Prepararea cu ultrasunete de ranforsată cauciuc
- cauciucuri ranforsate prezintă rezistență mai mare la tracțiune, alungire, rezistența la abraziune și o mai bună stabilitate îmbătrânire.
- Material de umplutură, cum ar fi negrul de fum (de exemplu CNTs, MWNTs), graphene sau silice trebuie să fie dispersat omogen în matricea pentru a furniza proprietățile dorite ale materialului.
- ultrasunetelor de putere oferă o calitate superioară a distribuției nanoparticule monodisperse cu proprietăți extrem de armare.
Dispersia cu ultrasunete
Ultrasonication este larg angajat pentru dispersarea materialelor nano, cum ar fi nanoparticule si nanotuburile monodispersat, deoarece Ultrasonics îmbunătățește separarea și funcționalizarea particulelor și tuburile foarte mult.
Echipament cu ultrasunete de dispersie creează cavitație și forțe puternice de forfecare pentru a perturba, deaglomera, deturge și dispersa nanoparticule și nanotuburi. Intensitatea sonicării poate fi ajustată și controlată cu precizie, astfel încât parametrii de prelucrare ultrasonici să se adapteze perfect, luând în considerare concentrația, aglomerarea și alinierea / îmbinarea nano-materialului. Astfel, materialele nano pot fi prelucrate în mod optim în ceea ce privește cerințele materialelor specifice. Condițiile optime de dispersie datorate parametrilor individuali de proces cu ultrasunete au ca rezultat un nanocompozit fin de cauciuc de înaltă calitate, cu caracteristici superioare de ranforsare a nano-aditivilor și a aditivilor.
Datorită calității dispersiei superioare a ultrasunetelor și dispersia uniformă obținută prin aceasta, o încărcare de umplere foarte mică este suficientă pentru a obține caracteristici de material excelent.
sistem industrial cu ultrasunete
Negru de fum cu ajutorul ultrasunetelor ranforsată din cauciuc
negru de fum este una dintre cele mai importante umpluturii din cauciuc, în special pentru anvelope, pentru a da rezistența materialului din cauciuc la abraziune și rezistența la tracțiune. Particulele de negru de fum sunt puternic predispuse pentru a forma agregate, care sunt dificil de dispersat omogen. Negrul de fum este frecvent utilizat în vopsele, emailuri, cerneluri tipografice, nailon și din material plastic, amestecuri de coloranți din latex, amestecuri de ceară, acoperiri foto, și multe altele.
Dispersie cu ultrasunete permite deaglomerării și amestec uniform cu un monodispersity foarte mare a particulelor.
Click aici pentru a afla mai multe despre dispersie cu ultrasunete pentru compozite armate!
Ultrasonically CNT- / MWCNT ranforsată de cauciuc
omogenizatoare ultrasonice sunt sisteme de dispersie puternice care pot fi controlate cu precizie și adaptate la cerințele de proces și materiale. Controlul precis al parametrilor de proces cu ultrasunete este deosebit de important pentru dispersarea nanotuburilor, cum ar fi MWNTs sau SWNTs deoarece nanotuburi trebuie sa fie detangled in tuburi simple, fără a fi deteriorat (de exemplu scission). Nanotuburile nedeteriorate ofera un raport ridicat de aspect (până la 132000000: 1), astfel încât acestea dau rezistență excepțională și rigiditate atunci când sunt formulate într-un material compozit. Puternic sonicare, ajustat cu precizie depășește forțele Van der Waals și dispersează și nanotuburi Șampon Delicat rezultând într-un material din cauciuc de înaltă performanță, cu rezistență la tracțiune excepțională și modulul de elasticitate.
În plus, functionalizarea cu ultrasunete este utilizat pentru a modifica nanotuburi de carbon pentru a se atinge proprietățile dorite, care pot fi utilizate în aplicații multiple.
Ultrasonicators pentru dispersia continuă a nanomaterialelor, negru de fum, sau cărbune activ.
