Përgatitja tejzanor e gomës së përforcuar
- Gomat e përforcuara tregojnë rezistencë më të lartë në tërheqje, zgjatim, rezistencë ndaj gërryerjes dhe qëndrueshmëri më të mirë ndaj plakjes.
- Mbushësit si karboni i zi (p.sh. CNT, MWNT), grafeni ose silicë duhet të shpërndahen në mënyrë homogjene në matricë për të siguruar vetitë e dëshiruara të materialit.
- Ultrasonikët e fuqisë japin cilësi superiore të shpërndarjes së nanogrimcave të monodisperzuara me veti shumë përforcuese.
Dispersion tejzanor
Ultrasonikimi përdoret gjerësisht për shpërndarjen e materialeve nano siç janë nanogrimcat dhe nanotubat e monodisperzuara, pasi ultrasonikët përmirësojnë shumë ndarjen dhe funksionalizimin e grimcave dhe tubave.
Pajisjet e shpërndarjes tejzanor krijon kavitacion dhe forca të larta prerëse për të prishur, zbërthyer, zbërthyer dhe shpërndarë nano grimcat dhe nanotubat. Intensiteti i sonikimit mund të rregullohet dhe kontrollohet saktësisht në mënyrë që parametrat e përpunimit tejzanor të përshtaten në mënyrë të përsosur, duke marrë parasysh përqendrimin, grumbullimin dhe shtrirjen/ngatërrimin e materialit nano. Kështu, nano materialet mund të përpunohen në mënyrë optimale në lidhje me kërkesat specifike të materialit të tyre. Kushtet optimale të shpërndarjes për shkak të parametrave të procesit ultrasonik të rregulluar individualisht rezultojnë në një nanokompozit përfundimtar gome me cilësi të lartë me karakteristika përforcuese superiore të nano-aditivëve dhe mbushësve.
Për shkak të cilësisë së lartë të dispersionit të ultrasonikëve dhe shpërndarjes uniforme të arritur në këtë mënyrë, një ngarkesë shumë e ulët mbushëse është e mjaftueshme për të marrë karakteristika të shkëlqyera të materialit.
sistemi industrial tejzanor
Gome e përforcuar me karbon të zi me ultratinguj
E zeza e karbonit është një nga mbushësit më të rëndësishëm në goma, veçanërisht për gomat, për t'i dhënë materialit të gomës rezistencë ndaj gërryerjes dhe rezistencë në tërheqje. Grimcat e zeza të karbonit janë shumë të prirura për të formuar agregate të cilat janë të vështira për t'u shpërndarë në mënyrë homogjene. E zeza e karbonit përdoret zakonisht në bojëra, smalt, bojëra printimi, ngjyrues najloni dhe plastikë, përzierje lateksi, përzierje dylli, veshje fotografish dhe më shumë.
Dispersioni tejzanor lejon deaglomerimin dhe përzierjen në mënyrë uniforme me një monodispersitet shumë të lartë të grimcave.
Klikoni këtu për të mësuar më shumë rreth dispersionit tejzanor për kompozita të përforcuara!
Gome e përforcuar me ultratinguj CNT-/MWCNT
Homogjenizuesit tejzanor janë sisteme të fuqishme shpërndarëse të cilat mund të kontrollohen dhe përshtaten saktësisht me kërkesat e procesit dhe materialit. Kontrolli i saktë i parametrave të procesit tejzanor është veçanërisht i rëndësishëm për shpërndarjen e nanotubave si MWNT ose SWNT pasi nanotubat duhet të ndahen në tuba të vetëm pa u dëmtuar (p.sh. prerje). Nanotubat e padëmtuar ofrojnë një raport të lartë pamjeje (deri në 132,000,000:1) në mënyrë që të japin forcë dhe ngurtësi të jashtëzakonshme kur formulohen në një përbërje. Zërimi i fuqishëm, i rregulluar me saktësi kapërcen forcat Van der Waals dhe shpërndan dhe zgjidh nanotubat duke rezultuar në një material gome me performancë të lartë me forcë tërheqëse të jashtëzakonshme dhe modul elastik.
