강화 고무의 제조 초음파
- 강화 고무는 높은 인장 강도, 신장률, 내마모성 및 더 나은 노화 안정성을 보여줍니다.
- 카본 블랙 (예 : CNTs, MWNTs), 그래 핀 또는 실리카와 같은 필러는 매트릭스에 균일하게 분산되어 원하는 재료 특성을 제공해야합니다.
- 전력 초음파는 매우 보강 된 특성을 가진 단 분산 나노 입자의 우수한 분포 품질을 제공합니다.
초음파 분산
초음파는 단 분산 나노 입자 및 나노 튜브와 같은 나노 물질을 분산시키기 위해 널리 사용되며, 초음파가 입자 및 튜브의 분리 및 기능화를 크게 향상시키기 때문입니다.
초음파 분산 장비 제작 캐비테이션 나노 입자 및 나노 튜브를 파괴, 응집 제거, 분산 및 분산시키기위한 높은 전단력. 초음파 처리의 매개 변수가 나노 물질의 농도, 응집 및 정렬 / 얽힘을 고려하여 완벽하게 조정되도록 초음파 처리의 강도를 정확하게 조정하고 제어 할 수 있습니다. 따라서, 나노 재료는 특정 재료의 요구 사항에 따라 최적으로 가공 될 수 있습니다. 개별적으로 조정 된 초음파 공정 매개 변수로 인해 최적의 분산 조건은 나노 첨가제 및 필러의 우수한 보강 특성을 갖는 고품질의 최종 고무 나노 복합 재료를 만듭니다.
초음파의 우수한 분산 품질 및 그로 인해 얻어지는 균일 한 분산으로 인해, 매우 낮은 충전재 로딩이 우수한 재료 특성을 얻기에 충분합니다.
산업용 초음파 시스템
Ultrasonically Carbon Black-Reinforced Rubber
카본 블랙은 고무 재료의 내마모성 및 인장 강도를 부여하기 위해 특히 타이어 용 고무에서 가장 중요한 필러 중 하나입니다. 카본 블랙 입자는 균질하게 분산되기 어려운 응집체를 형성하는 경향이 크다. 카본 블랙은 페인트, 에나멜, 인쇄 잉크, 나일론 및 플라스틱 착색료, 라텍스 혼합물, 왁스 혼합물, 포토 코팅 등에 많이 사용됩니다.
초음파 분산은 응집을 없애고 입자의 매우 높은 단 분산 도와 균일하게 혼합 할 수 있습니다.
강화 복합 재료의 초음파 분산에 대한 자세한 내용을 보려면 여기를 클릭하십시오!
Ultrasonically CNT- / MWCNT-Reinforced Rubber
초음파 균질 기는 프로세스 및 재료 요구 사항에 맞게 정밀하게 조절하고 조정할 수있는 강력한 분산 시스템입니다. 나노 튜브가 손상되지 않고 단일 튜브로 분리되어야하므로 (예 : 절단) MWNT 또는 SWNT와 같은 나노 튜브를 분산시키기 위해서는 초음파 공정 매개 변수의 정확한 제어가 특히 중요합니다. 손상되지 않은 나노 튜브는 높은 종횡비 (최대 132,000,000 : 1)를 제공하므로 합성물로 공식화했을 때 탁월한 강도와 강성을 부여합니다. 강력하고 정밀하게 조정 된 초음파 처리는 Van der Waals 힘을 극복하고 뛰어난 인장 강도와 탄성 계수를 가진 고성능 고무 소재를 생성하는 나노 튜브를 분산시키고 분리시킵니다.
더욱이, 초음파 기능화 매니 폴드 적용에 사용될 수있는 원하는 특성을 얻기 위해 탄소 나노 튜브를 개질 시키는데 사용된다.
나노 물질, 카본 블랙 또는 활성탄의 지속적인 분산을위한 초음파 장치.
Ultrasonically 나노 실리카 - 강화 고무
초음파 분산기는 매우 균일 한 입자 분포의 실리카 (SiO2) 나노 입자를 고무 고분자 용액에 넣었다. 실리카 (SiO2) 나노 입자는 중합 된 스티렌 - 부타디엔 및 다른 고무에 단 분산 입자로서 균질하게 분포되어야한다. 단 분산 나노 -SiO2 인성, 강도, 신장, 굽힘 및 노화 방지 성능을 크게 향상시키는 강화제 역할을합니다. 나노 입자적용: 입자 크기가 작을수록 입자의 특정 표면적이 커지다. 표면적/부피(S/V) 비율이 높을수록 구조 및 보강 효과가 향상되어 고무 제품의 인장 강도와 경도가 증가합니다.