Ultrasunetelor Nano-Silica-ranforsată cauciuc
dispersanți ultrasonice furniza o distribuție foarte uniformă a particulelor de dioxid de siliciu (SiO2) nano-particule în soluții de polimer de cauciuc. Dioxid de siliciu (SiO2) nano-particule trebuie să fie distribuit în mod omogen sub formă de particule dispersate mono în polimerizat stiren-butadienă și alte cauciucuri. Mono-dispersat nano-SiO2 acționează ca agenți de întărire, care îmbunătățește tenacitatea, puterea, alunarea, îndoirea și performanța anti-îmbătrânire, în mod semnificativ. Pentru nano particule se aplică: cu cât dimensiunea particulelor este mai mică, cu atât este mai mare suprafața specifică a particulelor. Cu un raport de suprafață/volum (S/V) mai mare, se obțin efecte structurale și de întărire mai bune, ceea ce mărește rezistența la tracțiune și duritatea produselor din cauciuc.
dispersia cu ultrasunete a particulelor de siliciu nano permite controlul parametrilor de proces exact, astfel încât să se obțină o morfologie sferică, dimensiunea particulelor ajustate cu precizie, și de distribuția dimensiunilor foarte îngustă.
dispersat ultrasunetelor silicea în cea mai înaltă performanță materialul din cauciuc astfel armat.
Click aici pentru a afla mai multe despre dispersie cu ultrasunete de dioxid de siliciu2!
Ultrasonically Dispersia aditivi armatură
Sonicare a fost dovedit pentru a dispersa multe alte materiale nanoparticulated pentru a îmbunătăți modul, rezistența la tracțiune, și proprietăți de oboseală ale compozitelor de cauciuc. Deoarece dimensiunea particulelor, forma, aria suprafeței și activitatea de suprafață a fileri și aditivi de întărire sunt cruciale pentru performanța lor, puternic si fiabil dispersoare cu ultrasunete sunt una dintre cele mai frecvent utilizate metode pentru formularea micro- și nano-sized particule în produse din cauciuc.
Aditivi și umpluturi tipice, care sunt încorporate prin Sonicare ca particule uniform distribuite sau monodispersate în matrici de cauciuc, sunt carbonat de calciu, argilă caolin, siliciu fumat, dioxid de siliciu precipitat, oxid de grafit, graphene, mica, talc, barite, wollastonite, silicați precipitat, dioxid de siliciu fumat și diatomit.
Când funcționalizate-acid oleic TiO2 nanoparticule sunt ultrasunetelor dispersate in cauciuc stiren-butadienă, chiar și o cantitate foarte mică de acid oleic-SiO2 are ca rezultat îmbunătățit semnificativ modul, rezistența la tracțiune și proprietăți oboseală și funcționează ca agent de protecție împotriva foto și degradarea termică.
- trihidratul Alumina (Al2O3) Se adaugă ca ignifugant, pentru a îmbunătăți conductivitate termică, cât și pentru urmărirea și rezistența la eroziune.
- Oxidul de zinc (ZnO), materiale de umplutură crește permitivitate relativă precum și conductivitatea termică.
- Dioxid de titan (TiO2) Îmbunătățește conductivitate termică și electrică.
- carbonat de calciu (CaCO3) Este utilizat ca aditiv datorită proprietăților sale mecanice, reologice și ignifugarea.
- Titanat de bariu (BaTiO3) Crește stabilitatea termică.
- Grafenul și oxid de grafen (GO) conferă caracteristici materiale mecanice, electrice, termice și optice superioare.
- nanotuburi de carbon (CNTs) îmbunătățirea proprietăților mecanice, cum ar fi rezistența la tracțiune, electrice și o conductivitate termică semnificativ.
- nanotuburi de carbon cu pereți multipli (MWNTs) îmbunătățirea Young`s modul și limita de curgere. De exemplu, în cât mai puțin de 1% gr. Din MWNTs într-un rezultat epoxi într-un modul de elasticitate crescută Young`s și limita de curgere, respectiv, 100% și 200%, în comparație cu matricea pură.
- nanotuburi de carbon cu un singur perete (SWNTs) îmbunătățirea proprietăților mecanice și a conductivității termice.
- Nanofibre de carbon (CNF) Adauga forta, rezistenta la caldura si durabilitate.
- nanoparticule metalice, cum ar fi nichel, fier, cupru, zinc, aluminiu și argint sunt adăugate pentru a îmbunătăți conductivitatea electrică și termică.
- nanomateriale organice, cum ar fi montmorillonit îmbunătățirea proprietăților mecanice și ignifug.