Për më tepër, funksionalizimi me ultratinguj përdoret për të modifikuar nanotubat e karbonit në mënyrë që të arrihen vetitë e dëshiruara që mund të përdoren në aplikime të shumëfishta.
Ultrasonikë për shpërndarjen e vazhdueshme të nanomaterialeve, karbonit të zi ose qymyrit të aktivizuar.
Gome e përforcuar me nano-silicë me ultratinguj
Shpërndarësit tejzanor japin një shpërndarje shumë uniforme të grimcave të silicës (SiO2) nano grimcat në tretësirat e polimerit të gomës. Silicë (SiO2) Nano grimcat duhet të shpërndahen në mënyrë homogjene si grimca mono-të shpërndara në stiren-butadien të polimerizuar dhe goma të tjera. Nano-SiO i shpërndarë mono2 vepron si agjentë përforcues, që përmirëson ndjeshëm qëndrueshmërinë, forcën, zgjatjen, përkuljen dhe performancën kundër plakjes. Për nano grimcat vlen: Sa më e vogël të jetë madhësia e grimcave, aq më e madhe është sipërfaqja specifike e grimcave. Me një raport më të lartë sipërfaqe/vëllim (S/V), përftohen efekte më të mira strukturore dhe përforcuese, gjë që rrit rezistencën në tërheqje dhe fortësinë e produkteve të gomës.
Shpërndarja tejzanor e grimcave nano silicë lejon kontrollin e parametrave të procesit saktësisht në mënyrë që të merret një morfologji sferike, madhësia e grimcave të rregulluara saktësisht dhe shpërndarje me madhësi shumë të ngushtë.
Silicë e shpërndarë në mënyrë tejzanor rezulton në performancën më të lartë të materialit të gomës së përforcuar në këtë mënyrë.
Klikoni këtu për të mësuar më shumë rreth shpërndarjes tejzanor të SiO2!
Shpërndarja me ultratinguj e aditivëve përforcues
Sonicizimi është vërtetuar se shpërndan shumë materiale të tjera të nanopartikuluara për të përmirësuar modulin, forcën në tërheqje dhe vetitë e lodhjes së kompoziteve të gomës. Meqenëse madhësia e grimcave, forma, sipërfaqja dhe aktiviteti i sipërfaqes së mbushësve dhe aditivëve përforcues janë thelbësore për performancën e tyre, dispersuesit e fuqishëm dhe të besueshëm me ultratinguj janë një nga metodat më të përdorura për të formuluar grimcat me madhësi mikro dhe nano në produkte gome.
Aditivët dhe mbushësit tipikë, të cilët përfshihen nga sonikacioni si grimca të shpërndara në mënyrë uniforme ose të monodisperzuara në matrica gome, janë karbonati i kalciumit, argjila kaolinë, silicë e tymosur, silicë e precipituar, oksid grafiti, grafeni, mikë, talk, silicë të precipituar, barit, wolla. silicë dhe diatomit.
Kur funksionalizohet me acid oleik TiO2 nanogrimcat shpërndahen në mënyrë ultrasonike në gomë stiren-butadien, madje edhe një sasi shumë e vogël e oleik-SiO2 rezulton në përmirësime të ndjeshme të modulit, rezistencës në tërheqje dhe karakteristikave të lodhjes dhe funksionon si agjent mbrojtës kundër degradimit fotografik dhe termik.
- Trihidrati i aluminit (Al2O3) shtohet si retardant i flakës, për të përmirësuar përçueshmërinë termike dhe për gjurmimin dhe rezistencën ndaj erozionit.
- Mbushësit e oksidit të zinkut (ZnO) rrisin lejueshmërinë relative si dhe përçueshmërinë termike.
- Dioksidi i titanit (TiO2) përmirëson përçueshmërinë termike dhe elektrike.
- Karbonat kalciumi (CaCO3) përdoret si aditiv për shkak të vetive të tij mekanike, reologjike dhe frenuese të flakës.
