Ultrasonic Virbereedung vu verstäerkten Gummi
- Verstäerkt Gummi weisen méi héich Kraaftkraaft, Verlängerung, Abrasiounsbeständegkeet a besser Alterungsstabilitéit.
- Filler wéi Kueleschwarz (zB CNTs, MWNTs), Graphen oder Silika musse homogen an der Matrix verdeelt ginn fir déi gewënschte Materialeigenschaften ze bidden.
- Power Ultrasonics gëtt eng super Verdeelungsqualitéit vu monodisperséierten Nanopartikele mat héich verstäerkende Eegeschaften.
Ultrasonic Dispersioun
Ultrasonication gëtt wäit benotzt fir Nanomaterialien wéi monodisperséiert Nanopartikelen an Nanotubes ze verdeelen, well Ultrasonics d'Trennung an d'Funktionaliséierung vun de Partikelen a Réier staark verbessert.
Ultrasonic Dispergéierungsausrüstung erstellt Kavitatioun and high shear forces to disrupt, deagglomerate, detangle and disperse nano particles and nanotubes. The intensity of sonication can be precisely adjusted and controlled so that the ultrasonic processing parameters are adapted perfectly, taking concentration, agglomeration, and alignment/entanglement of the nano material into account. Thereby, nano materials can be optimally processed regarding their specific material’s requirements. Optimal dispersion conditions due to individually adjusted ultrasonic process parameters result in a high-quality final rubber nanocomposite with superior reinforcing characteristics of the nano-additives and -fillers.
Wéinst der superieure Dispersiounsqualitéit vun Ultrasonics an der doduerch erreechbarer eenheetlecher Dispersioun, ass e ganz nidderegen Fillerbelaaschtung genuch fir exzellente Materialeigenschaften ze kréien.
industrielle Ultraschallsystem
Ultraschall Carbon Black-verstäerkt Gummi
Kueleschwarz ass ee vun de wichtegste Filler a Gummi, besonnesch fir Pneuen, fir dem Gummimaterial Abrasiounsbeständegkeet a Spannkraaft ze ginn. Kueleschwarz Partikele si schwéier ufälleg fir Aggregate ze bilden déi schwéier homogen ze verdeelen sinn. Kueleschwarz gëtt allgemeng a Faarwen, Emailen, Drocktënten, Nylon- a Plastikfaarwen, Latexmëschungen, Wachsmëschungen, Fotobeschichtungen, a méi benotzt.
Ultrasonic Dispersioun erlaabt deagglomeréieren a vermëschen eenheetlech mat enger ganz héijer Monodispersitéit vun de Partikelen.
Klickt hei fir méi iwwer Ultraschalldispersioun fir verstäerkte Kompositen ze léieren!
Ultraschall CNT-? MWCNT-verstäerkt Gummi
Ultrasonic Homogenisatoren si mächteg Dispergéierungssystemer déi präzis kontrolléiert an ugepasst kënne ginn un de Prozess a Materialfuerderunge. Déi präzis Kontroll vun den Ultraschallprozessparameter ass besonnesch wichteg fir d'Verbreedung vun Nanotubes wéi MWNTs oder SWNTs, well d'Nanotubes mussen an eenzel Réier ofgeschnidden ginn ouni beschiedegt ze ginn (zB Scission). Onbeschiedegt Nanotubes bidden en héijen Aspekt Verhältnis (bis zu 132.000.000: 1) sou datt se aussergewéinlech Kraaft a Steifheit ginn wann se an e Komposit formuléiert sinn. Mächteg, präzis ugepasst Sonikatioun iwwerwannt d'Van der Waals Kräften a verdeelt an entlooss d'Nanotubes, wat zu engem High-Performance Gummimaterial mat aussergewéinlecher Spannkraaft an elastesche Modul resultéiert.
Ausserdeem, Ultraschall Funktionaliséierung gëtt benotzt fir Kuelestoff Nanotubes z'änneren fir gewënschte Properties z'erreechen déi a ville Applikatioune kënne benotzt ginn.
Ultraschaller fir déi kontinuéierlech Dispersioun vun Nanomaterialien, Kueleschwarz oder Aktivkohle.
