Ультразвукова Отримання армованого гумового
- Армовані каучуки демонструють вищу міцність на розрив, подовження, стійкість до стирання та старіння старіння.
- Наповнювачі, такі як сажа (наприклад, УНТ, MWNTs), графен або кремнезем, повинні бути однорідно дисперговані в матриці, щоб забезпечити бажані властивості матеріалу.
- Ультразвукова потужність забезпечує чудову якість розподілу монодисперсних наночастинок з високими армуючими властивостями.
ультразвукова Дисперсія
Ультразвукова реакція широко застосовується для диспергування наноматеріалів, таких як монодисперсні наночастинки та нанотрубки, оскільки ультразвукові дослідження значно підвищують розподіл та функціоналізацію частинок і труб.
Створюється ультразвукове дисперсійне обладнання кавітація і сильні зсувні сили, щоб зламати, деагломерати, розганяти і розсіювати наночастинки та нанотрубки. Інтенсивність ультразвукової обробки може бути точно настроєна та контрольована, щоб параметри ультразвукової обробки були чудово адаптовані, беручи до уваги концентрацію, агломерацію та вирівнювання / заклинювання наноматеріалу. Таким чином, наноматеріали можуть бути оптимально оброблені з урахуванням вимог їхніх специфічних матеріалів. Оптимальні умови дисперсії внаслідок індивідуально відрегульованих параметрів ультразвукового процесу призводять до високоякісного остаточного гумового нанокомпозиту з вищою армуючою характеристикою нано-добавок та наповнювачів.
Через високу якість дисперсії ультразвуку та досягнуту таким чином рівномірну дисперсію, дуже низький наповнювач наповнювача достатньо для отримання відмінних характеристик матеріалу.
Ультразвукове вуглецевий чорний гумова резина
Вуглець чорний є одним з найважливіших наповнювачів у каучуках, особливо для шин, щоб забезпечити стійкість до стирання гумовою речовиною. Частинки вуглецю часто схильні до утворення агрегатів, які важко диспергувати однорідно. Вугільна чорня звичайно використовується у фарбах, емалі, друкарських фарбах, нейлонових та пластикових фарбах, латексних сумішах, воскових сумішах, фотопокриттях тощо.
Ультразвукова дисперсія дозволяє deagglomerate і змішувати рівномірно з дуже високою монодисперсність частинок.
Натисніть тут, щоб дізнатись більше про ультразвукову дисперсію для посилених композитів!
Ультразвукова резина з укріпленням CNT- / MWCNT
Ультразвукові гомогенізатори - це потужні дисперсійні системи, які можна точно контролювати та пристосовувати до вимог процесу та матеріалу. Точне управління параметрами ультразвукового процесу є особливо важливим для диспергування нанотрубок, таких як MWNTs або SWNTs, оскільки нанотрубки повинні бути занурені в окремі трубки без пошкодження (наприклад, розсіювання). Незатворені нанотрубки пропонують високе співвідношення сторін (до 132 000 000: 1), що забезпечує виняткову міцність і жорсткість при складенні композиту. Потужна, точно налагоджена ультразвукова технологія долає сили Ван-дер-Ваальса та розсіює і роз'єднує нанотрубки, що призводить до високоефективного гумового матеріалу з винятковою міцністю на розтягування та модулем пружності.
Крім того, ультразвукова функціоналізація використовується для модифікації вуглецевих нанотрубок з метою досягнення бажаних властивостей, які можуть бути використані в різноманітних областях застосування.
Промислова ультразвукова система
Ультразвукове нано-кремнеземированная гума
Ультразвукові розсіювачі забезпечують дуже рівномірний розподіл частинок кремнезему (SiO2) наночастинки у розчинах гумових полімерів. Кремнезем (SiO2) наночастинки повинні бути однорідно розподілені як монодисперсні частинки в полімеризованому стирол-бутадієн та інших каучуках. Монодисперсний нано-SiO2 діє як Армуючі агенти, що підвищує міцність, міцність, подовження, вигин і омолоджуючі показники, суттєво. Для нано частинок застосовується: чим менше розмір частинок, тим більше є питома площа поверхні частинок. З вищою площею поверхні/об'єму (S/V), краще структурні та Армуючі ефекти, що підвищує міцність на розрив і твердість гумових виробів.