- Titanati i bariumit (BaTiO3) rrit stabilitetin termik.
- grafeni dhe oksidi i grafenit (GO) japin karakteristika superiore mekanike, elektrike, termike dhe optike të materialit.
- Nanotuba karboni (CNTs) përmirësojnë në mënyrë të konsiderueshme vetitë mekanike si forca në tërheqje, përçueshmëria elektrike dhe termike.
- Nanotubat e karbonit me shumë mure (MWNTs) përmirësojnë modulin dhe forcën e rendimentit të Young. Për shembull, vetëm 1 wt.% e MWNT-ve në një epoksi rezulton në një rritje të modulit të Young dhe forcës së rendimentit përkatësisht, 100% dhe 200%, krahasuar me matricën e pastër.
- Nanotuba karboni me një mur (SWNTs) përmirësojnë vetitë mekanike dhe përçueshmërinë termike.
- Nanofibrat e karbonit (CNF) shtojnë forcën, rezistencën ndaj nxehtësisë dhe qëndrueshmërinë.
- Nanogrimcat metalike si nikeli, hekuri, bakri, zinku, alumini dhe Argjendi janë shtuar për të përmirësuar përçueshmërinë elektrike dhe termike.
- Nanomaterialet organike si p.sh montmorillonite përmirësojnë vetitë mekanike dhe retardante të flakës.
Sistemet e shpërndarjes tejzanor
Hielscher Ultrasonics ofron një gamë të gjerë produktesh të pajisjeve tejzanor – nga sistemet më të vogla të tavolinës për testin e fizibilitetit deri në ato të rënda njësi industriale ultratinguj me deri në 16 kW për njësi. Fuqia, besueshmëria, kontrollueshmëria e saktë si dhe qëndrueshmëria e tyre i bëjnë sistemet e shpërndarjes tejzanor të Hielscher “kalë pune” në linjën e prodhimit të formulimeve me mikron dhe nano-grimca. Ultrasonikët tanë janë të aftë të përpunojnë dispersione ujore dhe me bazë tretës deri në viskozitete të larta (deri në 10,000 cp) lehtë. Sonotrode të ndryshme (brirë tejzanor), përforcues (intensifikues/ulës), gjeometri të qelizave rrjedhëse dhe aksesorë të tjerë lejojnë përshtatjen optimale të disperserit tejzanor me produktin dhe kërkesat e tij të procesit.
Hielscher Ultrasonics’ Përpunuesit industrialë tejzanor mund të japin shumë amplituda të larta. Amplituda deri në 200µm mund të ekzekutohen vazhdimisht në funksionim 24/7 menjëherë. Për amplituda edhe më të larta, ofrohen sonotrode tejzanor të personalizuara. Fuqia e pajisjeve tejzanor të Hielscher lejon 24/7 operacion në detyrë e rëndë dhe në mjedise kërkuese. Dispersuesit tejzanor të Hielscher janë instaluar në mbarë botën për prodhim komercial në shkallë të gjerë.
Konfigurimi tejzanor i personalizuar për nano-dispersione
| Vëllimi i grupit | Shkalla e rrjedhjes | Pajisjet e rekomanduara |
|---|---|---|
| 10 deri në 2000 ml | 20 deri në 400 ml/min | UP200Ht, UP400 St |
| 0.1 deri në 20L | 0.2 deri në 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 deri në 100 litra | 2 deri në 10 l/min | UIP4000 |
| na | 10 deri në 100 l/min | UIP16000 |
| na | më të mëdha | grumbull i UIP16000 |
Literatura / Referencat
- 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.