Ultraschall Nano-Silica-Verstäerkt Gummi
Ultrasonic Disperger liwweren eng héich uniform Partikelverdeelung vu Silica (SiO2) Nanopartikelen a Gummipolymerléisungen. Silica (SiO2) Nanopartikele mussen homogen verdeelt ginn als mono-dispergéiert Partikel a polymeriséierte Styrol-Butadien an aner Gummi. Mono-dispergéiert Nano-SiO2 Akten als Verstäerkungsmëttel, déi d'Zähegkeet, d'Kraaft, d'Verlängerung, d'Biege an d'Anti-Aging-Leeschtung wesentlech verbessert. Fir Nano-Partikel gëlt: Wat méi kleng d'Partikelgréisst ass, wat méi grouss ass déi spezifesch Uewerfläch vun de Partikelen. Mat enger méi héijer Uewerfläch/Volumen (S/V) Verhältnis, gi besser strukturell a verstäerkt Effekter kritt, wat d'Spannkraaft an d'Häert vu Gummiprodukter erhéicht.
Ultrasonic Dispersioun vu Silica Nano-Partikel erlaabt d'Prozessparameter genee ze kontrolléieren sou datt eng sphäresch Morphologie, präzis ugepasst Partikelgréisst a ganz schmuel Gréisstverdeelung kritt gëtt.
Ultraschall dispergéiert Silica resultéiert an der héchster Materialleistung vun doduerch verstäerkter Gummi.
Klickt hei fir méi iwwer d'Ultraschallverdeelung vu SiO ze léieren2!
Ultraschall Dispersioun vu Verstäerkungsadditive
Sonication gouf bewisen fir vill aner nanopartikuléiert Materialien ze verdeelen fir de Modulus, d'Zréckkraaft an d'Müdegkeetseigenschaften vu Gummikompositen ze verbesseren. Zënter Partikelgréisst, Form, Uewerfläch an Uewerflächeaktivitéit vu Filler a Verstäerkungsadditive sinn entscheedend fir hir Leeschtung, mächteg an zouverlässeg Ultraschall-Disperger sinn eng vun den heefegst benotzte Methoden fir Mikro- an Nano-Gréisst Partikelen a Gummiprodukter ze formuléieren.
Typesch Additiven a Fëller, déi duerch Sonikatioun als eenheetlech verdeelt oder monodispergéiert Partikel a Gummi-Matrixen agebaut ginn, si Kalziumkarbonat, Kaolin Lehm, fuméiert Silika, ausgefällt Silica, Grafitoxid, Graphen, Glimmer, Talk, Barit, Wollastonit, ausgefällt Silikat, fuméiert. Silica an Diatomit.
Wann oleic sauerem-functionalized TiO2 Nanopartikele ginn ultraschall a Styren-Butadien-Gummi verspreet, och eng ganz kleng Quantitéit vum Oleic-SiO2 Resultater an wesentlech verbessert Modulus, tensile Kraaft, a Middegkeet Eegeschafte a Funktiounen als Schutzmoossnamen Agent géint Foto an Thermo Degradatioun.
- Alumina Trihydrat (Al2O3) gëtt als Flam retardant bäigefüügt, fir d'thermesch Konduktivitéit ze verbesseren, a fir Tracking an Erosiounsbeständegkeet.
- Zinkoxid (ZnO) Filler erhéijen d'relativ Permittivitéit wéi och d'thermesch Konduktivitéit.
- Titandioxid (TiO2) verbessert thermesch an elektresch Konduktivitéit.
- Kalziumkarbonat (CaCO3) gëtt als Additiv benotzt wéinst senge mechanesche, rheologeschen a flammvertragenden Eegeschaften.
- Bariumtitanat (BaTiO3) erhéicht d'thermesch Stabilitéit.
- graphene a Graphenoxid (GO) ginn superieure mechanesch, elektresch, thermesch an optesch Materialeigenschaften.
- Kuelestoff Nanotubes (CNTs) verbesseren mechanesch Eegeschafte wéi Spannkraaft, elektresch an thermesch Konduktivitéit wesentlech.