Ультразвукова дисперсія наночастинок кремнезему дозволяє точно контролювати параметри процесу, так що отримується сферична морфологія, точно налагоджений розмір частинок і дуже вузьке розподіл розмірів.
Ультразвукова дисперсна силікагель призводить до високої продуктивності матеріалу, що посилює гуму.
Натисніть тут, щоб дізнатись більше про ультразвукове розсіювання SiO2!
Ультразвукова дисперсія ущільнюючих добавок
Доведено, що анікуляція розсіює багато інших наноарміцированих матеріалів для поліпшення модуля, міцності на розтягування та стомлювальних властивостей гумових композитів. Оскільки розмір частинок, форма, площа поверхні та поверхнева активність наповнювачів та арматурних добавок мають вирішальне значення для їх продуктивності, потужні та надійні ультразвукові розсіювачі є одним з найбільш часто використовуваних методів формування мікро- та нанорозмірних частинок у гумові вироби.
Типові добавки та наповнювачі, які включені за допомогою сокації як рівномірно розподілених або монодисперсних частинок в гумових матриць, карбонату кальцію, каоліну глини, фумед кремнію, обложеного кремнезему, оксид графіту, графен, Слюда, Тальк, barite, вольланіт, що осідає силікати, фуміли кремнезему і діатоміте.
При функціональній TiO олеїнової кислоти2 наночастинки ультразвуково дисперговані в стирол-бутадієновий каучук, навіть дуже невелика кількість олеїно-SiO2 призводить до істотно поліпшеного модуля, міцності на розтягування та стомлювальних властивостей та функціонує як захисний засіб проти фото і термодеструкції.
- Тригідрат алюмінію (Al2О.3) додають як вогнегасник, щоб поліпшити теплопровідність, а також для стеження та ерозійної стійкості.
- Наповнювачі оксиду цинку (ZnO) збільшують відносну діелектричну проникність, а також теплопровідність.
- Діоксид титану (TiO2) покращує тепло- та електропровідність.
- Карбонат кальцію (CaCO3) використовується як добавка завдяки своїм механічним, реологічним та антипіримним властивостям.
- Титанат барію (BaTiO3) підвищує термічну стабільність.
- Графен і оксид графену (ГО) дають чудові характеристики механічного, електричного, термічного та оптичного матеріалу.
- вуглецеві нанотрубки (УНТ) значно підвищують механічні властивості, такі як міцність на розрив, електричну та теплопровідність.
- Мультисенсорные вуглецеві нанотрубки (MWNTs) покращують модуль Юнга та міцність на витривалість. Наприклад, лише 1 мас.% MWNTs в епоксидному середовищі призводять до збільшення модуля Юнга та міцності на виході відповідно на 100% та 200% у порівнянні з чистою матрицею.
- Одношарові вуглецеві нанотрубки (НПЗТ) поліпшують механічні властивості та теплопровідність.
- Вуглецеві нановолокна (CNF) додають міцність, теплостійкість і довговічність.
- Металеві наночастинки, такі як нікель, залізо, мідь, цинк, алюміній і срібло додаються для поліпшення електричної та теплопровідності.
- Органічні наноматеріали, такі як монтмориллоніт покращують механічні та вогнезахисні властивості.
Індивідуальна ультразвукова настройка для нанорозсіювання
Ультразвукові дисперсійні системи
Hielscher Ultrasonics пропонує широкий асортимент продукції ультразвукового обладнання – від більш малих верстальних систем для техніко-економічного обґрунтування до важкої роботи промислові ультразвукові установки з до 16кВт на одиницю. Потужність, надійність, точна керованість, а також їх надійність роблять ультразвукові дисперсійні системи Хілера “робочий кінь” у виробничій лінії мікро- та наночастинкових композицій. Наші ультразвукові апарати здатні обробляти дисперсії на водній основі та на основі розчинників до висока в'язкість (до 10 000 cp) легко Різні сонотроди (ультразвукові роги), прискорювачі (посилювач / зменшувач), геометрії стрічки та інші аксесуари дозволяють оптимально адаптувати ультразвуковий розсіювач до продукту та вимоги його процесу.