Fakte që ia vlen të dihen
gome sintetike
Një gomë sintetike është çdo elastomer artificial. Gomat sintetike janë kryesisht polimere të sintetizuara nga nënproduktet e naftës dhe janë bërë, si polimerët e tjerë, nga monomere të ndryshme me bazë nafte. Goma sintetike më e përhapur është goma stiren-butadien (SBR) që rrjedh nga kopolimerizimi i stirenit dhe 1,3-butadienit. Gomat e tjera sintetike përgatiten nga izopreni (2-metil-1,3-butadien), kloropreni (2-kloro-1,3-butadien) dhe izobutileni (metilpropen) me një përqindje të vogël izopreni për ndërlidhje. Këta dhe monomerë të tjerë mund të përzihen në përmasa të ndryshme për t'u kopolimerizuar për të prodhuar produkte me një sërë vetive fizike, mekanike dhe kimike. Monomerët mund të prodhohen të pastër dhe shtimi i papastërtive ose aditivëve mund të kontrollohet nga dizajni për të dhënë veti optimale. Polimerizimi i monomereve të pastër mund të kontrollohet më mirë për të dhënë një proporcion të dëshiruar të lidhjeve të dyfishta cis dhe trans.
Goma sintetike, si goma natyrale, përdoret gjerësisht në industrinë e automobilave për goma, profile të dyerve dhe dritareve, zorrëve, rripave, rrogoz dhe dysheme.
gome natyrale
Goma natyrale njihet edhe si goma e Indisë ose kauçuku. Goma natyrale klasifikohet si elastomer dhe përbëhet kryesisht nga polimere të përbërjes organike poli-cis-izopren dhe ujë. Ai përmban gjurmë të papastërtive si proteina, papastërti etj. Gome natyrale, e cila rrjedh si latex nga pema e gomës Hevea Brasiliensis, tregon veti të shkëlqyera mekanike. Megjithatë, në krahasim me gomat sintetike, goma natyrale ka një performancë më të ulët të materialit, veçanërisht në lidhje me qëndrueshmërinë termike dhe përputhshmërinë e saj me produktet e naftës. Goma natyrale ka një gamë të gjerë aplikimesh, qoftë e vetme ose në kombinim me materiale të tjera. Kryesisht, përdoret për shkak të raportit të madh të shtrirjes, elasticitetit të lartë dhe papërshkueshmërisë së tij jashtëzakonisht të lartë. Pika e shkrirjes së gomës është afërsisht 180°C (356°F).
Tabela më poshtë jep një përmbledhje të llojeve të ndryshme të gomës:
| ISO | Emri teknik | Emer i perbashket |
|---|---|---|
| ACM | Gome poliakrilate | |
| AEM | Gome etilen-akrilate | |
| Au | Poliestër Uretani | |
| BIIR | Bromo izobutileni izopren | Bromobutil |
| BR | Polibutadieni | Buna CB |
| CIIR | Kloro izobutileni izopren | Klorobutil, Butil |
| CR | Polikloropren | Kloropreni, Neopreni |
| CSM | Polietileni i klorosulfonuar | Hypalon |
| ECO | Epiklorhidrinë | ECO, Epiklorhidrinë, Epiklor, Epikloridrinë, Herklor, Hidrin |
| EP | Etileni Propileni | |
| EPDM | Monomer etilen propylene diene | EPDM, Nordel |
| BE | Polieter Uretani | |
| FFKM | Gome perfluorokarbone | Kalrez, Chemraz |
| FKM | Hidrokarbur i fluoruar | Viton, Fluorel |
| FMQ | Fluoro silikoni | FMQ, gome silikoni |
| FPM | Gome me fluorokarbon | |
| HNBR | Nitril Butadiene i hidrogjenizuar | HNBR |
| IR | Polizopreni | (Sintetike) Gome natyrale |
| IIR | Izobutileni Izopren Butil | Butil |
| NBR | Akrilonitril Butadien | NBR, Nitrile, Perbunan, Buna-N |
| PU | poliuretani | PU, poliuretani |
| SBR | Stiren Butadieni | SBR, Buna-S, GRS, Buna VSL, Buna SE |
| SEBS | Kopolimer stiren etilen butilen stiren | SEBS gome |
| Si | Polisiloksani | Gome silikoni |
| VMQ | Vinyl Metil Silikoni | Gome silikoni |
| XNBR | Monomer karboksi akrilonitrili butadien | XNBR, Nitril i karboksiluar |
| XSBR | Monomer karboksi stiren butadien | |
| YBPO | Polieter-ester termoplastik | |
| YSBR | Kopolimer bllok stiren butadien | |
| YXSBR | Kopolimer me bllok karboksi stiren butadiene |
SBR
Stiren-butadien ose goma stiren-butadiene (SBR) përshkruan gomat sintetike, të cilat rrjedhin nga stiren dhe butadieni. Stiren-butadien i përforcuar i karakterizuar nga rezistenca e tij e lartë ndaj gërryerjes dhe vetitë e mira kundër plakjes. Raporti midis stirenit dhe butadienit përcakton vetitë e polimerit: për shkak të përmbajtjes së lartë të stirenit, gomat bëhen më të forta dhe më pak gome.
