Ultrazvuková príprava vystuženej gumy

• Vystužené gumy vykazujú vyššiu pevnosť v ťahu, predĺženie, odolnosť proti oderu a lepšiu stabilitu proti starnutiu.
• Plnivá, ako sú sadze (napr. CNT, MNT), grafén alebo oxid kremičitý, musia byť v matrici homogénne rozptýlené, aby sa zabezpečili požadované vlastnosti materiálu.
• Výkonové ultrazvuky poskytujú vynikajúcu kvalitu distribúcie monodispergovaných nanočastíc s vysoko posilňujúcimi vlastnosťami.

Ultrazvuková disperzia

Ultrazvuk sa široko používa na dispergovanie nanomateriálov, ako sú monodispergované nanočastice a nanotrubice, pretože ultrazvuk výrazne zvyšuje separáciu a funkcionalizáciu častíc a trubíc.
Ultrazvukové dispergačné zariadenie vytvára Kavitácie a vysoké šmykové sily na narušenie, deaglomeráciu, rozčesávanie a rozptyľovanie nanočastíc a nanotrubíc. Intenzitu sonikácie je možné presne nastaviť a regulovať tak, aby sa dokonale prispôsobili parametre ultrazvukového spracovania, berúc do úvahy koncentráciu, aglomeráciu a zarovnanie/zaviazanie nano materiálu. Vďaka tomu je možné nano materiály optimálne spracovať podľa ich špecifických požiadaviek na materiál. Optimálne disperzné podmienky vďaka individuálne upraveným parametrom ultrazvukového procesu vedú k vysokokvalitnému finálnemu gumovému nanokompozitu s vynikajúcimi výstužnými vlastnosťami nanoaditív a plnív.
Vďaka vynikajúcej disperznej kvalite ultrazvuku a tým dosiahnutej rovnomernej disperzii postačuje na získanie vynikajúcich materiálových vlastností veľmi nízke zaťaženie plniva.

Ultrazvukovo vystužená gumou vystuženou karbónovou sadzou

Sadze sú jedným z najdôležitejších plnív v gumách, najmä pre pneumatiky, ktoré poskytujú gumovému materiálu odolnosť proti oderu a pevnosť v ťahu. Častice sadzí sú silne náchylné na tvorbu agregátov, ktoré sa ťažko homogénne rozptýlia. Sadze sa bežne používajú vo farbách, emailoch, tlačiarenských farbách, nylonových a plastových farbivách, latexových zmesiach, voskových zmesiach, fotografických náteroch a ďalších.
Ultrazvuková disperzia umožňuje deaglomeráciu a rovnomerné miešanie s veľmi vysokou monodisperzitou častíc.
Kliknite sem a dozviete sa viac o ultrazvukovej disperzii pre vystužené kompozity!

Ultrazvukovo vystužená gumou CNT / MWCNT

Ultrazvukové homogenizátory sú výkonné dispergačné systémy, ktoré je možné presne riadiť a prispôsobovať požiadavkám procesu a materiálu. Presná kontrola parametrov ultrazvukového procesu je obzvlášť dôležitá pri rozptyľovaní nanotrubíc, ako sú MWNT alebo SWNT, pretože nanotrubice musia byť rozmotané do jednotlivých trubíc bez poškodenia (napr. štiepenia). Nepoškodené nanotrubice ponúkajú vysoký pomer strán (až 132 000 000:1), takže poskytujú výnimočnú pevnosť a tuhosť, keď sú formulované do kompozitu. Výkonná, presne nastavená sonikácia prekonáva Van der Waalsove sily a rozptyľuje a rozčesáva nanotrubice, výsledkom čoho je vysoko výkonný gumový materiál s výnimočnou pevnosťou v ťahu a modulom pružnosti.
Navyše Ultrazvuková funkcionalizácia sa používa na modifikáciu uhlíkových nanorúrok s cieľom dosiahnuť požadované vlastnosti, ktoré možno použiť v rôznych aplikáciách.

Ultrazvukom vystužená gumou vystuženou nano-oxidom kremičitým

Ultrazvukové dispergátory poskytujú vysoko rovnomerné rozloženie častíc oxidu kremičitého (SiO₂) nanočastice v roztokoch gumového polyméru. Oxid kremičitý (SiO₂) Nano častice musia byť homogénne rozložené ako monodispergované častice v polymerizovanom styrén-butadiéne a iných kaučukoch. Mono-dispergované nano-SiO₂ pôsobí ako výstužné činidlá, ktoré výrazne zlepšujú húževnatosť, pevnosť, predĺženie, ohyb a výkon proti starnutiu. Pre nano častice platí: Čím menšia je veľkosť častíc, tým väčšia je špecifická plocha povrchu častíc. Pri vyššom pomere plocha/objem (S/V) sa dosiahnu lepšie štrukturálne a výstužné účinky, čo zvyšuje pevnosť v ťahu a tvrdosť gumových výrobkov.
Ultrazvuková disperzia nanočastíc oxidu kremičitého umožňuje presne riadiť parametre procesu tak, aby sa získala sférická morfológia, presne nastavená veľkosť častíc a veľmi úzka distribúcia veľkosti.
Ultrazvukom dispergovaný oxid kremičitý má za následok najvyšší materiálový výkon takto vystuženej gumy.
Kliknite sem a dozviete sa viac o ultrazvukovej dispergácii SiO₂!

