Ultraljudsberedning av förstärkt gummi

• Förstärkta gummin visar högre draghållfasthet, töjning, nötningsbeständighet och bättre åldringsstabilitet.
• Fyllnadsmedel som kimrök (t.ex. CNT, MWNT), grafen eller kiseldioxid måste disperseras homogent i matrisen för att ge de önskade materialegenskaperna.
• Power ultrasonics ger överlägsen distributionskvalitet av monodispergerade nanopartiklar med mycket förstärkande egenskaper.

Ultraljud dispersion

Ultraljud används i stor utsträckning för att sprida nanomaterial såsom monodispergerade nanopartiklar och nanorör, eftersom ultraljud förbättrar separationen och funktionaliseringen av partiklarna och rören kraftigt.
Utrustning för ultraljudsdispergering skapar Kavitation 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.
På grund av den överlägsna dispersionskvaliteten hos ultraljud och den därmed uppnådda enhetliga dispersionen, är en mycket låg fyllnadsbelastning tillräcklig för att erhålla utmärkta materialegenskaper.

Ultraljuds-kolsvart-förstärkt gummi

Kimrök är ett av de viktigaste fyllmedlen i gummi, särskilt för däck, för att ge gummimaterialet nötningsbeständighet och draghållfasthet. Kimrökspartiklar är mycket benägna att bilda aggregat som är svåra att dispergera homogent. Kimrök används ofta i färger, emaljer, tryckfärger, nylon- och plastfärger, latexblandningar, vaxblandningar, fotobeläggningar och mer.
Ultraljudsdispersion gör det möjligt att deagglomerera och blanda enhetligt med en mycket hög monodispersitet hos partiklarna.
Klicka här för att lära dig mer om ultraljudsdispersion för förstärkta kompositer!

Ultraljuds-CNT-? MWCNT-förstärkt gummi

Ultraljudshomogenisatorer är kraftfulla dispergeringssystem som kan kontrolleras och justeras exakt efter process- och materialkraven. Den exakta kontrollen av ultraljudsprocessparametrarna är särskilt viktig för dispergering av nanorör som MWNT eller SWNT, eftersom nanorören måste redas ut till enskilda rör utan att skadas (t.ex. genom saxning). Oskadade nanorör erbjuder ett högt bildförhållande (upp till 132 000 000:1) så att de ger exceptionell styrka och styvhet när de formuleras till en komposit. Kraftfull, exakt justerad ultraljudsbehandling övervinner Van der Waals-krafterna och sprider och reder ut nanorören vilket resulterar i ett högpresterande gummimaterial med exceptionell draghållfasthet och elasticitetsmodul.
Dessutom Funktionalisering av ultraljud används för att modifiera kolnanorör för att uppnå önskade egenskaper som kan användas i många olika applikationer.

Ultraljuds-nano-kiseldioxid-förstärkt gummi

Ultraljudsdispergeringsmedel ger en mycket jämn partikelfördelning av kiseldioxid (SiO₂) nanopartiklar i gummipolymerlösningar. Kiseldioxid (SiO₂) Nanopartiklar måste vara homogent fördelade som monodispergerade partiklar i polymeriserad styren-butadien och andra gummin. Monodispergerad nano-SiO₂ fungerar som förstärkande medel, som förbättrar seghet, styrka, töjning, böjning och anti-aging prestanda, avsevärt. För nanopartiklar gäller: Ju mindre partikelstorlek, desto större är partiklarnas specifika yta. Med ett högre förhållande mellan yta/volym (S/V) erhålls bättre strukturella och förstärkande effekter, vilket ökar draghållfastheten och hårdheten hos gummiprodukter.
Ultraljudsdispersion av kiseldioxidnanopartiklar gör det möjligt att styra processparametrarna exakt så att en sfärisk morfologi, exakt justerad partikelstorlek och mycket smal storleksfördelning erhålls.
Ultraljudsdispergerad kiseldioxid resulterar i högsta materialprestanda för därmed förstärkt gummi.
Klicka här för att lära dig mer om ultraljudsdispersion av SiO₂!