Kufizimet e SBR jo të përforcuar shkaktohen nga forca e tij e ulët pa përforcim, elasticiteti i ulët, forca e ulët e këputjes (veçanërisht në temperatura të larta) dhe ngjitja e dobët. Prandaj, nevojiten agjentë përforcues dhe mbushës për të përmirësuar vetitë e SBR. Për shembull, mbushësit e zi të karbonit përdoren për forcë dhe rezistencë të madhe ndaj gërryerjes.
Stireni
Stireni (C8H8) njihet me terma të ndryshëm si etenilbenzen, vinilbenzen, fenileten, feniletilen, kinemë, stirol, diarex HF 77, stirolen dhe stiropol. Është një përbërje organike me formulën kimike C6H5CH=CH2. Stireni është pararendës i polistirenit dhe i disa kopolimerëve.
Është një derivat i benzenit dhe shfaqet si një lëng vajor pa ngjyrë, i cili avullon lehtësisht. Stireni ka një erë të ëmbël, e cila në përqendrime të larta kthehet në një erë më pak të këndshme.
Në prani të një grupi vinil, stiren formon një polimer. Polimeret me bazë stiren prodhohen komercialisht për të marrë produkte të tilla si polistireni, ABS, goma stiren-butadien (SBR), lateksi stiren-butadien, SIS (stiren-izopren-stiren), S-EB-S (stiren-etilen/butilen- stiren), stiren-divinilbenzen (S-DVB), rrëshirë stiren-akrilonitrile (SAN) dhe poliesterë të pangopur që përdoren në rrëshirat dhe komponimet termike. Këto materiale janë komponentë të rëndësishëm për prodhimin e gomës, plastikës, izolimit, tekstil me fije qelqi, tubacioneve, pjesëve të automobilave dhe varkave, kontejnerëve të ushqimit dhe qilimave.
Aplikacionet e gomës
Goma ka shumë karakteristika materiale si forca, qëndrueshmëria e gjatë, rezistenca ndaj ujit dhe rezistenca ndaj nxehtësisë. Këto veti e bëjnë gomën shumë të gjithanshme në mënyrë që të përdoret në shumë industri. Përdorimi kryesor i gomës është në industrinë e automobilave, kryesisht për prodhimin e gomave. Karakteristikat e mëtejshme si jo-rrëshqitshmëria, butësia, qëndrueshmëria dhe elasticiteti e bëjnë gomën një përbërje shumë të frekuentuar që përdoret për prodhimin e këpucëve, dyshemeve, furnizimeve mjekësore dhe shëndetësore, produkteve shtëpiake, lodrave, artikujve sportivë dhe shumë produkteve të tjera të gomës.
Nano-Aditivët dhe Mbushësit
Mbushësit dhe aditivët me madhësi nano në goma veprojnë si agjentë përforcues dhe mbrojtës për të përmirësuar forcën në tërheqje, rezistencën ndaj gërryerjes, rezistencën ndaj grisjes, histerezën dhe për të ruajtur kundër degradimit foto dhe termik të gomës.