실리카 나노 입자의 초음파 분산은 구형 형태, 정확하게 조정 된 입자 크기 및 매우 좁은 크기 분포가 얻어 지도록 공정 매개 변수를 정확하게 제어 할 수있게합니다.
Ultrasonically 분산 실리카는 그것에 의해 강화 된 고무의 가장 높은 재료 성능을 초래합니다.
SiO의 초음파 분산에 대해 자세히 알아 보려면 여기를 클릭하십시오.2!
강화 첨가제의 초음파 분산
Sonication은 고무 복합 재료의 탄성, 인장 강도 및 피로 특성을 향상시키기 위해 다른 많은 나노 입자 재료를 분산시키는 것으로 입증되었습니다. 필러 및 보강 첨가제의 입자 크기, 모양, 표면적 및 표면 활성이 성능에 결정적이기 때문에 강력하고 신뢰할 수있는 초음파 분산기는 마이크로 및 나노 크기의 입자를 고무 제품으로 만들기 위해 가장 자주 사용되는 방법 중 하나입니다.
고무 매트릭스에 균일하게 분산되거나 단산화된 입자로 초음파 처리에 의해 통합되는 일반적인 첨가제 및 충전제는 탄산칼슘, 카올린 점토, 훈증 실리카, 침전실리카, 흑연 산화물, 그래핀, 운모, 활석, 바비트, wollastonite, 침전 된 규산염, 연기 실리카 및 규조류.
올레산 작용 기화 된 TiO2 나노 입자는 스티렌 - 부타디엔 고무에 초음파 방식으로 분산되어 있으며, 극히 소량의 올레산 -Si2 인장 강도 및 피로 특성이 크게 향상되며 사진 및 열 분해에 대한 보호제 역할을합니다.
- 알루미나 트리 하이드레이트 (Al2영형삼)는 열전도율을 향상시키고 트래킹 및 내식성을 향상시키기 위해 난연제로 첨가됩니다.
- 산화 아연 (ZnO) 필러는 열전도도뿐만 아니라 비유 전율도 증가시킵니다.
- 이산화 티탄 (TiO2)는 열 및 전기 전도도를 향상시킵니다.
- 탄산 칼슘 (CaCO삼)은 기계적, 유변학 적 및 난연성으로 인해 첨가제로 사용됩니다.
- 바륨 티타 네이트 (BaTiO삼)은 열 안정성을 증가시킵니다.
- 그래 핀 및 산화 그라 핀 (graphene oxide, GO)은 우수한 기계적, 전기적, 열적 및 광학적 물질 특성을 제공합니다.
- 탄소 나노 튜브 (CNT)는 인장 강도, 전기 및 열 전도성과 같은 기계적 특성을 크게 개선합니다.
- 다중 벽 탄소 나노 튜브 (MWNT)는 영률과 항복 강도를 향상시킵니다. 예를 들어, 1 중량 %의 MWNT가 에폭시에 들어가면 순수 매트릭스와 비교하여 영률 및 항복 강도가 각각 100 % 및 200 % 증가합니다.
- 단일 벽 탄소 나노 튜브 (SWNTs)는 기계적 특성과 열전도도를 향상시킵니다.
- 탄소 나노 섬유 (CNF)는 강도, 내열성 및 내구성을 추가합니다.
- 니켈, 철, 구리, 아연, 알루미늄 및 알루미늄과 같은 금속성 나노 입자 은 전기 및 열전도율을 향상시키기 위해 추가되었습니다.
- 유기 나노 물질 몬모릴로나이트 기계 및 난연 특성을 향상시킵니다.
초음파 분산 시스템
Hielscher Ultrasonics는 초음파 장비의 광범위한 제품 범위를 제공합니다. – 타당성 테스트를위한 소형 벤치 탑 시스템에서부터 중장비까지 산업용 초음파 유닛 ~까지 단위당 16kW. Hielscher의 초음파 분산 시스템은 전력, 신뢰성, 정밀 제어 성 및 견고성으로 인해 “일 말” 미크론 및 나노 입자 제형의 생산 라인에서 우리의 초음파 발생기는 수성 및 용제 기반 분산액을 높은 점도 (10,000cp까지) 용이하게. 다양한 sonotrodes (초음파 뿔), 부스터 (증 압기 / 감쇠기), 플로우 셀 구조 및 기타 액세서리를 사용하면 제품에 대한 초음파 분산기 및 공정 요구 사항을 최적으로 적용 할 수 있습니다.