Ultraljudsdispersion av förstärkande tillsatser

Ultraljudsbehandling har visat sig sprida många andra nanoparticulated material för att förbättra modulen, draghållfastheten, och utmattningsegenskaperna hos gummikompositer. Eftersom partikelstorlek, form, yta och ytaktivitet hos fyllmedel och förstärkande tillsatser är avgörande för deras prestanda, är kraftfulla och pålitliga ultraljudsdispergeringsmedel en av de mest använda metoderna för att formulera mikro- och nanopartiklar till gummiprodukter.
Typiska tillsatser och fyllmedel, som införlivas genom ultraljudsbehandling som likformigt fördelade eller monodispergerade partiklar i gummimatriser, är kalciumkarbonat, kaolinlera, rökt kiseldioxid, grafitoxid, grafen, glimmer, talk, baryt, wollastonit, utfällda silikater, rökt kiseldioxid och diatomit.
När oljesyrafunktionaliserad TiO₂ nanopartiklar är ultraljudsdispergerade i styren-butadiengummi, även en mycket liten mängd oljesyra-SiO₂ Resulterar i avsevärt förbättrade egenskaper för modul, draghållfasthet och utmattning och fungerar som skyddsmedel mot foto- och termonedbrytning.

• Trihydrat av aluminiumoxid (Al₂O₃) tillsätts som flamskyddsmedel för att förbättra värmeledningsförmågan och för spårnings- och erosionsbeständighet.
• Zinkoxid (ZnO) fyllmedel ökar den relativa permittiviteten såväl som värmeledningsförmågan.
• Titandioxid (TiO₂) förbättrar den termiska och elektriska ledningsförmågan.
• Kalciumkarbonat (CaCO₃) används som tillsats på grund av dess mekaniska, reologiska och flamhämmande egenskaper.
• Bariumtitanat (BaTiO₃) ökar den termiska stabiliteten.
• grafen och grafenoxid (GO) ger överlägsna mekaniska, elektriska, termiska och optiska materialegenskaper.
• Kol nanorör (CNT) förbättrar mekaniska egenskaper såsom draghållfasthet, elektrisk och termisk ledningsförmåga avsevärt.
• Flerväggiga kolnanorör (MWNT) förbättrar Youngs modul och sträckgräns. Till exempel resulterar så lite som 1 viktprocent av MWNT i en epoxi i en ökad Youngs modul respektive sträckgräns, 100 % och 200 %, jämfört med den rena matrisen.
• Enkelväggiga kolnanorör (SWNTs) förbättrar mekaniska egenskaper och värmeledningsförmåga.
• Kolnanofibrer (CNF) ger styrka, värmebeständighet och hållbarhet.
• Metalliska nanopartiklar som nickel, järn, koppar, zink, aluminium och Silver tillsätts för att förbättra den elektriska och termiska ledningsförmågan.
• Organiska nanomaterial, t.ex. montmorillonit förbättra de mekaniska och flamskyddsmedlen.

System för ultraljudsdispersion

Hielscher Ultrasonics erbjuder ett brett produktsortiment av ultraljudsutrustning – Från mindre bänksystem för genomförbarhetstest upp till tunga Industriella ultraljudsapparater med upp till 16kW per enhet. Power, reliability, precise controllability as well as their robustness make Hielscher’s ultrasonic dispersing systems the “arbete häst” i produktionslinjen för mikron- och nanopartikulära formuleringar. Våra ultraljudsapparater är kapabla att bearbeta vattenhaltiga och lösningsmedelsbaserade dispersioner upp till Höga viskositeter (upp till 10 000 cp) lätt. Olika sonotroder (ultraljudshorn), boosters (förstärkare/reduktionsmedel), flödescellsgeometrier och andra tillbehör möjliggör optimal anpassning av ultraljudsdispergieraren till produkten och dess processkrav.
Hielscher Ultrasonics’ Industriella ultraljudsprocessorer kan leverera mycket höga amplituder. 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 Drift vid Tung drift och i krävande miljöer. Hielschers ultraljudsdispergeringsmedel installeras över hela världen för storskalig kommersiell produktion.