- Multi-walled Kuelestoff Nanotubes (MWNTs) verbesseren de Young's Modul an d'Ausbezuelkraaft. Zum Beispill, sou wéineg wéi 1 Wt.% vun MWNTs an en Epoxy resultéieren zu engem erhéicht Young's Modulus an Ausbezuelstäerkt respektiv, 100% an 200%, am Verglach mat der purer Matrix.
- Single-Walled Carbon Nanotubes (SWNTs) verbesseren mechanesch Eegeschaften an thermesch Leit.
- Kuelestoff Nanofaser (CNF) addéieren Kraaft, Hëtztbeständegkeet an Haltbarkeet.
- Metallesch Nanopartikele wéi Néckel, Eisen, Kupfer, Zénk, Aluminium a Sëlwer ginn dobäi fir d'elektresch an thermesch Konduktivitéit ze verbesseren.
- Organesch Nanomaterialien wéi z montmorillonit verbesseren d'mechanesch a Flam retardant Eegeschafte.
Ultraschall Dispersioun Systemer
Hielscher Ultrasonics bitt eng breet Produktpalette vun Ultraschallausrüstung – vu méi klenge Bench-Top Systemer fir Machbarkeetstester bis schwéier Pflicht industriell ultrasonicator Unitéiten mat bis 16 kW pro Unitéit. Power, reliability, precise controllability as well as their robustness make Hielscher’s ultrasonic dispersing systems the “schaffen Päerd” an der Produktioun Linn vun Mikron- an Nano-particulated Formuléierungen. Eis Ultraschaller si fäeg fir Waasser- a Léisungsmëttelbaséiert Dispersiounen bis zu Héich Viskositéit (bis zu 10.000 cp) einfach. Verschidde Sonotroden (Ultraschallhorn), Boosteren (Verstäerker? Ofsenkung), Flowzellgeometrien an aner Accessoiren erméiglechen d'optimal Adaptatioun vum Ultraschall-Disperger zum Produkt a seng Prozessfuerderunge.
Hielscher Ultrasonics’ industriell Ultraschallprozessoren kënne ganz liwweren héich Amplituden. Amplitudes of up to 200µm can be continuously run in 24/7 operation promptly. For even higher amplitudes, customized ultrasonic sonotrodes are available. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 Operatioun um schwéier Aarbecht an an exigent Ëmfeld. Hielscher's Ultraschall-Disperger ginn weltwäit fir grouss kommerziell Produktioun installéiert.
Customized Ultrasonic Setup fir Nano-Dispersioune
| Batch Volume | Duerchflossrate | Recommandéiert Apparater |
|---|---|---|
| 10 bis 2000 ml | 20 bis 400 ml/min | UP200Ht, UP 400 St |
| 0.1 bis 20L | 02 bis 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100 l | 2 bis 10 l/min | UIP4000 |
| na | 10 bis 100 l/min | UIP16000 |
| na | méi grouss | Stärekoup vun UIP16000 |
Literatur? Referenzen
- 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.
Fakten Worth Wëssen
syntheteschen Gummi
E syntheteschen Gummi ass all kënschtlech Elastomer. Synthetesch Gummi si haaptsächlech Polymere synthetiséiert aus Petrol Nebenprodukter a ginn, wéi aner Polymere, aus verschiddene Petrol-baséiert Monomeren gemaach. De stäerkste verbreet syntheteschen Gummistécker ass Styrene-Butadien Gummistécker (SBR) ofgeleet vun der Copolymerization vun Styrene an 1,3-Butadiene. Aner synthetesch Gummi ginn aus Isopren (2-Methyl-1,3-Butadien), Chloropren (2-Chlor-1,3-Butadien) an Isobutylen (Methylpropen) mat engem klenge Prozentsaz vun Isopren fir d'Verknüpfung virbereet. Dës an aner Monomere kënnen a verschiddene Proportiounen gemëscht ginn fir kopolymeriséiert ze ginn fir Produkter mat enger Rei vu physikaleschen, mechanesche a chemeschen Eegeschaften ze produzéieren. D'Monomere kënne reng produzéiert ginn an d'Zousatz vun Gëftstoffer oder Additive kann duerch Design kontrolléiert ginn fir optimal Eegeschaften ze ginn. Polymeriséierung vu pure Monomere ka besser kontrolléiert ginn fir e gewënschten Undeel vu cis an trans Duebelbindungen ze ginn.
