강화 고무의 초음파 준비
- 강화 고무는 더 높은 인장 강도, 연신율, 내마모성 및 더 나은 노화 안정성을 보여줍니다.
- 카본 블랙(예: CNT, MWNT), 그래핀 또는 실리카와 같은 충전제는 원하는 재료 특성을 제공하기 위해 매트릭스에 균일하게 분산되어야 합니다.
- Power 초음파는 고도로 강화 된 특성을 가진 단일 분산 나노 입자의 우수한 분포 품질을 제공합니다.
초음파 분산
초음파는 초음파가 입자와 튜브의 분리 및 기능화를 크게 향상시키기 때문에 단일 분산 나노 입자 및 나노 튜브와 같은 나노 물질을 분산시키는 데 널리 사용됩니다.
초음파 분산 장비는 공동 현상 그리고 나노 입자와 나노튜브를 파괴, 응집, 해체 및 분산시키는 높은 전단력. 초음파 처리 강도는 초음파 처리 매개 변수가 완벽하게 조정되어 나노 물질의 농도, 응집 및 정렬 / 얽힘을 고려하도록 정확하게 조정하고 제어 할 수 있습니다. 따라서 나노 물질은 특정 물질의 요구 사항에 대해 최적으로 처리 할 수 있습니다. 개별적으로 조정된 초음파 공정 매개변수로 인한 최적의 분산 조건은 나노 첨가제 및 필러의 우수한 강화 특성을 가진 고품질 최종 고무 나노 복합재를 생성합니다.
초음파의 우수한 분산 품질과 그로 인해 달성 된 균일 한 분산으로 인해 매우 낮은 충전재 부하만으로도 우수한 재료 특성을 얻기에 충분합니다.
산업용 초음파 시스템
초음파 카본 블랙 강화 고무
카본 블랙은 고무, 특히 타이어의 경우 고무 재료에 내마모성과 인장 강도를 제공하는 가장 중요한 충전재 중 하나입니다. 카본 블랙 입자는 균일하게 분산하기 어려운 응집체를 형성하는 경향이 있습니다. 카본 블랙은 일반적으로 페인트, 에나멜, 인쇄 잉크, 나일론 및 플라스틱 착색제, 라텍스 혼합물, 왁스 혼합물, 사진 코팅 등에 사용됩니다.
초음파 분산은 입자의 매우 높은 단분산성으로 균일하게 응집되고 혼합될 수 있습니다.
강화 복합재를 위한 초음파 분산에 대해 자세히 알아보려면 여기를 클릭하십시오!
초음파 CNT- / MWCNT 강화 고무
초음파 균질화기는 공정 및 재료 요구 사항에 맞게 정밀하게 제어하고 조정할 수 있는 강력한 분산 시스템입니다. 초음파 공정 매개 변수의 정확한 제어는 나노 튜브가 손상되지 않고 단일 튜브로 엉킴을 제거해야하기 때문에 MWNT 또는 SWNT와 같은 나노 튜브를 분산시키는 데 특히 중요합니다 (예 : 절단). 손상되지 않은 나노튜브는 높은 종횡비(최대 132,000,000:1)를 제공하여 복합재로 제조할 때 탁월한 강도와 강성을 제공합니다. 강력하고 정밀하게 조정 된 초음파 처리는 Van der Waals 힘을 극복하고 나노 튜브를 분산 및 엉킴시켜 탁월한 인장 강도와 탄성 계수를 가진 고성능 고무 소재를 만듭니다.
더욱이 초음파 기능화 매니폴드 응용 분야에서 사용할 수 있는 원하는 특성을 얻기 위해 탄소 나노튜브를 변경하는 데 사용됩니다.
나노 물질, 카본 블랙 또는 활성탄의 연속 분산을위한 초음파기.
초음파 나노 실리카 강화 고무
초음파 분산기는 실리카(SiO2) 고무 고분자 용액의 나노 입자. 실리카(SiO2) 나노 입자는 중합된 스티렌-부타디엔 및 기타 고무에서 단분산 입자로 균질하게 분포되어야 합니다. 단분산 나노 SiO2 강인성, 힘, 신장, 구부리고 노화 방지 성과를, 두드러지게 향상시키는 강화제로 작동하. 나노 입자가 적용되는 경우: 입자 크기가 작을수록 입자의 비표면적이 커집니다. 표면적/부피(S/V) 비율이 높을수록 구조 및 보강 효과가 향상되어 고무 제품의 인장 강도와 경도가 증가합니다.