Hielscher 초음파’ 산업용 초음파 프로세서는 매우 높은 진폭. 최대 200μm의 진폭은 24/7 작동시 즉시 연속적으로 작동할 수 있습니다. 더 높은 진폭을 위해, 주문을 받아서 만들어진 초음파 sonotrodes를 유효합니다. Hielscher의 초음파 장비의 견고성은 연중 무휴 ~에서의 작업 무거운 의무 그리고 까다로운 환경에서. Hielscher의 초음파 분산기는 대규모 상업 생산을 위해 전세계에 설치됩니다.
나노 분산을위한 맞춤 초음파 설정
| 일괄 볼륨 | 유량 | 권장 장치 |
|---|---|---|
| 10 ~ 2000mL | 20 ~ 400 mL / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 ~ 20L | 0.2 ~ 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 ~ 100L | 2 ~ 10L / min | UIP4000 |
| N.A. | 10 ~ 100L / min | UIP16000 |
| N.A. | 더 큰 | 의 클러스터 UIP16000 |
문학 / 참고 문헌
- 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.
알만한 가치가있는 사실
인조 고무
합성 고무는 모든 인공 엘라스토머입니다. 합성 고무는 주로 석유 부산물로부터 합성 된 고분자이며 다른 고분자와 마찬가지로 다양한 석유 기반 단량체로 만들어집니다. 가장 널리 퍼진 합성 고무는 스티렌과 1,3- 부타디엔의 공중합에서 유도 된 스티렌 - 부타디엔 고무 (SBR)입니다. 다른 합성 고무는 교차 결합을위한 이소프렌 함량이 적은 이소프렌 (2- 메틸 -1,3- 부타디엔), 클로로프렌 (2- 클로로 -1,3- 부타디엔) 및 이소 부틸 렌 (메틸 프로 펜)으로 제조됩니다. 이들 및 다른 단량체는 다양한 비율로 혼합되어 공중합되어 물리적, 기계적 및 화학적 특성의 범위를 갖는 생성물을 생성 할 수있다. 단량체는 순수하게 제조 될 수 있으며, 불순물 또는 첨가제의 첨가는 최적의 특성을 부여하도록 설계 될 수있다. 순수한 모노머의 중합은 원하는 비율의 시스 및 트랜스 이중 결합을 제공하도록보다 잘 제어 될 수있다.
천연 고무와 같은 합성 고무는 타이어, 도어 및 창 프로필, 호스, 벨트, 매트 및 바닥재 용 자동차 산업에서 널리 사용됩니다.
천연 고무
천연 고무는 인도 고무 또는 고무로도 알려져 있습니다. 천연 고무는 엘라스토머로 분류되며 주로 유기 화합물 인 폴리 - 시스 - 이소프렌 및 물의 중합체로 구성됩니다. 그것은 단백질, 먼지 등의 불순물의 흔적을 포함하고 있습니다. 고무 나무에서 라텍스로 파생 된 천연 고무 Hevea Brasiliensis우수한 기계적 성질을 나타낸다. 그러나 합성 고무에 비해 천연 고무는 열 안정성과 석유 제품과의 호환성에 관해서 특히 낮은 성능을 보입니다. 천연 고무는 단독으로 또는 다른 물질과 함께 다양한 용도로 사용됩니다. 주로, 그것의 큰 스트레치 비율, 높은 반발력 및 매우 높은 방수성 때문에 사용됩니다. 고무의 녹는 점은 약 180 ° C (356 ° F)입니다.
아래 표는 다양한 종류의 고무에 대한 개요입니다.