Hielscher Ультразвук’ промислові ультразвукові процесори можуть доставити дуже високі амплітуди. Амплітуди до 200 мкм можна безперервно запустити в операції 24/7 оперативно. Для ще більш високих амплітуд, індивідуальні ультразвукові сотроди доступні. Надійність ультразвукового обладнання Hielscher дозволяє 24/7 операція в напружений режим і в вимогливих середовищах. Ультразвукові розсіювачі Hielscher встановлені у всьому світі для великомасштабного комерційного виробництва.
У таблиці нижче наведено приблизну потужність обробки наших ультразвукових пристроїв:
| пакетний Обсяг | швидкість потоку | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| Від 10 до 2000мл | Від 20 до 400мл / хв | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 до 20 л | 0.2 до 4л / хв | UIP2000hdT |
| Від 10 до 100 л | Від 2 до 10 л / хв | UIP4000 |
| застосовується | Від 10 до 100 л / хв | UIP16000 |
| застосовується | більший | кластер UIP16000 |
Література / Довідники
- Бітейськ, Юрі; Мерія, Ремо Меріс; Зікан, Яніс; Максимов, Робертс; Василець, Корнелія; Мусатета, Валентина Олена (2012): нанокомпозити стирол-акрилат / вуглецеві нанотрубки: механічні, термічні та електричні властивості. Праці Естонської академії наук, 2012, 61, 3, 172-177.
- Кабурані, Аліреза; Рідл, Бернард; Бланште, П'єр (2013): Метод ультразвуку: Метод розкидання наноклами у дерев'яних клейках. Журнал наноматеріалів 2013 року.
- Момен Г .; Фарзане М. (2011): Опитування застосування мікро / нано наповнювачів для поліпшення силіконової гуми для зовнішніх ізоляторів. Огляд вищої матеріалознавства 27, 2011. 1-3.
- Шарма, СД; Сінгх, С. (2013): Синтез та характеристика високоефективного наносульфатованого цирконію над кремнеземом: каталізатор основного оболонки шляхом ультразвукового випромінювання. Американський журнал з хімії 2013, 3 (4): 96-104.
Факти варті знати
Синтетичний каучук
Синтетичний каучук - це будь-який штучний еластомер. Синтетичні каучуки - переважно полімери, синтезовані з побічних продуктів нафти і виготовлені, як і інші полімери, з різних мономерів на основі нафти. Найбільш поширеним синтетичним каучуком є стирол-бутадієновий каучук (SBR), отриманий внаслідок співполімеризації стиролу та 1,3-бутадієну. Інші синтетичні каучуки одержують з ізопрену (2-метил-1,3-бутадієну), хлорпрену (2-хлор-1,3-бутадієну) та ізобутилену (метилпропену) з невеликим вмістом ізопрену для перехресного зшивання. Ці та інші мономери можуть бути змішані в різних пропорціях для кополімеризації для одержання продуктів з різними фізичними, механічними та хімічними властивостями. Мономери можуть бути виготовлені чисто, а додавання домішок або добавок можна контролювати за дизайном, щоб отримати оптимальні властивості. Полімеризацію чистих мономерів можна краще контролювати, щоб отримати бажану пропорцію цис-і транс-подвійних зв'язків.
Синтетичний каучук, на зразок натурального каучуку, широко використовується в автомобільній промисловості для шин, дверей та віконних профілів, шлангів, ременів, шпаклівки та підлоги.
Натуральний каучук
Натуральний каучук також відомий як гума або каучук Індії. Натуральний каучук класифікується як еластомер і складається в основному з полімерів органічного поліцис-ізопрена та води. Він містить сліди домішок, таких як білок, бруд і т. Д. Натуральний каучук, який одержують як латекс з гумового дерева Hevea Brasiliensis, показує відмінні механічні властивості. Проте, порівняно з синтетичними каучуками, натуральний каучук має меншу продуктивність матеріалу, особливо щодо його термічної стабільності та сумісності з нафтопродуктами. Натуральний каучук має широкий спектр застосувань як окремо, так і в комбінації з іншими матеріалами. Переважно, він використовується завдяки своїй великій відношенню до розтяжок, високій стійкості та надзвичайно високій водонепроникності. Точка плавлення гуми приблизно 180 ° С (356 ° F).
