on monia materiaaliominaisuuksia, kuten lujuus, kestävyys, veden kestävyys ja lämmönkestävyys. Nämä ominaisuudet tekevät kumista erittäin monipuolisen, joten sitä käytetään monilla teollisuudenaloilla. Kumin pääkäyttö on autoteollisuudessa, lähinnä renkaiden tuotannossa. Lisäominaisuuksina sen liukenemattomuus, pehmeys, kestävyys ja kestävyys tekevät kumista erittäin suosittu yhdistelmä, jota käytetään kengän, lattiapäällysteiden, lääketieteellisten ja terveydenhuollon tarvikkeiden, kotitaloustuotteiden, lelujen, urheiluvälineiden ja monien muiden kumituotteiden valmistukseen.
Nano-lisäaineita ja täyteaineita
Nano-kokoiset täyteaineet ja lisäaineet kumeissa toimivat lujittavina ja suojaavina aineina vetolujuuden, hankauksenkestävyyden, repäisylujuuden, hystereesin parantamiseksi ja kumin vaurioitumisen ja lämpöhäviön estämiseksi.
piidioksidi
Silika (SiO2, piidioksidia) käytetään monissa muodoissa, kuten amorfisessa piidioksidissa, esim. savuttua piidioksidia, piidioksidihöyryä, saostettua piidioksidia materiaalien ominaisuuksien parantamiseksi dynaamisista mekaanisista ominaisuuksista, termisen ikääntymisen resistenssistä ja morfologiasta. Piidioksidilla täytetyt yhdisteet näyttävät kasvavan viskositeetin ja silloitustiheyden vastaavasti lisääntyvään täyteainepitoisuuteen. Kovuus, moduuli, vetolujuus ja kulumisominaisuudet parantuivat progressiivisesti lisäämällä piidioksidin ja täyteaineen määrää.
Hiilenmusta
Hiilimuste on parakriittisen hiilen muoto, jossa on kemisorboitu happi-komplekseja (kuten karboksyyli-, kinoni-, laktoniset, fenoliset ryhmät ja muut). Nämä pintahaporyhmät ryhmitellään yleensä termiin “haihtuvat kompleksit”. Tämän haihtuvan sisällön ansiosta hiilimusta on johtamaton materiaali. Hiili-happi-komplekseilla funktionalisoidut hiilimustan hiukkaset ovat helpompi hajottaa.
Hiilimustan suuri pinta-ala-tilavuus -suhde tekee siitä tavallisen vahvistavan täyteaineen. Lähes kaikki kumituotteet, joiden vetolujuus ja hankauksenkestävyys ovat välttämättömiä, käytä hiilimustaa. Saostettua tai höyrystettyä piidioksidia käytetään hiilimustan korvikkeena, kun vaaditaan kumin vahvistamista, mutta musta väri on vältettävä. Silikapohjaiset täyteaineet saavat kuitenkin markkinaosuutta myös autojen renkaissa, koska siliketyyppien käyttö johtaa pienempään vierintävuuteen verrattuna hiilimustalla täytettyihin renkaisiin.
Alla olevassa taulukossa on yleiskatsaus renkaissa käytettävistä hiilikuitutyypeistä
Nimi | Lyh. | Astm | Hiukkaskoko nm | Vetolujuus MPa | Suhteellinen laboratorion kuluminen | Suhteellinen roadwear-hankaus |
---|---|---|---|---|---|---|
Super Abrasion-uuni | Saf | N110 | 20-25 | 25,2 | 1,35 | 1,25 |
Välituote SAF | Isaf | N220 | 24-33 | 23,1 | 1,25 | 1,15 |
Korkea hioma-uuni | KESÄ | N330 | 28-36 | 22,4 | 1,00 | 1,00 |
Helppo käsittelykanava | Epc | N300 | 30-35 | 21,7 | 00,80 | 00,90 |
Nopeasti pursotusuunit | Fef | N550 | 39-55 | 18,2 | 00,64 | 00,72 |
Korkea Modulus-uuni | Hmf | N660 | 49-73 | 16,1 | 00,56 | 00,66 |
Puoliautomaattinen uuni | Srf | N770 | 70-96 | 14,7 | 00,48 | 00,60 |
Hieno Lämpö | Ft | N880 | 180-200 | 12,6 | 00,22 | – |
Medium Terminen | Mt | N990 | 250-350 | 9,8 | 00,18 | – |
grafeeni Oxide
SBR: llä dispergoitu grafieenin oksidi saa aikaan suuren vetolujuuden ja repäisylujuuden sekä erinomaisen kulutuskestävyyden ja alhaisen vierintävastuksen, jotka ovat tärkeitä materiaalin ominaisuuksia rengasvalmistuksessa. Graeneenioksidisilika-vahvistettu SBR tarjoaa kilpailukykyisen vaihtoehdon ympäristöystävälliselle renkaanvalmistukselle sekä korkean suorituskyvyn kumiyhdistelmille. Grafeenia ja grafeenin oksidia voidaan menestyksellisesti, luotettavasti ja helposti hioa ultraäänellä. Klikkaa tästä saadaksesi lisätietoja grafieenin ultraäänimittauksesta!