Synthetesch Gummi, wéi natierlech Gummi, ass vill an der Automobilindustrie benotzt fir Pneuen, Dier a Fënster Profiler, Réier, Rimmer, Matten, a Buedem.
natierlech Gummistécker
Natierlech Gummi ass och bekannt als Indien Gummi oder Caoutchouc. Natierlech Gummi gëtt als Elastomer klasséiert a besteet haaptsächlech aus Polymere vun der organescher Verbindung Poly-cis-Isopren a Waasser. Et enthält Spure vun Gëftstoffer wéi Protein, Dreck etc. Naturgummi, deen als Latex aus dem Gummibaum ofgeleet gëtt Hevea Brasiliensis, weist excellent mechanesch Eegeschafte. Wéi och ëmmer, am Verglach mat syntheteschen Gummi, huet natierlech Gummi eng méi niddereg Materialleistung besonnesch wat seng thermesch Stabilitéit a seng Kompatibilitéit mat Petrolprodukter ugeet. Natierlech Gummi huet eng breet Palette vun Uwendungen, entweder alleng oder a Kombinatioun mat anere Materialien. Meeschtens gëtt et benotzt wéinst sengem grousse Stretchverhältnis, héijer Widderstandsfäegkeet a senger extrem héijer Waasserdichtheet. De Schmelzpunkt vum Gummi ass bei ongeféier 180 ° C (356 ° F).
D'Tabell hei drënner gëtt en Iwwerbléck iwwer déi verschidden Zorte vu Gummi:
| ISO | Techneschen Numm | Gemeinsam Numm |
|---|---|---|
| ACM | Polyacrylat Gummi | |
| AEM | Ethylen-acrylat Gummi | |
| Au | Polyester Urethan | |
| BIIR | Bromo Isobutylene Isopren | Bromobutyl |
| BR | Polybutadien | Bunn CB |
| CIIR | Chlor Isobutylene Isopren | Chlorbutyl, Butyl |
| CR | Polychloropren | Chloropren, Neopren |
| CSM | Chlorsulfonéiert Polyethylen | Hypalon |
| ECO | Epichlorhydrin | ECO, Epichlorhydrin, Epichlor, Epichloridrin, Herclor, Hydrin |
| EP | Ethylen Propylen | |
| EPDM | Ethylen Propylen Dien Monomer | EPDM, Nordel |
| EU | Polyether Urethan | |
| FFKM | Perfluorocarbon Gummi | Kalrez, Chemraz |
| FKM | Fluoréiert Kuelewaasserstoff | Viton, Fluorel |
| FMQ | Fluor Silikon | FMQ, Silikongummi |
| FPM | Fluorcarbon Gummi | |
| HNBR | Hydrogenéiert Nitril Butadien | HNBR |
| IR | Polyisopren | (Synthetesch) natierlech Gummi |
| IIR | Isobutylen Isopren Butyl | Butyl |
| NBR | Acrylonitril Butadien | NBR, Nitril, Perbunan, Buna-N |
| PU | polyurethan | PU, Polyurethan |
| SBR | Styrene Butadien | SBR, Buna-S, GRS, Buna VSL, Buna SE |
| SEBS | Styren Ethylen Butylen Styren Copolymer | SEBS Gummi |
| Si | Polysiloxan | Silikon Gummi |
| VMQ | Vinyl Methyl Silikon | Silikon Gummi |
| XNBR | Acrylonitril Butadien Carboxy Monomer | XNBR, Carboxyléiert Nitril |
| XSBR | Styrene Butadien Carboxy Monomer | |
| YBPO | Thermoplastesch Polyether-Ester | |
| YSBR | Styren Butadien Block Copolymer | |
| YXSBR | Styren Butadien Carboxy Block Copolymer |
SBR
Styrene-Butadien oder Styren-Butadien Gummi (SBR) beschreift synthetesch Gummi, déi aus Styrol a Butadien ofgeleet ginn. Verstäerkt Styren-Butadien charakteriséiert duerch seng héich Abrasiounsbeständegkeet a gutt Anti-Aging-Eegeschafte. De Verhältnis tëscht Styrol a Butadien bestëmmt d'Polymereigenschaften: Duerch en héije Styrolgehalt ginn d'Gummi méi haart a manner Gummi.
