Ультразвуковое получение усиленной резины

• Усиленные резины обладают более высокой прочностью при растяжении, более высоким относительным удлинением, более высокой стойкостью к истиранию и лучшей стойкостью к старению.
• Наполнители, такие как технический углерод (например, CNTs, MWNTs), графен или диоксид кремния, должны быть однородно диспергированы в матрице для обеспечения требуемых свойств материала.
• Ультразвук высокой мощности обеспечивает превосходное качество распределения монодисперсных наночастиц с выраженными усиливающими свойствами.

Ультразвуковое диспергирование

Обработка ультразвуком широко применяется для диспергирования наноматериалов, таких как монодисперсные наночастицы и нанотрубки, поскольку ультразвук значительно улучшает разделение и функционализацию частиц и трубок.
Оборудование для ультразвукового диспергирования создает кавитацию и высокие сдвиговые усилия для разрушения, деагломерации, распутывания и диспергирования наночастиц и нанотрубок. Интенсивность обработки ультразвуком можно точно регулировать и контролировать, чтобы параметры ультразвуковой обработки были идеально адаптированы с учетом концентрации, агломерации и ориентации/переплетения наноматериала. Таким образом, наноматериалы можно оптимально обрабатывать с учетом требований к конкретному материалу. Оптимальные условия диспергирования благодаря индивидуальной настройке параметров ультразвукового процесса позволяют получать высококачественный конечный резиновый нанокомпозит с превосходными усиливающими характеристиками нанодобавок и нанонаполнителей.
Благодаря превосходному качеству ультразвукового диспергирования и достигаемому при этом равномерному распределению достаточно очень низкого содержания наполнителя для получения отличных характеристик материала.

Резина, усиленная техническим углеродом с помощью ультразвука

Технический углерод является одним из важнейших наполнителей резин, особенно шинных, и придает резиновому материалу стойкость к истиранию и прочность при растяжении. Частицы технического углерода сильно склонны к образованию агрегатов, которые трудно однородно диспергировать. Технический углерод широко используется в красках, эмалях, печатных красках, красителях для нейлона и пластмасс, латексных смесях, восковых смесях, фотографических покрытиях и других материалах.
Ультразвуковое диспергирование позволяет проводить деагломерацию и равномерное смешивание с достижением очень высокой монодисперсности частиц.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше об ультразвуковом диспергировании для усиленных композитов!

Резина, усиленная CNT / MWCNT с помощью ультразвука

Ультразвуковые гомогенизаторы представляют собой мощные диспергирующие системы, которые можно точно контролировать и настраивать в соответствии с требованиями процесса и материала. Точный контроль параметров ультразвукового процесса особенно важен для диспергирования нанотрубок, таких как MWNTs или SWNTs, поскольку нанотрубки необходимо распутать до отдельных трубок, не повреждая их (например, не разрывая). Неповрежденные нанотрубки имеют высокое отношение длины к диаметру (до 132 000 000:1), благодаря чему при введении в композит они обеспечивают исключительную прочность и жесткость. Мощная, точно настроенная обработка ультразвуком преодолевает силы Ван-дер-Ваальса, диспергирует и распутывает нанотрубки, в результате чего получается высокоэффективный резиновый материал с исключительной прочностью при растяжении и модулем упругости.
Кроме того, ультразвуковая функционализация используется для модификации углеродных нанотрубок с целью получения требуемых свойств, которые можно использовать в самых разных областях применения.

Резина, усиленная нанодиоксидом кремния с помощью ультразвука

Ультразвуковые диспергаторы обеспечивают высокую равномерность распределения наночастиц диоксида кремния (SiO₂) в растворах каучуковых полимеров. Наночастицы диоксида кремния (SiO₂) должны быть однородно распределены в виде монодисперсных частиц в полимеризованном стирол-бутадиене и других каучуках. Монодисперсный нано-SiO₂ действует как усиливающий агент, значительно улучшая вязкость разрушения, прочность, относительное удлинение, характеристики при изгибе и стойкость к старению. Для наночастиц справедливо следующее: чем меньше размер частиц, тем больше их удельная площадь поверхности. При более высоком отношении площади поверхности к объему (S/V) достигаются лучшие структурные и усиливающие эффекты, что повышает прочность при растяжении и твердость резиновых изделий.
Ультразвуковое диспергирование наночастиц диоксида кремния позволяет точно контролировать параметры процесса, обеспечивая сферическую морфологию, точно заданный размер частиц и очень узкое распределение по размерам.
Диоксид кремния, диспергированный ультразвуком, обеспечивает наивысшие эксплуатационные характеристики усиленной им резины.
Нажмите здесь, чтобы узнать больше об ультразвуковом диспергировании SiO₂!