실리카 나노 입자의 초음파 분산을 통해 공정 매개 변수를 정확하게 제어 할 수 있으므로 구형 형태, 정밀하게 조정 된 입자 크기 및 매우 좁은 크기 분포를 얻을 수 있습니다.
초음파로 분산 된 실리카는 그로 인하여 강화 고무의 가장 높은 재료 성능을 제공합니다.
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강화 첨가제의 초음파 분산
초음파 처리는 고무 복합 재료의 모듈러스, 인장 강도 및 피로 특성을 향상시키기 위해 다른 많은 나노 입자 물질을 분산시키는 것으로 입증되었습니다. 충전제 및 강화 첨가제의 입자 크기, 모양, 표면적 및 표면 활성이 성능에 중요하기 때문에 강력하고 신뢰할 수 있는 초음파 분산기는 마이크로 및 나노 크기의 입자를 고무 제품으로 제형화하는 데 가장 자주 사용되는 방법 중 하나입니다.
고무 매트릭스에서 균일하게 분포되거나 단일 분산 된 입자로 초음파 처리에 의해 통합되는 전형적인 첨가제 및 충전제는 탄산 칼슘, 카올린 점토, 흄드 실리카, 침전 실리카, 흑연 산화물, 그래 핀, 운모, 활석, 중정석, 규회석, 침전 규산염, 흄드 실리카 및 규조토입니다.
올레산 기능화 TiO 시2 나노 입자는 스티렌-부타디엔 고무에 초음파로 분산되어 있으며, 극소량의 올레산-SiO도 있습니다.2 그 결과 탄성계수, 인장 강도 및 피로 특성이 크게 향상되었으며 사진 및 열 저하에 대한 보호제로 기능합니다.
- 알루미나 삼수화물(Al2O3)는 난연제로 첨가되어 열전도율을 향상시키고 추적 및 내식성을 향상시킵니다.
- 산화아연(ZnO) 충전제는 상대 유전율과 열전도율을 증가시킵니다.
- 이산화 티타늄 (TiO2)는 열 및 전기 전도성을 향상시킵니다.
- 탄산칼슘(CaCO3)는 기계적, 유변학 및 난연성 특성으로 인해 첨가제로 사용됩니다.
- 바륨 티타네이트(BaTiO3)는 열 안정성을 증가시킵니다.
- 그래핀 및 그래핀 산화물(GO)은 우수한 기계적, 전기적, 열적 및 광학 재료 특성을 제공합니다.
- 탄소나노튜브 (CNTs)는 인장 강도, 전기 및 열전도율과 같은 기계적 특성을 크게 향상시킵니다.
- 다중벽 탄소나노튜브(MWNT)는 영률(Young's modulus)과 항복 강도를 향상시킵니다. 예를 들어, MWNT가 에폭시에 1wt.%만 들어가도 순수 매트릭스에 비해 영률 및 항복 강도가 각각 100% 및 200% 증가합니다.
- 단일벽 탄소나노튜브 (SWNTs)는 기계적 성질과 열전도율을 향상시킵니다.
- 탄소 나노 섬유 (CNF)는 강도, 내열성 및 내구성을 추가합니다.
- 니켈, 철, 구리, 아연, 알루미늄 및 은 전기 및 열 전도성을 향상시키기 위해 추가됩니다.
- 다음과 같은 유기 나노 물질 몬모릴로나이트 기계적 및 난연성 특성을 향상시킵니다.
초음파 분산 시스템
Hielscher 초음파는 다양한 초음파 장비를 제공합니다. – 타당성 테스트를 위한 소형 벤치탑 시스템부터 헤비듀티까지 산업용 초음파 발생기 장치 최대 단위당 16kW. 힘, 신뢰성, 정밀한 제어 가능성 및 견고 함은 Hielscher의 초음파 분산 시스템을 만듭니다. “작업 말” 미크론 및 나노 미립자 제형의 생산 라인에서. 우리의 초음파기는 수성 및 용매 기반 분산액을 최대 처리 할 수 있습니다. 고점도(최대 10,000CP) 쉽게. 다양한 소노트로드(초음파 혼), 부스터(증압기/감소기), 플로우 셀 형상 및 기타 액세서리를 통해 초음파 분산기를 제품 및 공정 요구 사항에 최적으로 적용할 수 있습니다.