Sisteme de dispersie cu ultrasunete
Hielscher Ultrasonics oferă o gamă largă de produse de echipamente cu ultrasunete – de la sisteme mai mici banc-top pentru testul de fezabilitate până la grele unități industriale ultrasonicator cu până la 16kW per unitate. Putere, fiabilitate, manevrabilitate precisă precum și robustețea lor fac sisteme de dispersie cu ultrasunete Hielscher lui de “cal de muncă” în linia de producție a micron- și formulări nano-fărîmițată. ultrasonicators noastre sunt capabile să proceseze dispersii apoase și pe bază de solvent până la vâscozități ridicate (până la 10.000cp) uşor. Diverse sonotrodes (emițătoarele ultrasonice), releele (intensificator / decreaser), flux geometrii celulare si alte accesorii permit adaptarea optimă a dispersator cu ultrasunete pentru cerințele sale de proces și produsul.
Hielscher Ultrasonics’ procesoare cu ultrasunete industriale pot livra foarte amplitudini mari. Amplitudinile de până la 200 μm pot fi rulați continuu în 24/7 operațiune cu promptitudine. Pentru amplitudini chiar mai mari, sunt disponibile sonotrodes cu ultrasunete personalizate. Robustețea echipamentelor cu ultrasunete Hielscher permite pentru 24/7 de funcționarea la datorie grea și în medii solicitante. dispersanți Hielscher`s cu ultrasunete sunt instalate în întreaga lume pentru producția comercială la scară largă.
Configurarea cu ultrasunete customizate pentru nano-dispersii
| volum lot | Debit | Aparate recomandate |
|---|---|---|
| 10 la 2000ml | 20 până la 400ml / min | Uf200 ः t. UP400St |
| 0.1 la 20L | 0.2 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 100L | 2 până la 10L / min | UIP4000 |
| N / A. | 10 la 100L / min | UIP16000 |
| N / A. | mai mare | grup de UIP16000 |
Literatură / Referințe
- 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.
Ce trebuie să știți
Cauciuc sintetic
Un cauciuc sintetic este orice elastomer artificial. Cauciucurile sintetice sunt în principal polimeri sintetizați din produse secundare petroliere și sunt fabricați, ca și alți polimeri, din diferiți monomeri pe bază de petrol. Cel mai răspândit cauciuc sintetic este cauciucul stiren-butadienic (SBR) derivat din copolimerizarea stirenului și 1,3-butadienei. Alte cauciucuri sintetice sunt preparate din izopren (2-metil-1,3-butadienă), cloropren (2-cloro-1,3-butadienă) și izobutilenă (metilpropenă) cu un procent redus de izopren pentru reticulare. Acești și alți monomeri pot fi amestecați în proporții diferite pentru a fi copolimerizați pentru a produce produse cu o serie de proprietăți fizice, mecanice și chimice. Monomerii pot fi produși în stare pură, iar adăugarea de impurități sau aditivi poate fi controlată prin design pentru a da proprietăți optime. Polimerizarea monomerilor puri poate fi controlată mai bine pentru a se obține o proporție dorită de legături duble cu cis și trans.
cauciuc sintetic, cum ar fi cauciucul natural, este utilizat pe scară largă în industria de automobile pentru anvelope, uși și ferestre profile, furtunuri, curele, rogojinile si podele.
Cauciuc natural
cauciuc natural este, de asemenea, cunoscut sub numele de India, cauciuc sau cauciuc. cauciuc natural este clasificat ca elastomer și constă în principal din polimeri ai compus organic poli-cis-izopren și apă. Conține urme de impurități, cum ar fi proteine, murdărie etc. cauciuc natural, care este derivat din latex ca arborele de cauciuc arbore de cauciuc, Prezintă proprietăți mecanice excelente. Cu toate acestea, în comparație cu cauciucuri sintetice, cauciuc natural are o performanță mai scăzută în special în ceea ce privește materialul pentru stabilitatea termică și compatibilitatea acesteia cu produse petroliere. cauciuc natural are o gamă largă de aplicații, fie singur, fie în combinație cu alte materiale. În general, este utilizat datorita raportului mare întindere, elasticitate ridicată și impermeabilitate extrem de ridicate. Punctul de topire al cauciucului este de la aproximativ 180 ° C (356 ° F).