У таблиці нижче наведено огляд різних видів гуми:
| ISO | Технічне ім'я | Звичайне ім'я |
|---|---|---|
| ACM | Поліакрилат каучук | |
| AEM | Етилен-акрилат каучук | |
| AU | Поліестер Уретан | |
| BIIR | Бром-ізобутилен Ізопрен | Бромбутил |
| BR | Полібутадієн | Buna CB |
| CIIR | Хлоро-ізобутиленовий ізопрен | Хлорбутил, бутил |
| CR | Поліхлоропрен | Хлоропрен, неопрен |
| CSM | Хлорвульфірованний поліетилен | Гіпалон |
| ЕКО | Епіхлоргідрин | ЕКО, Епіхлорогідрин, Епіхлор, Епіхлоридрін, Герклон, Гідрін |
| EP | Етиленпропілен | |
| EPDM | Етиленпропіленовий діеновий мономер | EPDM, Nordel |
| ЄС | Поліефір Уретан | |
| FFKM | Перфторвуглеродні гуми | Калерез, Хемраз |
| FKM | Фторований вуглеводень | Вітон, Флюор |
| FMQ | Фтор силікон | FMQ, силіконова гума |
| FPM | Гумовий фторопласт | |
| HNBR | Гідрогенований нітрил-бутадієн | HNBR |
| IR | Поліізопрен | (Синтетичний) натуральний каучук |
| IIR | Ізобутилен ізопреном бутил | Бутил |
| NBR | Акрилонітрил бутадієн | NBR, нітрил, Пербунан, Буна-Н |
| ПУ | Поліуретан | PU, поліуретан |
| SBR | Стирол бутадієн | SBR, Buna-S, GRS, Buna VSL, Buna SE |
| SEBS | Сополімер стиролу етилен бутилен стиролу | Резина SEBS |
| SI | Полісилоксан | Силіконова гума |
| VMQ | Вініловий метиловий силікон | Силіконова гума |
| XNBR | Акрилонітрил бутадієн-карбокси мономер | XNBR, карбоксилірованний нітрил |
| XSBR | Стирол бутадієнковий карбокси мономер | |
| YBPO | Термопластичний ефір поліефіру | |
| YSBR | Бітовий сополімер бутадієну стиролу | |
| YXSBR | Бензополімер стиролу бутадієн-карбокси |
SBR
Стирол-бутадієновий або стирол-бутадієновий каучук (SBR) описує синтетичні каучуки, які отримують із стиролу та бутадієну. Посилений стирол-бутадієн характеризується високою стійкістю до стирання та гарними анти-старіючими властивостями. Співвідношення між стиролом і бутадієном визначає властивості полімеру: за високого вмісту стиролу гуми стають міцнішими і менш густими.
Обмеження неармованого SBR обумовлені його низькою міцністю без армування, низькою стійкістю, низькою міцністю на розрив (особливо при високих температурах) та поганою міцністю. Тому для зміцнення властивостей SBR необхідні армуючі агенти та наповнювачі. Наприклад, наповнювачі із вуглецю використовуються для міцності та сильної стійкості до стирання.
Стирол
Стирол (С8H8) відома під різними термінами, такими як етилбензол, вінілбензол, фенілетейн, фенілетилен, цинамен, стирол, діарекс HF 77, стиролен та стирополь. Це органічна сполука з хімічною формулою С6H5CH = CH2. Стирол є попередником полістиролу та кількох сополімерів.
Це похідне бензолу і виступає як безбарвна жирна рідина, яка легко випарюється. Стирол має солодкий запах, який перетворюється на високі концентрації в менш приємний запах.
У присутності вінілової групи стирол утворює полімер. Полімери на основі стиролу комерційно виготовляються для одержання таких продуктів, як полістирол, АБС, каучук стиролу-бутадієну (СБР), стирол-бутадієновий латекс, СІС (стирол-ізопрен-стирол), S-EB-S (стирол-етилен / бутилен- стирол), стирол-дивінілбензол (S-DVB), стирол-акрилонітрілова смола (SAN) та ненасичені поліефіри, які використовуються в смолах і термоотверждающихся сполуках. Ці матеріали є важливими компонентами для виробництва гуми, пластмаси, ізоляції, скловолокна, труб, автомобільних і човнових деталей, харчових контейнерів та підкладки для килимів.