Hielscher Ultrasonics’ 산업용 초음파 프로세서는 매우 전달할 수 있습니다. 높은 진폭. 최대 200μm의 진폭을 24/7 작동으로 신속하게 연속적으로 실행할 수 있습니다. 더 높은 진폭을 위해 맞춤형 초음파 소노트로드를 사용할 수 있습니다. Hielscher의 초음파 장비의 견고 함은 다음을 허용합니다. 24/7 작업 위치 헤비 듀티 그리고 까다로운 환경에서. Hielscher의 초음파 분산기는 대규모 상업 생산을 위해 전 세계에 설치됩니다.
나노 분산을 위한 맞춤형 초음파 설정
| 배치 볼륨(Batch Volume) | 유량 | 권장 장치 |
|---|---|---|
| 10 내지 2000mL | 20 내지 400mL/분 | UP200HT, UP400ST |
| 0.1 내지 20L | 0.2 내지 4L/min | UIP2000hdT 님 |
| 10에서 100L | 2 내지 10L/min | UIP4000 |
| N.A. 개시 | 10 내지 100L/min | UIP16000 |
| N.A. 개시 | 큰 | 의 클러스터 UIP16000 |
문헌 / 참고문헌
- 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.
알아 둘 만한 가치가 있는 사실
합성고무
합성 고무는 모든 인공 엘라스토머입니다. 합성 고무는 주로 석유 부산물에서 합성된 폴리머이며 다른 폴리머와 마찬가지로 다양한 석유 기반 단량체로 만들어집니다. 가장 널리 사용되는 합성 고무는 스티렌과 1,3-부타디엔의 공중합에서 파생된 스티렌-부타디엔 고무(SBR)입니다. 다른 합성 고무는 이소프렌(2-메틸-1,3-부타디엔), 클로로프렌(2-클로로-1,3-부타디엔) 및 이소부틸렌(메틸프로펜)으로 제조되며 가교를 위해 소량의 이소프렌이 있습니다. 이들 및 기타 단량체는 다양한 비율로 혼합하여 공중합하여 다양한 물리적, 기계적, 화학적 특성을 가진 제품을 생산할 수 있습니다. 단량체는 순수하게 생산할 수 있으며 불순물 또는 첨가제의 첨가는 최적의 특성을 제공하도록 설계에 의해 제어할 수 있습니다. 순수 단량체의 중합은 원하는 비율의 시스 및 트랜스 이중 결합을 제공하기 위해 더 잘 제어할 수 있습니다.
천연 고무와 같은 합성 고무는 자동차 산업에서 타이어, 도어 및 창 프로파일, 호스, 벨트, 매트 및 바닥재에 널리 사용됩니다.
천연 고무
천연 고무는 인도 고무 또는 caoutchouc으로도 알려져 있습니다. 천연 고무는 엘라스토머로 분류되며 주로 유기 화합물 폴리-시스-이소프렌과 물의 폴리머로 구성됩니다. 그것은 단백질, 먼지 등과 같은 불순물의 흔적을 포함합니다. 고무 나무에서 라텍스로 파생 된 천연 고무 헤베아 브라질리엔시스, 우수한 기계적 성질을 보여줍니다. 그러나 합성 고무에 비해 천연 고무는 특히 열 안정성과 석유 제품과의 호환성과 관련하여 재료 성능이 낮습니다. 천연 고무는 단독으로 또는 다른 재료와 결합하여 광범위하게 사용됩니다. 대부분 큰 신축율, 높은 탄력성, 매우 높은 수밀성으로 인해 사용됩니다. 고무의 녹는점은 약 180°C(356°F)입니다.
아래 표는 다양한 유형의 고무에 대한 개요를 제공합니다.