Tabelul de mai jos oferă o privire de ansamblu asupra diferitelor tipuri de cauciuc:
| Iso | Nume tehnic | Denumirea comună |
|---|---|---|
| Acm | poliacrilat de cauciuc | |
| Aem | Cauciuc etilenă-acrilat | |
| LA | poliester uretan | |
| ÎNSCRIEȚI | Bromo izobutilenăizopren | bromobutilic |
| Br | polibutadienă | Buna CB |
| Ir | Cloro izobutilenăizopren | Clorbutilic, butil |
| Cr | Policloropren | Cloropren, neopren |
| CSM | polietilenă clorosulfonată | Hypalon |
| Eco | epiclorhidrina | ECO, epiclorhidrina, Epichlore, Epichloridrine, Herclor, hidrina |
| Ep | etilenă-propilenă | |
| Epdm | Etilena Propilen Dienă | EPDM, Nordel |
| SUA | uretan polieter | |
| FFKM | perfluorocarbon cauciuc | Kalrez, Chemraz |
| Fkm | Hidrocarbură fluoronată | Viton, Fluorel |
| FMQ | fluor silicon | FMQ, din cauciuc siliconic |
| FPM | fluorocarbon cauciuc | |
| Hnbr | Hidrogenată butadien nitrilic | Hnbr |
| ȘI | poliizopren | (Sintetice) din cauciuc natural |
| IIR | Izobutilenăizopren butil | butil |
| BNR | acrilonitril butadien | NBR, nitrilic, Perbunan, Buna-N |
| Pu | poliuretan | PU, poliuretan |
| Sbr | butadien stirenic | SBR, buna-S, GRS, buna VSL, buna SE |
| SEBS | Stiren etilenă butilenă stirenic | SEBS cauciuc |
| SI | polisiloxan | Cauciuc siliconic |
| Vmq | Vinyl de metil silicon | Cauciuc siliconic |
| XNBR (în) | Acrilonitrilul butadien Carboxi Monomer | XNBR, Nitril carboxilat |
| XSBR (în) | Butadien stirenic Carboxi Monomer | |
| În YBPO | Thermoplastic Polieter-ester | |
| De la YSBR | Butadien stirenic Block Copolymer | |
| YXSBR (în) | Butadien-stirenic Carboxi Block Copolymer |
Sbr
Butadien-stirenic sau cauciuc stiren-butadienă (SBR) descrie cauciucuri sintetice, care sunt derivate din stiren și butadienă. Ranforsat stiren-butadienă caracterizate prin rezistență ridicată la abraziune și proprietăți bune de anti-îmbătrânire. Raportul dintre stiren și butadienă determină proprietățile polimerului: printr-un conținut ridicat de stiren, cauciucuri devine mai greu și mai puțin cauciucată.
Limitările SBR nearmata sunt cauzate de rezistența redusă, fără armătură, o rezistență scăzută, rezistență la rupere scăzută (în special la temperaturi ridicate), și aderență slabă. De aceea, agenți de ranforsare și materialele de umplutură sunt necesare pentru a îmbunătăți proprietățile SBR. De exemplu, materiale de umplutură negru de fum sunt folosite pentru rezistenta si rezistenta la abraziune puternic.
stiren
Stiren (C8H8) Este cunoscut sub diferite termeni precum ethenylbenzene, vinilbenzen, feniletenă, feniletilen, cinnamene, stirol, diarex HF 77, styrolene și stiropol. Este un compus organic cu formula chimică C6H5CH = CH2. Stirenul este precursorul polistirenului și mai mulți copolimeri.
Este un derivat al benzenului și apare ca un lichid uleios incolor, care se evaporă ușor. Stiren are un miros dulce, care se transformă în concentrații ridicate într-un miros mai puțin plăcut.
În prezența unui grup vinii, stiren formează un polimer. Polimerii pe bază de stirenici sunt produse comercial pentru a obține produse, cum ar fi polistirenul, ABS, cauciuc stiren-butadienă (SBR), stiren-butadienă latex, SIS (stiren-izopren-stiren), S-EB-S (stiren-etilenă / butylene- stiren), stiren-divinilbenzen (S-DVB), rășină stiren acrilonitril (SAN) și poliesteri nesaturați care sunt utilizați în rășini și compuși termoreactive. Aceste materiale sunt componente importante pentru producerea de cauciuc, material plastic, izolare, fibra de sticla, tevi, automobile si piese de barca, containere alimentare și suport de covor.
Aplicații din cauciuc
Cauciuc are multe caracteristici materiale, cum ar fi rezistența,, rezistența de lungă durată a apei și rezistență la căldură. Aceste proprietăți fac din cauciuc foarte versatil, astfel încât acesta este utilizat în multe industrii. Utilizarea principală a cauciucului este în industria de automobile, în principal pentru producția de anvelope. Alte caracteristici ca sa non-alunecos, moliciune, durabilitate și capacitatea de adaptare a face un cauciuc compozit extrem de frecventat folosit pentru producerea de pantofi, pardoseli, consumabile medicale și de asistență medicală, produse de uz casnic, jucării, articole de sport și multe alte produse din cauciuc.
