Erősített gumi előállítása ultrahanggal

• Az erősített gumik nagyobb szakítószilárdsággal, nyúlással, kopásállósággal és jobb öregedési stabilitással rendelkeznek.
• A töltőanyagokat, például a kormot (pl. CNT-k, MWNT-k), a grafént vagy a szilícium-dioxidot homogénen kell diszpergálni a mátrixban a kívánt anyagtulajdonságok biztosításához.
• A nagy teljesítményű ultrahang kiváló eloszlási minőséget biztosít a nagymértékben erősítő tulajdonságokkal rendelkező monodiszperz nanorészecskék számára.

Ultrahangos diszpergálás

Az ultrahangos kezelést széles körben alkalmazzák nanoanyagok, például monodiszperz nanorészecskék és nanocsövek diszpergálására, mivel az ultrahang nagymértékben elősegíti a részecskék és csövek szétválasztását és funkcionalizálását.
Az ultrahangos diszpergálóberendezések kavitációt és nagy nyíróerőket hoznak létre a nanorészecskék és nanocsövek széttöréséhez, deagglomerálásához, szétbogozásához és diszpergálásához. Az ultrahangos kezelés intenzitása pontosan beállítható és szabályozható, így az ultrahangos feldolgozás paraméterei tökéletesen hozzáigazíthatók a nanoanyag koncentrációjához, agglomerációjához és orientációjához/összegabalyodásához. Ezáltal a nanoanyagok az adott anyag sajátos követelményeinek megfelelően, optimálisan dolgozhatók fel. Az egyedileg beállított ultrahangos eljárásparaméterek révén elért optimális diszpergálási körülmények kiváló minőségű gumi-nanokompozit végterméket eredményeznek, amelyben a nanoadalékok és nanotöltőanyagok kiemelkedő erősítő tulajdonságokat biztosítanak.
Az ultrahang kiváló diszpergálási minőségének és az így elért egyenletes diszperziónak köszönhetően már nagyon alacsony töltőanyag-tartalom is elegendő a kiváló anyagtulajdonságok eléréséhez.

Ultrahanggal, korommal erősített gumi

A korom a gumik egyik legfontosabb töltőanyaga, különösen a gumiabroncsokban, mivel kopásállóságot és szakítószilárdságot biztosít a gumianyagnak. A koromrészecskék erősen hajlamosak olyan aggregátumok képzésére, amelyeket nehéz homogénen diszpergálni. A kormot gyakran használják festékekben, zománcokban, nyomdafestékekben, nejlon- és műanyagszínezékekben, latexkeverékekben, viaszkeverékekben, fényképészeti bevonatokban és más alkalmazásokban.
Az ultrahangos diszpergálás lehetővé teszi a deagglomerálást és az egyenletes elkeverést a részecskék nagyon nagy monodiszperzitása mellett.
Kattintson ide, ha többet szeretne megtudni az erősített kompozitok ultrahangos diszpergálásáról!

Ultrahanggal, CNT-vel / MWCNT-vel erősített gumi

Az ultrahangos homogenizátorok nagy teljesítményű diszpergálórendszerek, amelyek pontosan szabályozhatók és hozzáigazíthatók az eljárás és az anyag követelményeihez. Az ultrahangos eljárásparaméterek pontos szabályozása különösen fontos a nanocsövek, például az MWNT-k vagy az SWNT-k diszpergálásakor, mivel a nanocsöveket sérülés (pl. elvágás) nélkül kell különálló csövekké szétbogozni. A sértetlen nanocsövek nagy hosszúság/átmérő aránnyal rendelkeznek (akár 132 000 000:1), így kompozitba keverve rendkívüli szilárdságot és merevséget biztosítanak. A nagy teljesítményű, pontosan beállított ultrahangos kezelés legyőzi a van der Waals-erőket, valamint diszpergálja és szétbogozza a nanocsöveket, így kiemelkedő szakítószilárdságú és rugalmassági modulusú, nagy teljesítményű gumianyagot eredményez.
Emellett ultrahangos funkcionalizálást alkalmaznak a szénnanocsövek módosítására olyan kívánt tulajdonságok elérése érdekében, amelyek számos alkalmazásban hasznosíthatók.

Ultrahanggal, nanoszilícium-dioxiddal erősített gumi

Az ultrahangos diszpergálók rendkívül egyenletes részecskeeloszlást biztosítanak a szilícium-dioxid (SiO₂) nanorészecskéinek a gumipolimer-oldatokban. A szilícium-dioxid (SiO₂) nanorészecskéit monodiszperz részecskékként, homogénen kell eloszlatni a polimerizált sztirol-butadiénben és más gumikban. A monodiszperz nano-SiO₂ erősítőanyagként működik, amely jelentősen javítja a szívósságot, a szilárdságot, a nyúlást, a hajlítási tulajdonságokat és az öregedésállóságot. A nanorészecskékre a következő érvényes: minél kisebb a részecskeméret, annál nagyobb a részecskék fajlagos felülete. Nagyobb felület/térfogat (S/V) arány mellett jobb szerkezeti és erősítő hatások érhetők el, ami növeli a gumitermékek szakítószilárdságát és keménységét.
A szilícium-dioxid-nanorészecskék ultrahangos diszpergálása lehetővé teszi az eljárásparaméterek pontos szabályozását, így gömb alakú morfológia, pontosan beállított részecskeméret és nagyon szűk méreteloszlás érhető el.
Az ultrahanggal diszpergált szilícium-dioxid az így erősített gumi legmagasabb anyagteljesítményét eredményezi.
Kattintson ide, ha többet szeretne megtudni a következő vegyület ultrahangos diszpergálásáról: SiO₂!