| 이소(ISO) | 기술 이름 | 속칭 |
|---|---|---|
| 증권 시세 표시기 | 폴리아크릴레이트 고무 | |
| AEM (자동자산) | 에틸렌-아크릴레이트 고무 | |
| 아우 | 폴리에스텔 우레탄 | |
| 비르 | 브로모 이소부틸렌 이소프렌 | 브로모부틸 |
| 브롬 | 폴리부타디엔 | 부나 CB |
| (주)씨아이르 | 클로로 이소부틸렌 이소프렌 | 클로로부틸, 부틸 |
| 크롬 | 폴리클로로프렌 | 클로로프렌, 네오프렌 |
| 증권 시세 표시기 | Chlorosulphonated Polyethylene | 하이팔론 |
| 에코 | 에피클로로히드린 | 에코, 에피클로로히드린, 에피클로르, 에피클로리드린, 허클로르, 히드린 |
| 엡 | 에틸렌 프로필렌 | |
| 에프디엠 | 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체 | EPDM, 노르델 |
| 유럽 연합 (EU) | 폴리에테르 우레탄 | |
| 증권 시세 표시기 | 과불화탄소 고무 | Kalrez, 쳄라즈 |
| 에프엠 | 플루오론화 탄화수소 | 바이톤, 플루오렐 |
| 에프엠큐 | 플루오로 실리콘 | FMQ, 실리콘 고무 |
| 에프엠 | 탄화플루오르 고무 | |
| (주)헨브르 | 수소화 니트릴 부타디엔 | (주)헨브르 |
| IR (영어) | 폴리이소프렌 | (합성) 천연 고무 |
| 증권 시세 표시기 | 이소부틸렌 이소프렌 부틸 | 부 틸 |
| 증권 시세 표시기 | 아크릴로니트릴 부타디엔 | NBR, 니트릴, 페르부난, 부나-N |
| 우레탄 | 폴리우레탄 | PU, 폴리우레탄 |
| 증권 시세 표시기 | 스티렌 부타디엔 | SBR, 부나-S, GRS, 부나 VSL, 부나 SE |
| 셉스 | 스티렌 에틸렌 부틸렌 스티렌 공중 합체 | SEBS 고무 |
| 시 | 폴리실록산 | 실리콘 고무 |
| 증권 시세 표시기 | 비닐 메틸 실리콘 | 실리콘 고무 |
| 엑스엔버 | 아크릴로니트릴 부타디엔 카르복시 단량체 | XNBR, 카르복실화 니트릴 |
| 엑스브르 | 스티렌 부타디엔 카르복시 모노머 | |
| YBPO (영문) | 열가소성 폴리에테르 에스테르 | |
| 이스브르 | 스티렌 부타디엔 블록 공중 합체 | |
| YXSBR | 스티렌 부타디엔 카르복시 블록 공중 합체 |
증권 시세 표시기
스티렌-부타디엔 또는 스티렌-부타디엔 고무(SBR)는 스티렌과 부타디엔에서 파생된 합성 고무를 설명합니다. 강화 스티렌-부타디엔은 높은 내마모성과 우수한 노화 방지 특성을 특징으로 합니다. 스티렌과 부타디엔의 비율은 폴리머 특성을 결정합니다: 스티렌 함량이 높으면 고무가 더 단단해지고 고무질이 줄어듭니다.
비강화 SBR의 한계는 보강재가 없는 낮은 강도, 낮은 복원력, 낮은 인열 강도(특히 고온에서) 및 점착력 불량으로 인해 발생합니다. 따라서 SBR 특성을 개선하기 위해 강화제와 충전제가 필요합니다. 예를 들어, 카본 블랙 필러는 강도와 내마모성에 크게 사용됩니다.
스티렌
스티렌(C8H8)는 에테닐벤젠, 비닐벤젠, 페닐에틸렌, 페닐에틸렌, 신나멘, 스티롤, 디아렉스 HF 77, 스티롤렌, 스티로폴 등 다양한 용어로 알려져 있다. 화학식 C를 갖는 유기 화합물입니다6H5채널=채널2. 스티렌은 폴리스티렌 및 여러 공중 합체의 전구체입니다.
벤젠 유도체이며 쉽게 증발하는 무색의 유성 액체로 나타납니다. 스티렌은 달콤한 냄새가 나며 고농도에서 덜 불쾌한 냄새로 변합니다.
비닐 그룹의 존재 하에서, 스티렌은 중합체를 형성한다. 스티렌계 고분자는 폴리스티렌, ABS, 스티렌-부타디엔(SBR) 고무, 스티렌-부타디엔 라텍스, SIS(스티렌-이소프렌-스티렌), S-EB-S(스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌), 스티렌-디비닐벤젠(S-DVB), 스티렌-아크릴로니트릴 수지(SAN) 및 수지 및 열경화성 화합물에 사용되는 불포화 폴리에스테르 등의 제품을 얻기 위해 상업적으로 생산됩니다. 이러한 재료는 고무, 플라스틱, 단열재, 유리 섬유, 파이프, 자동차 및 보트 부품, 식품 용기 및 카펫 지지대 생산에 중요한 구성 요소입니다.
고무 응용 분야
고무는 강도, 오래 지속, 내수성 및 내열성과 같은 많은 재료 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성으로 인해 고무는 매우 다재다능하여 많은 산업 분야에서 사용됩니다. 고무의 주요 용도는 주로 타이어 생산을 위한 자동차 산업에 있습니다. 미끄럽지 않고 부드러움, 내구성 및 탄력성으로 인한 추가 특성으로 인해 고무는 신발, 바닥재, 의료 및 건강 관리 용품, 가정 용품, 장난감, 스포츠 용품 및 기타 많은 고무 제품의 생산에 사용되는 매우 빈번한 복합재입니다.