D'Aschränkungen vun net verstäerkten SBR ginn duerch seng geréng Kraaft ouni Verstäerkung, gerénger Widderstandsfäegkeet, gerénger Tréinekraaft (besonnesch bei héijen Temperaturen) a schlechtem Tack verursaacht. Dofir sinn Verstäerkungsmëttel a Fëller erfuerderlech fir SBR Eegeschaften ze verbesseren. Zum Beispill gi Kueleschwarz Filler benotzt fir staark ze stäerken an d'Abrasiounsbeständegkeet ze halen.
Styrol
Styren (C8H8) ass bekannt ënner verschiddene Begrëffer wéi Ethenylbenzen, Vinylbenzen, Phenylethen, Phenylethylen, Kaninamen, Styrol, Diarex HF 77, Styrolen a Styropol. Et ass eng organesch Verbindung mat der chemescher Formel C6H5CH=CH2. Styrol ass de Virgänger fir Polystyrol a verschidde Copolymere.
Et ass e Benzen-Derivat a erschéngt als faarweg ueleg Flëssegkeet, déi liicht verdampft. Styrol huet e séissen Geroch, deen bei héije Konzentratioune an engem manner agreabele Geroch dréit.
An der Präsenz vun enger Vinylgrupp bildt Styrol e Polymer. Styren-baséiert Polymere gi kommerziell produzéiert fir Produkter ze kréien wéi Polystyrol, ABS, Styren-Butadien (SBR) Gummi, Styren-Butadien Latex, SIS (Styren-Isopren-Styren), S-EB-S (Styren-Ethylen/Butylen-). Styren), Styren-Divinylbenzen (S-DVB), Styren-Acrylonitrilharz (SAN), an onsaturéierte Polyester, déi an Harz an Thermohärtungsverbindungen benotzt ginn. Dës Materialien si wichteg Komponente fir d'Produktioun vu Gummi, Plastik, Isolatioun, Glasfaser, Päifen, Autos- a Bootdeeler, Liewensmëttelbehälter, an Teppech-Backing.
Gummi Uwendungen
Gummi huet vill Material Charakteristiken wéi Stäerkt, laang halen, Waasser Resistenz an Hëtzt Resistenz. Dës Eegeschafte maachen Gummi ganz villsäiteg sou datt et a ville Industrien benotzt gëtt. Den Haaptverbrauch vu Gummi ass an der Autosindustrie, haaptsächlech fir Pneuenproduktioun. Weider Charakteristiken wéi seng net rutscheg, Weichheet, Haltbarkeet a Widderstandsfäegkeet maachen Gummi zu engem héich populéierte Komposit fir d'Produktioun vu Schong, Buedem, medizinescht a Gesondheetsversuergung, Haushaltsprodukter, Spillsaachen, Sportartikelen a vill aner Gummiprodukter.
Nano-Additive a Filler
Nano-Gréisst Filler an Zousätz an Gummistécker Akt als Verstäerkung a Schutzmoossnamen Agenten fir d'Zréckkraaft, d'Abrasiounsbeständegkeet, d'Tréinebeständegkeet, d'Hysteresis ze verbesseren an d'Foto- an thermesch Degradatioun vum Gummi ze konservéieren.