Гумові застосування
Гума має багато матеріальних характеристик, таких як міцність, довговічність, водонепроникність та термостійкість. Ці властивості роблять гуму дуже універсальною, тому вона використовується у багатьох галузях промисловості. Основне використання гуми в автомобільній промисловості, головним чином для виробництва шин. Додаткові характеристики, такі як несковзання, м'якість, міцність і стійкість, стають гумовим композитом, який часто використовується для виробництва взуття, підлогових покриттів, медичних та медичних товарів, побутових виробів, іграшок, спортивних виробів та багатьох інших виробів з гуми.
Нано добавки та наповнювачі
Нанорозмірні наповнювачі та добавки в каучуках виступають в ролі зміцнюючих і захисних засобів, що підвищують міцність на розрив, стійкість до стирання, стійкість до розриву, гістерезис і зберігають проти фото- та термічної деградації гуми.
кремнезем
Кремнезем (SiO2, діоксид кремнію) застосовують у багатьох формах, таких як аморфний кремнезем, наприклад, піноутворювальний кремнезем, диоксид кремнію, осаджений кремнезем для поліпшення властивостей матеріалу щодо динамічних механічних властивостей, стійкості до термічного старіння та морфології. Сполуки, наповнені кремнеземом, свідчать про збільшення в'язкості та щільності поперечного з'єднання відповідно до збільшення вмісту наповнювача. Твердість, модуль, міцність на розрив і характеристики зносу поступово покращуються, збільшуючи кількість силікагелевого заповнювача.
Вуглець чорний
Вуглець являє собою форму паракристалічного вуглецю з хемосорбованими кисневими комплексами (такими як карбоксильна, хінонова, лактонна, фенольна та ін.), Прикріплені до її поверхні. Ці поверхневі кисневі групи, як правило, згруповані під цим терміном “летючі комплекси”. Через цей летючий вміст вуглець є непровідним матеріалом. З вуглекислородними комплексами функціоналізовані частки вуглецю частіше легше диспергувати.
Співвідношення високих площ до об'єму вуглецю робить його звичайним армуючим наповнювачем. Майже всі гумові вироби, для яких міцність на розрив і стійкість до стирання є важливими, використовують сажу. Осаджений або осаджений кремнезем застосовують як замінник вуглецю, коли потрібно зміцнити каучук, але слід уникати чорного кольору. Проте наповнювачі на основі кремнезему отримують частку ринку у автомобільних шинах, тому що використання наповнювачів силікагелю призводить до зниження обсягу прокату в порівнянні з шинами з вуглецевими наповнювачами.
У наведеній нижче таблиці наведено огляд типів вугільних чорнів, що використовуються в шинах
| Ім'я | Аббревіатура | ASTM | Розмір частинок нм | Міцність на розрив МПа | Відносна абразія лабораторії | Відносне знос дорожнього полотна |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Супер абразивна піч | SAF | N110 | 20-25 | 25.2 | 1,35 | 1,25 |
| Проміжний SAF | ISAF | N220 | 24-33 | 23.1 | 1,25 | 1.15 |
| Висока ізоляція печі | HAF | N330 | 28-36 | 22.4 | 1.00 | 1.00 |
| Простий канал обробки | EPC | N300 | 30-35 | 21.7 | 0.80 | 0.90 |
| Швидка екструзійна піч | FEF | N550 | 39-55 | 18.2 | 0.64 | 0.72 |
| Висока модульна піч | HMF | N660 | 49-73 | 16.1 | 0.56 | 0.66 |
| Напівавтоматична печі | SRF | N770 | 70-96 | 14.7 | 0.48 | 0.60 |
| Тонка теплова | FT | N880 | 180-200 | 12.6 | 0.22 | – |
| Середній термічний | МТ | N990 | 250-350 | 9.8 | 0.18 | – |
Оксид графену
Оксид графену, диспергований у SBR, призводить до високої міцності на розрив та міцності на розрив, а також забезпечує витривалість зносостійкості та низький коефіцієнт зчеплення, що є важливими властивостями матеріалу для виробництва шин. SBR, озброєний оксидом кремнію та графітом, пропонує конкурентоспроможну альтернативу екологічно чистому виробництву шин, а також виробництву високопродуктивних гумових композитів. Графен і оксид графену можуть бути успішно, надійно і легко відшліфовані під ультразвуком. Натисніть тут, щоб дізнатися більше про ультразвукове виготовлення графена!