나노 첨가제 및 충전제
고무의 나노 크기 충전제 및 첨가제는 인장 강도, 내마모성, 인열 저항, 히스테리시스를 개선하고 고무의 광열 및 열 저하를 방지하기 위해 강화 및 보호제 역할을 합니다.
실리 카
실리카(SiO2, 이산화규소)는 비정질 실리카, 예: 흄드 실리카, 실리카 흄, 침전 실리카와 같은 다양한 형태로 사용되어 동적 기계적 특성, 열 노화 저항성 및 형태에 대한 재료 특성을 향상시킵니다. 실리카 충전 화합물은 충전제 함량이 증가함에 따라 점도 및 가교 밀도가 각각 증가합니다. 경도, 탄성률, 인장 강도 및 마모 특성은 실리카 충전제의 양을 증가시킴으로써 점진적으로 개선되었습니다.
카본 블랙
카본 블랙은 화학흡수된 산소 복합체(예: 카르복실, 퀴노닉, 락토닉, 페놀기 등)가 표면에 부착된 파라결정 탄소의 한 형태입니다. 이러한 표면 산소 그룹은 일반적으로 다음과 같은 용어로 그룹화됩니다. “휘발성 복합체”. 이러한 휘발성 함량으로 인해 카본 블랙은 비전도성 물질입니다. 탄소-산소 복합체를 사용하면 기능성 카본 블랙 입자가 더 쉽게 분산됩니다.
카본 블랙의 높은 표면적 대 부피 비율은 일반적인 보강 필러입니다. 인장 강도와 내마모성이 필수적인 거의 모든 고무 제품은 카본 블랙을 사용합니다. 침전 또는 흄 실리카는 고무 보강이 필요하지만 검은 색을 피해야 할 때 카본 블랙의 대체품으로 사용됩니다. 그러나 실리카 기반 필러는 자동차 타이어에서도 시장 점유율을 높이고 있는데, 이는 실리카 필러를 사용하면 카본 블랙 충전 타이어에 비해 롤링 손실이 낮기 때문입니다.
아래 표는 타이어에 사용되는 카본블랙 유형에 대한 개요를 제공합니다
| 이름 | 약어. | 증권 시세 표시기 | 입자 크기 nm | 인장 강도 MPa | 상대적인 실험실 마모 | 상대적인 로드웨어 마모 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 슈퍼 마모로 | SAF (사프) | 엔110 | 20–25 | 25.2 | 1.35 | 1.25 |
| 중간 SAF | ISAF (아이사프) | N220 | 24–33 | 23.1 | 1.25 | 1.15 |
| 고마모로 | 하프 | N330 시리즈 | 28–36 | 22.4 | 1.00 | 1.00 |
| 쉬운 처리 채널 | 증권 시세 표시기 | N300 시리즈 | 30–35 | 21.7 | 0.80 | 0.90 |
| 빠른 압출로 | 페프 | N550 시리즈 | 39–55 | 18.2 | 0.64 | 0.72 |
| 고탄성률로 | HMF (에이엠에프) | N660 시리즈 | 49–73 | 16.1 | 0.56 | 0.66 |
| Semi-Reinforcing Furnace | 증권 시세 표시기 | N770 시리즈 | 70–96 | 14.7 | 0.48 | 0.60 |
| 파인 써멀 | 피트 | N880 시리즈 | 180–200 | 12.6 | 0.22 | – |
| 중간 열 | 마운트 | N990 시리즈 | 250–350 | 9.8 | 0.18 | – |
그래핀 산화물
SBR에 분산된 산화그래핀은 인장 강도와 인열 강도가 높을 뿐만 아니라 타이어 제조에 중요한 재료 특성인 뛰어난 내마모성과 낮은 구름 저항을 제공합니다. 그래핀 옥사이드-실리카 강화 SBR은 친환경 타이어 생산은 물론 고성능 고무 복합재 생산을 위한 경쟁력 있는 대안을 제공합니다. 그래 핀 및 그래 핀 산화물은 초음파 처리 하에서 성공적이고 안정적이며 쉽게 박리 될 수 있습니다. 그래핀의 초음파 제조에 대해 자세히 알아 보려면 여기를 클릭하십시오!