| ISO | 기술 이름 | 공통 이름 |
|---|---|---|
| ACM | 폴리 아크릴 레이트 고무 | |
| AEM | 에틸렌 - 아크릴 레이트 고무 | |
| 누구나 | 폴리 에스텔 우레탄 | |
| BIIR | 브로 모 이소 부틸 렌 이소프렌 | 브로 모 부틸 |
| BR | 폴리 부타디엔 | 부나 CB |
| CIIR | 클로로 이소 부틸 렌 이소프렌 | 클로로 부틸, 부틸 |
| CR | 폴리 클로로프렌 | 클로로프렌, 네오프렌 |
| CSM | 클로로 술 폰화 폴리에틸렌 | 하이 팔론 |
| 에코 | 에피 클로로 히 드린 | ECO, Epichlorohydrin, Epichlore, Epichloridrine, Herclor, Hydrin |
| EP | 에틸렌 프로필렌 | |
| EPDM | 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체 | EPDM, Nordel |
| 유럽 연합 | 폴리 에테르 우레탄 | |
| FFKM | 퍼플 루오로 카본 고무 | 칼 레즈, 켐 라즈 |
| FKM | 불소화 탄화수소 | Viton, Fluorel |
| FMQ | 불소 실리콘 | FMQ, 실리콘 고무 |
| FPM | 플루오로 카본 고무 | |
| HNBR | 수소화 니트릴 부타디엔 | HNBR |
| IR | 폴리 이소프렌 | (합성) 천연 고무 |
| IIR | 이소 부틸 렌 이소프렌 부틸 | 부틸 |
| NBR | 아크릴로 니트릴 부타디엔 | NBR, 니트릴, 퍼부 난, Buna-N |
| 우레탄 | 폴리 우레탄 | 폴리 우레탄, 폴리 우레탄 |
| SBR | 스티렌 부타디엔 | SBR, Buna-S, GRS, Buna VSL, Buna SE |
| SEBS | 스티렌 에틸렌 부틸 렌 스티렌 공중 합체 | SEBS 고무 |
| 시 | 폴리실록산 | 실리콘 고무 |
| VMQ | 비닐 메틸 실리콘 | 실리콘 고무 |
| XNBR | 아크릴로 니트릴 부타디엔 카르복시 단량체 | XNBR, 카르 복실 레이트 니트릴 |
| XSBR | 스티렌 부타디엔 카르복시 단량체 | |
| YBPO | 열가소성 폴리 에테르 에스테르 | |
| YSBR | 스티렌 부타디엔 블록 공중 합체 | |
| YXSBR | 스티렌 부타디엔 카르복시 블록 공중 합체 |
SBR
스티렌 - 부타디엔 또는 스티렌 - 부타디엔 고무 (SBR)는 스티렌 및 부타디엔으로부터 유도 된 합성 고무를 기술한다. 강화 된 스티렌 - 부타디엔은 높은 내마모성과 우수한 노화 방지 특성을 특징으로합니다. 스티렌과 부타디엔의 비율은 중합체 특성을 결정합니다. 높은 스티렌 함량으로 인해 고무는 더 단단 해지고 고무질도 적어집니다.
비 강화 SBR의 한계는 보강, 낮은 복원력, 낮은 인열 강도 (특히 고온에서) 및 낮은 점착성이없는 낮은 강도 때문입니다. 따라서 SBR 물성을 향상시키기 위해서는 보강제와 필러가 필요합니다. 예를 들어, 카본 블랙 필러는 강도와 내마모성에 많이 사용됩니다.
스티렌
스티렌 (C8H8)는 에테 틸 벤젠, 비닐 벤젠, 페닐 에틸렌, 페닐 에틸렌, 신남, 스티롤, 디아 렉스 HF 77, 스티렌 및 스티로폴과 같은 다양한 용어로 알려져있다. 이 화합물은 화학식 C6H5CH = CH2. 스티렌은 폴리스티렌 및 여러 공중 합체의 전구체입니다.
그것은 벤젠 유도체이며 쉽게 증발하는 무색의 기름진 액체로 보입니다. 스티렌은 달콤한 냄새를 가지고있어 덜 고운 냄새가 나는 높은 농도로 변합니다.
비닐 기의 존재 하에서, 스티렌은 중합체를 형성한다. 스티렌 - 부타디엔 라텍스, SIS (스티렌 - 이소프렌 - 스티렌), S-EB-S (스티렌 - 에틸렌 / 부틸 렌 - 스티렌) 등의 제품을 얻기 위해 스티렌 계 폴리머를 상업적으로 제조한다. 스티렌), 스티렌 - 디 비닐 벤젠 (S-DVB), 스티렌 - 아크릴로 니트릴 수지 (SAN), 불포화 폴리 에스테르 등을들 수있다. 이 재료는 고무, 플라스틱, 단열재, 유리 섬유, 파이프, 자동차 및 보트 부품, 식품 용기 및 카펫 백킹의 중요한 구성 요소입니다.