Silica
Silica (SiO2, Siliziumdioxid) gëtt a ville Forme benotzt wéi amorphem Silica, zB fuméiert Silica, Silicadamp, ausgefällt Silica fir d'Materialeigenschaften iwwer dynamesch mechanesch Eegeschaften, thermesch Alterungsresistenz a Morphologie ze verbesseren. Silica-gefüllte Verbindungen weisen eng Erhéijung vun der Viskositéit an der Crosslink Dicht respektiv zu engem Erhéijung vum Fillergehalt. Hardness, Modulus, Spannkraaft, a Verschleißeigenschaften goufen progressiv verbessert andeems d'Silika-Filler Betrag eropgeet.
Kuelestoff schwaarz
Kueleschwarz ass eng Form vu parakristallinem Kuelestoff mat chemisorbéierten Sauerstoffkomplexe (wéi carboxylesch, quinonic, laktonesch, phenolesch Gruppen an anerer) un hirer Uewerfläch verbonnen. Dës Uewerfläch Sauerstoffgruppen ginn normalerweis ënner dem Begrëff gruppéiert “liichtflüchtege Komplexen”. Wéinst dësem liichtflüchtege Inhalt ass Kueleschwarz en net-leitend Material. Mat Kuelestoff-Sauerstoff Komplexe funktionaliséiert Kuelestoff schwaarz Partikelen si méi einfach ze verdeelen.
Déi héich Uewerfläch-zu-Volumen Verhältnis vu Kueleschwarz mécht et e gemeinsame Verstäerkungsfiller. Bal all Gummi-Produkter, fir déi d'Spannkraaft an d'Abrasiounsbeständegkeet essentiell sinn, benotzen Kueleschwarz. Ausgefällt oder gefëmmt Silika gëtt als Ersatz fir Kueleschwarz benotzt, wann d'Verstäerkung vu Gummi erfuerderlech ass awer déi schwaarz Faarf sollt vermeit ginn. Wéi och ëmmer, Silica-baséiert Filler gewannen och Maartundeel an Autospneuen, well d'Benotzung vu Silica Filler zu engem méi nidderegen Rollverloscht am Verglach mat Kueleschwarz gefëllte Pneuen resultéiert.
D'Tabell hei drënner gëtt en Iwwerbléck iwwer Kueleschwarz Typen déi a Pneuen benotzt ginn
| Numm | Abbrev. | astm | Partikelgréisst nm | Spannkraaft MPa | Relativ Laborabrasioun | Relativ Stroossekleedung Abrasioun |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Super Abrasion Uewen | SAF | N110 | 20-25 Uhr | 25.2 | 1,35 | 1.25 |
| Mëttelstuf SAF | ISAF | N220 | 24–33 Uhr | 23.1 | 1.25 | 1.15 |
| Héich Abrasion Uewen | HAF | N330 | 28-36 | 22.4 | 1.00 | 1.00 |
| Einfach Veraarbechtung Channel | EPC | N300 | 30-35 Uhr | 21.7 | 0.80 | 0.90 |
| Schnell Extrudéierend Uewen | FEF | N550 | 39-55 | 18.2 | 0.64 | 0.72 |
| Héich Modulus Uewen | HMF | N660 | 49-73 | 16.1 | 0.56 | 0.66 |
| Semi-Verstäerkung Uewen | SRF | N770 | 70-96 | 14.7 | 0.48 | 0.60 |
| Schéin thermesch | FT | N880 | 180-200 | 12.6 | 0.22 | – |
| Mëttelméisseg thermesch | MT | N990 | 250-350 | 9.8 | 0.18 | – |
graphene oxid
Graphenoxid, deen am SBR dispergéiert gëtt, resultéiert an enger héijer Spannkraaft an der Tréinekraaft, souwéi aussergewéinlech Verschleißbeständegkeet a Low-Rolling Resistenz, déi wichteg Materialeigenschaften fir d'Pneuenfabrikatioun sinn. Graphene-Oxid-Silika-verstäerkt SBR bitt eng kompetitiv Alternativ fir eng ëmweltfrëndlech Pneuenproduktioun wéi och fir d'Produktioun vu High-Performance Gummi-Kompositen. Graphene a Graphenoxid kënnen erfollegräich, zouverlässeg a liicht ënner Sonikatioun exfoliéiert ginn. Klickt hei fir méi iwwer d'Ultraschallfabrikatioun vu Graphen ze léieren!