Erősítőadalékok ultrahangos diszpergálása

Bizonyított, hogy az ultrahangos kezelés számos más nanorészecskés anyagot is diszpergál a gumikompozitok modulusának, szakítószilárdságának és fáradási tulajdonságainak javítása érdekében. Mivel a töltőanyagok és erősítőadalékok részecskemérete, alakja, felülete és felületi aktivitása döntő jelentőségű a teljesítményük szempontjából, a nagy teljesítményű és megbízható ultrahangos diszpergálók alkalmazása az egyik leggyakrabban használt módszer a mikro- és nanoméretű részecskék gumitermékekbe történő bekeverésére.
Az ultrahangos kezeléssel egyenletesen eloszlatott vagy monodiszperz részecskékként a gumimátrixokba beépített tipikus adalékok és töltőanyagok a kalcium-karbonát, a kaolinagyag, a pirogén szilícium-dioxid, a kicsapatott szilícium-dioxid, a grafit-oxid, a grafén, a csillám, a talkum, a barit, a wollastonit, a kicsapatott szilikátok, a pirogén szilícium-dioxid és a diatomit.
Ha olajsavval funkcionalizált TiO₂ nanorészecskéket ultrahanggal diszpergálnak sztirol-butadién gumiban, már az oleic-SiO₂ nagyon kis mennyisége is jelentősen javítja a modulust, a szakítószilárdságot és a fáradási tulajdonságokat, továbbá védőanyagként működik a fény és a hő okozta degradáció ellen.

• Az alumínium-oxid-trihidrátot (Al₂O₃) égésgátlóként, a hővezető képesség javítására, valamint a kúszóáramokkal és az erózióval szembeni ellenállás biztosítására adják hozzá.
• A cink-oxid (ZnO) töltőanyagok növelik a relatív permittivitást és a hővezető képességet.
• A titán-dioxid (TiO₂) javítja a hővezető képességet és az elektromos vezetőképességet.
• A kalcium-karbonátot (CaCO₃) mechanikai, reológiai és égésgátló tulajdonságai miatt használják adalékként.
• A bárium-titanát (BaTiO₃) növeli a hőstabilitást.
• A grafén és a grafén-oxid (GO) kiemelkedő mechanikai, elektromos, termikus és optikai anyagtulajdonságokat biztosít.
• A szénnanocsövek (CNT-k) jelentősen javítják a mechanikai tulajdonságokat, például a szakítószilárdságot, az elektromos vezetőképességet és a hővezető képességet.
• A többfalú szénnanocsövek (MWNT-k) javítják a Young-modulust és a folyáshatárt. Például már 1 wt.% MWNT epoxiba keverése is a Young-modulus és a folyáshatár rendre 100%-os és 200%-os növekedését eredményezi a tiszta mátrixhoz képest.
• Az egyfalú szénnanocsövek (SWNT-k) javítják a mechanikai tulajdonságokat és a hővezető képességet.
• A szénnanoszálak (CNF) növelik a szilárdságot, a hőállóságot és a tartósságot.
• Fém nanorészecskéket, például nikkelt, vasat, rezet, cinket, alumíniumot és ezüstöt, adnak hozzá az elektromos vezetőképesség és a hővezető képesség javítására.
• A szerves nanoanyagok, például a montmorillonit, javítják a mechanikai és az égésgátló tulajdonságokat.

Ultrahangos diszpergálórendszerek

A Hielscher Ultrasonics ultrahangos berendezések széles termékválasztékát kínálja – a megvalósíthatósági vizsgálatokhoz használt kisebb asztali rendszerektől a nagy terhelésre tervezett ipari ultrahangos készülékekig, akár egységenként 16kW teljesítménnyel. Teljesítményük, megbízhatóságuk, pontos szabályozhatóságuk és robusztusságuk teszi a Hielscher ultrahangos diszpergálórendszereit a mikro- és nanorészecskés készítmények gyártósorának „igáslovává”. Ultrahangos készülékeink a vizes és oldószeralapú diszperziókat még nagy viszkozitás (akár 10 000cp) esetén is könnyedén képesek feldolgozni. A különböző szonotródák (ultrahangos kürtök), amplitúdómódosító egységek (növelő/csökkentő), átfolyócella-geometriák és egyéb tartozékok lehetővé teszik az ultrahangos diszpergáló optimális hozzáigazítását a termékhez és annak feldolgozási követelményeihez.
A Hielscher Ultrasonics ipari ultrahangos processzorai nagyon nagy amplitúdókat képesek biztosítani. Akár 200µm amplitúdó is késedelem nélkül alkalmazható folyamatos, 24/7 üzemmódban. Még nagyobb amplitúdókhoz egyedi kialakítású ultrahangos szonotródák állnak rendelkezésre. A Hielscher ultrahangos berendezéseinek robusztussága lehetővé teszi a 24/7 üzemelést nagy terhelés mellett és igényes környezetekben. A Hielscher ultrahangos diszpergálóit világszerte telepítik nagyüzemi kereskedelmi gyártáshoz.