Silicë
Silicë (SiO2, dioksidi i silikonit) përdoret në shumë forma të tilla si silicë amorfe, p.sh. silicë e tymosur, tym silicë, silicë e precipituar për të përmirësuar karakteristikat e materialit në lidhje me vetitë mekanike dinamike, rezistencën ndaj plakjes termike dhe morfologjinë. Përbërjet e mbushura me silicë tregojnë një viskozitet në rritje dhe densitet të kryqëzuar respektivisht ndaj një përmbajtjeje në rritje të mbushësit. Fortësia, moduli, forca në tërheqje dhe karakteristikat e konsumit u përmirësuan në mënyrë progresive duke rritur sasinë e mbushësit të silicës.
karboni i zi
Karboni i zi është një formë e karbonit parakristalor me komplekse oksigjeni të kimisorbuar (të tilla si grupe karboksilike, kinonike, laktonike, fenolike dhe të tjera) të ngjitura në sipërfaqen e tij. Këto grupe sipërfaqësore të oksigjenit zakonisht grupohen nën termin “komplekset e paqëndrueshme”. Për shkak të kësaj përmbajtje të paqëndrueshme, karboni i zi është një material jopërçues. Me komplekset karbon-oksigjen, grimcat e funksionalizuara të karbonit të zi janë më të lehta për t'u shpërndarë.
Raporti i lartë i sipërfaqes ndaj vëllimit të karbonit të zi e bën atë një mbushës të zakonshëm përforcues. Pothuajse të gjitha produktet e gomës, për të cilat forca në tërheqje dhe rezistenca ndaj gërryerjes janë thelbësore, përdorin karbon të zi. Silicë e precipituar ose e tymosur përdoret si zëvendësim i karbonit të zi, kur kërkohet përforcimi i gomës, por ngjyra e zezë duhet të shmanget. Megjithatë, mbushësit me bazë silicë po fitojnë pjesën e tregut edhe në gomat e automobilave, sepse përdorimi i mbushësve silicë rezulton në një humbje më të ulët rrotullimi në krahasim me gomat e mbushura me karbon të zi.
Tabela më poshtë jep një përmbledhje të llojeve të zeza të karbonit të përdorura në goma
| Emri | Shkurt. | astm | Madhësia e grimcave nm | Rezistenca në tërheqje MPa | Abrazioni relativ laboratorik | Abrasioni relativ i veshjeve të rrugës |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Furra super gërryese | SAF | N110 | 20–25 | 25.2 | 1.35 | 1.25 |
| SAF e ndërmjetme | ISAF | N220 | 24–33 | 23.1 | 1.25 | 1.15 |
| Furra me gërryerje të lartë | HAF | N330 | 28–36 | 22.4 | 1.00 | 1.00 |
| Kanal përpunues i lehtë | EPC | N300 | 30–35 | 21.7 | 0.80 | 0.90 |
| Furra me ekstrudim të shpejtë | FEF | N550 | 39–55 | 18.2 | 0.64 | 0.72 |
| Furra me modul të lartë | HMF | N660 | 49–73 | 16.1 | 0.56 | 0.66 |
| Furra gjysmë përforcuese | SRF | N770 | 70–96 | 14.7 | 0.48 | 0.60 |
| Termike e imët | FT | N880 | 180–200 | 12.6 | 0.22 | – |
| Termike mesatare | MT | N990 | 250–350 | 9.8 | 0.18 | – |
oksid grafeni
Oksidi i grafenit i shpërndarë në SBR rezulton në rezistencë të lartë në tërheqje dhe rezistencë ndaj grisjes, si dhe në rezistencë të jashtëzakonshme ndaj konsumit dhe rezistencë të ulët ndaj rrotullimit, të cilat janë veti të rëndësishme të materialit për prodhimin e gomave. SBR i përforcuar me oksid grafeni-silicë ofron një alternativë konkurruese për prodhimin e gomave miqësore me mjedisin, si dhe për prodhimin e përbërjeve të gomës me performancë të lartë. Grafeni dhe oksidi i grafenit mund të pastrohen me sukses, në mënyrë të besueshme dhe lehtësisht nën sonikacion. Klikoni këtu për të mësuar më shumë rreth fabrikimit tejzanor të grafenit!