Ультразвуковое диспергирование усиливающих добавок

Доказано, что обработка ультразвуком позволяет диспергировать многие другие наночастичные материалы для улучшения модуля упругости, прочности при растяжении и усталостных характеристик резиновых композитов. Поскольку размер частиц, форма, площадь поверхности и поверхностная активность наполнителей и усиливающих добавок имеют решающее значение для их эффективности, применение мощных и надежных ультразвуковых диспергаторов является одним из наиболее часто используемых методов введения частиц микро- и наноразмера в резиновые изделия.
Типичные добавки и наполнители, вводимые посредством обработки ультразвуком в резиновые матрицы в виде равномерно распределенных или монодисперсных частиц, включают карбонат кальция, каолиновую глину, пирогенный диоксид кремния, осажденный диоксид кремния, оксид графита, графен, слюду, тальк, барит, волластонит, осажденные силикаты, пирогенный диоксид кремния и диатомит.
Когда функционализированные олеиновой кислотой наночастицы TiO₂ диспергируются ультразвуком в бутадиен-стирольном каучуке, даже очень небольшое количество олеинового SiO₂ приводит к значительному улучшению модуля упругости, прочности при растяжении и усталостных характеристик и действует как защитный агент против фото- и термодеструкции.

• Тригидрат оксида алюминия (Al₂O₃) добавляют в качестве антипирена, для улучшения теплопроводности и обеспечения стойкости к образованию токопроводящих дорожек и эрозии.
• Наполнители из оксида цинка (ZnO) повышают относительную диэлектрическую проницаемость, а также теплопроводность.
• Диоксид титана (TiO₂) улучшает тепло- и электропроводность.
• Карбонат кальция (CaCO₃) используется в качестве добавки благодаря своим механическим, реологическим и огнезащитным свойствам.
• Титанат бария (BaTiO₃) повышает термическую стабильность.
• Графен и оксид графена (GO) обеспечивают превосходные механические, электрические, тепловые и оптические характеристики материала.
• Углеродные нанотрубки (CNTs) значительно улучшают механические свойства, такие как прочность при растяжении, электрическая и тепловая проводимость.
• Многостенные углеродные нанотрубки (MWNTs) улучшают модуль Юнга и предел текучести. Например, введение всего 1 мас.% MWNTs в эпоксидную смолу приводит к увеличению модуля Юнга и предела текучести соответственно на 100% и 200% по сравнению с чистой матрицей.
• Одностенные углеродные нанотрубки (SWNTs) улучшают механические свойства и теплопроводность.
• Углеродные нановолокна (CNF) повышают прочность, термостойкость и долговечность.
• Металлические наночастицы, такие как никель, железо, медь, цинк, алюминий и серебро, добавляют для улучшения электрической и тепловой проводимости.
• Органические наноматериалы, такие как монтмориллонит, улучшают механические и огнезащитные свойства.

Системы ультразвукового диспергирования

Hielscher Ultrasonics предлагает широкий ассортимент ультразвукового оборудования – от небольших настольных систем для проверки осуществимости процесса до рассчитанных на высокие нагрузки промышленных ультразвуковых установок мощностью до 16kW на установку. Мощность, надежность, возможность точного управления, а также прочность конструкции делают системы ультразвукового диспергирования Hielscher «рабочей лошадкой» производственных линий для составов с микро- и наночастицами. Наши ультразвуковые аппараты способны обрабатывать водные дисперсии и дисперсии на основе растворителей вплоть до высоких значений вязкости (до 10 000cp) без затруднений. Различные сонотроды (ультразвуковые рупоры), бустеры (усилители/ослабители), варианты геометрии проточных ячеек и другие принадлежности позволяют оптимально адаптировать ультразвуковой диспергатор к продукту и требованиям процесса его обработки.
Промышленные ультразвуковые процессоры Hielscher Ultrasonics могут обеспечивать очень высокие амплитуды. Работа с амплитудами до 200µm может быть оперативно обеспечена в непрерывном режиме 24/7. Для еще более высоких амплитуд доступны ультразвуковые сонотроды, изготовленные по индивидуальному заказу. Прочность конструкции ультразвукового оборудования Hielscher позволяет работать в режиме 24/7 при высоких нагрузках и в сложных условиях. Ультразвуковые диспергаторы Hielscher установлены по всему миру для крупномасштабного промышленного производства.