Ultrazvuková disperzia výstužných prísad

Bolo dokázané, že sonikácia rozptyľuje mnoho ďalších nanočasticových materiálov na zlepšenie modulu, pevnosti v ťahu a únavových vlastností gumových kompozitov. Keďže veľkosť, tvar, povrchová plocha a povrchová aktivita častíc plnív a výstužných prísad sú rozhodujúce pre ich výkon, výkonné a spoľahlivé ultrazvukové dispergátory sú jednou z najčastejšie používaných metód na formuláciu mikro- a nanočastíc do gumových výrobkov.
Typické prísady a plnivá, ktoré sa začleňujú sonikáciou ako rovnomerne rozložené alebo monodispergované častice v gumových matriciach, sú uhličitan vápenatý, kaolín, dymový oxid kremičitý, vyzrážaný oxid kremičitý, oxid grafitu, grafén, sľuda, mastenec, baryt, wollastonit, vyzrážané kremičitany, dymový oxid kremičitý a kremelina.
Keď TiO funkcionalizovaný kyselinou olejovou₂ nanočastice sú ultrazvukovo rozptýlené v styrén-butadiénovom kaučuku, dokonca aj vo veľmi malom množstve oleového-SiO₂ Výsledkom je výrazne zlepšený modul, pevnosť v ťahu a únavové vlastnosti a funguje ako ochranný prostriedok proti fotodegradácii a tepelnej degradácii.

• Trihydrát oxidu hlinitého (Al₂O₃) sa pridáva ako spomaľovač horenia na zlepšenie tepelnej vodivosti a na sledovanie a odolnosť proti erózii.
• Plnivá oxidu zinočnatého (ZnO) zvyšujú relatívnu permitivitu, ako aj tepelnú vodivosť.
• Oxid titaničitý (TiO₂) zlepšuje tepelnú a elektrickú vodivosť.
• Uhličitan vápenatý (CaCO₃) sa používa ako prísada vďaka svojim mechanickým, reologickým vlastnostiam a vlastnostiam spomaľujúcim horenie.
• Titaničitan bárnatý (BaTiO₃) zvyšuje tepelnú stabilitu.
• grafén a oxid grafénu (GO) poskytujú vynikajúce mechanické, elektrické, tepelné a optické vlastnosti materiálu.
• Uhlíkové nanotrubice (CNT) výrazne zlepšujú mechanické vlastnosti, ako je pevnosť v ťahu, elektrická a tepelná vodivosť.
• Viacstenné uhlíkové nanotrubice (MWNT) zlepšujú Youngov modul a medzu klzu. Napríklad len 1 hm. % MWNT do epoxidu má za následok zvýšenie Youngovho modulu a medze klzu o 100 % a 200 % v porovnaní s čistou matricou.
• Jednostenné uhlíkové nanotrubice (SWNT) zlepšujú mechanické vlastnosti a tepelnú vodivosť.
• Uhlíkové nanovlákna (CNF) zvyšujú pevnosť, tepelnú odolnosť a trvanlivosť.
• Kovové nanočastice, ako je nikel, železo, meď, zinok, hliník a Striebro sa pridávajú na zlepšenie elektrickej a tepelnej vodivosti.
• Organické nanomateriály, ako sú Montmorillonit zlepšiť mechanické vlastnosti a vlastnosti spomaľujúce horenie.

Ultrazvukové disperzné systémy

Spoločnosť Hielscher Ultrasonics ponúka široký sortiment ultrazvukových zariadení – od menších stolových systémov na skúšku uskutočniteľnosti až po náročné Priemyselné ultrazvukové jednotky s až 16 kW na jednotku. Výkon, spoľahlivosť, presná ovládateľnosť, ako aj ich robustnosť robia z ultrazvukových dispergových systémov Hielscher “Pracovný kôň” vo výrobnej linke mikrónových a nanočasticových formulácií. Naše ultrazvukové prístroje sú schopné spracovať vodné disperzie a disperzie na báze rozpúšťadiel až do vysoká viskozita (až 10 000 cp) ľahko. Rôzne sonotródy (ultrazvukové rohy), zosilňovače (zosilňovač/reduktor), geometrie prietokových buniek a ďalšie príslušenstvo umožňujú optimálne prispôsobenie ultrazvukového dispergátora produktu a jeho procesným požiadavkám.
Hielscher Ultrasonics’ Priemyselné ultrazvukové procesory môžu poskytovať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až 200 μm je možné nepretržite prevádzkovať v prevádzke 24 hodín denne, 7 dní v týždni. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii prispôsobené ultrazvukové sonotródy. Robustnosť ultrazvukového zariadenia Hielscher umožňuje 24/7 prevádzka pri Ťažká a v náročných prostrediach. Ultrazvukové dispergátory spoločnosti Hielscher sú inštalované po celom svete pre komerčnú výrobu vo veľkom meradle.