고무 응용 분야
고무는 강도, 오래 지속, 내수성 및 내열성과 같은 많은 물질 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성 때문에 고무는 매우 다양한 용도로 사용되어 많은 산업 분야에서 사용되고 있습니다. 고무의 주요 용도는 주로 타이어 생산을위한 자동차 산업입니다. 비 미끄럼, 부드러움, 내구성 및 탄력성과 같은 특성으로 인해 고무는 신발, 바닥재, 의료 및 건강 용품, 가정용 제품, 장난감, 스포츠 용품 및 기타 많은 고무 제품의 생산에 사용되는 매우 빈번한 합성물입니다.
나노 첨가제 및 필러
나노 크기의 필러 및 첨가제는 고무의 인장 강도, 내마모성, 인열 저항, 히스테리시스를 개선하고 광 및 열분해로부터 보호하기위한 보강제 및 보호제 역할을합니다.
규토
실리카 (SiO2, 이산화 규소)은 비정질 실리카, 예를 들어 퓸드 실리카, 실리카 퓸, 동적 기계적 물성, 열 노화 방지 및 형태에 관한 재료 특성을 개선하기위한 침강 실리카와 같은 많은 형태로 사용됩니다. 실리카 충진 화합물은 증가하는 충진제 함량에 따라 각각 점도 및 가교 결합 밀도가 증가 함을 나타낸다. 실리카 - 필러 양을 증가시킴으로써 경도, 모듈러스, 인장 강도 및 마모 특성이 점진적으로 개선되었습니다.
카본 블랙
카본 블랙은 화학적으로 흡착 된 산소 복합체 (카복실 기, 퀴놀 론 기, 락톤 기, 페놀 기 등)가 표면에 부착 된 파라 크레이트 성 탄소 형태입니다. 이 표면 산소 그룹은 보통 용어로 그룹화됩니다 “휘발성 착물”. 이 휘발성 내용 때문에, 카본 블랙은 비전 도성 물질입니다. 탄소 - 산소 복합체로 작용 화 된 카본 블랙 입자는 분산되기 쉽습니다.
카본 블랙의 표면적 대 부피 비율이 높기 때문에 보강재가 보편적입니다. 인장 강도와 내마모성이 필수적인 거의 모든 고무 제품은 카본 블랙을 사용합니다. 침강 된 또는 훈증 된 실리카는 고무 보강이 요구되지만 까만 색은 피해야 할 때 카본 블랙의 대체품으로 사용됩니다. 실리카 필러를 사용하면 카본 블랙이 채워진 타이어에 비해 롤링 손실이 적기 때문에 실리카 기반 필러도 자동차 타이어 시장 점유율을 높일 수 있습니다.
아래 표는 타이어에 사용되는 카본 블랙 종류에 대한 개요입니다.
| 이름 | 약어. | ASTM | 입자 크기 nm | 인장 강도 MPa | 상대 실험실 마모 | 상대 roadwear 마모 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 수퍼 마모로 | SAF | N110 | 20-25 | 25.2 | 1.35 | 1.25 |
| 중급 SAF | ISAF | N220 | 24-33 | 23.1 | 1.25 | 1.15 |
| 고 마모로 | HAF | N330 | 28-36 | 22.4 | 1.00 | 1.00 |
| 쉬운 처리 채널 | EPC | N300 | 30-35 | 21.7 | 0.80 | 0.90 |
| 빠른 압출로 | FEF | N550 | 39-55 | 18.2 | 0.64 | 0.72 |
| 고 모듈러스로 | HMF | N660 | 49-73 | 16.1 | 0.56 | 0.66 |
| 반 보강로 | SRF | N770 | 70-96 | 14.7 | 0.48 | 0.60 |
| 미세 열 | FT | N880 | 180-200 | 12.6 | 0.22 | – |
| 중간 열 | 몬태나 주 | N990 | 250-350 | 9.8 | 0.18 | – |
그래 핀 산화물
SBR에 분산 된 그라 펜 산화물은 타이어 제조에 중요한 재료 특성 인 뛰어난 내마모성 및 낮은 구름 저항성을 비롯하여 높은 인장 강도 및 인열 강도를 제공합니다. Graphene oxide-silica reinforced SBR은 환경 친화적 인 타이어 생산뿐만 아니라 고성능 고무 합성물 생산에있어 경쟁력있는 대안을 제시합니다. Graphene과 graphene oxide는 초음파 처리를 통해 성공적으로 안정적이고 쉽게 박리 될 수 있습니다. graphene의 초음파 가공에 대한 자세한 내용을 보려면 여기를 클릭하십시오!