Nano-Aditivi și umpluturi
materiale de umplutură de dimensiuni nanometrice și aditivii din cauciuc acționează ca agenți de întărire și de protecție pentru a îmbunătăți rezistența la tracțiune, rezistența la abraziune, rezistența la rupere, histerezisul și păstrarea împotriva degradării foto- și termică a cauciucului.
silice
Dioxid de siliciu (SiO2, Dioxid de siliciu) este utilizat în mai multe forme, cum ar fi dioxid de siliciu amorf, de ex silice, fum de silice, silice precipitată pentru a îmbunătăți caracteristicile semnificative referitoare la proprietățile dinamice mecanice, rezistența la îmbătrânire termică și morfologie. Compușii-umplut de siliciu prezintă o viscozitate și crosslink densitate în creștere, respectiv, la un conținut de umplutură în creștere. Duritatea, modulul, rezistența la tracțiune și uzură caracteristici au fost îmbunătățite în mod progresiv, prin creșterea cantității de silice-umplere.
Negru de fum
negru de fum este o formă de carbon paracristaline cu complecși de oxigen adsorbit chimic (cum ar fi carboxilici,,, grupări chinonic lactonic fenolice și altele) atașate la suprafața sa. Aceste grupuri de oxigen de suprafață sunt de obicei grupate sub termenul “Complexe volatile”. Datorită acestui conținut volatil, negrul de fum este un material non-conductor. Cu complexele carbon-oxigen carbon funcționalizate particule negre sunt mai ușor de dispersat.
Rata înaltă suprafață suprafață la volum de negru de fum un material de umplutură de ranforsare comună face. Aproape toate produsele din cauciuc, pentru care rezistența la întindere și rezistența la abraziune sunt esențiale, utilizați negru de fum. Silice precipitată sau calcinată este folosit ca un substitut pentru negru de fum, atunci când este necesară din cauciuc, dar intarire trebuie evitată culoarea neagră. Cu toate acestea, materiale de umplutură pe bază de silice câștigă cotă de piață în anvelope auto, de asemenea, deoarece utilizarea rezultatelor umpluturi de silice într-o pierdere de rulare mai mică în comparație cu anvelopele de negru umplute carbon.
Tabelul de mai jos oferă o privire de ansamblu asupra tipurilor carbonblack utilizate în anvelope
| Nume | Abr. | ASTM | Dimensiunea particulei nm | Rezistența la tracțiune MPa | abraziune laborator relativ | abraziune roadwear relativă |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Super Abraziune Cuptor | Stan | N110 | 20-25 | 25,2 de | 1,35 | 1,25 de |
| Intermediarul SAF | Isaf | N220 | 24-33 | 23,1 de | 1,25 de | 1,15 de |
| Cuptor de mare Abraziune | VARA | N330 | 28-36 | 22,4 de | 1,00 | 1,00 |
| Canal de prelucrare ușoară | Epc | N300 | 30-35 | 21,7 | 0.80 | 0.90 |
| Rapid Extrudarea Cuptor | FEF | N550 | 39-55 | 18,2 de | 00.64 | 00.72 |
| Cuptor de mare Modulus | HMF | N660 | 49-73 | 16,1 de | 00.56 | 0.66 |
| Semi-Consolidarea Cuptor | Srf | N770 | 70-96 | 14,7 de | 00.48 | 0.60 |
| Fine termică | Ft | N880 | 180-200 | 12,6 de | 00.22 | – |
| Mediu termic | Mt | N990 | 250-350 | 9,8 de | 0.18 | – |
Oxid de grafen
oxid Grafena dispersat în SBR determină rezistență ridicată la tracțiune și la rupere, precum și în remarcabilă rezistență la uzură și rezistență la rulare scăzută, care sunt proprietăți materiale importante pentru fabricarea anvelopelor. Grafenul oxid-siliciu armat SBR oferă o alternativă competitivă pentru o producție de anvelope ecologic, cât și pentru producerea de compozite din cauciuc de înaltă performanță. Grafenul și oxid de grafen poate fi cu succes, exfoliat fiabil și ușor sub sonicare. Click aici pentru a afla mai multe despre fabricarea ultrasunete de grafen!