Ультразвукова підготовка армованої гуми

• Армована гума демонструє вищу міцність на розрив, подовження, стійкість до абразивного зносу та кращу стабільність при старінні.
• Наповнювачі, такі як технічний вуглець (наприклад, CNTs, MWNTs), графен або діоксид кремнію, повинні бути гомогенно дисперговані в матриці для забезпечення бажаних властивостей матеріалу.
• Потужна ультразвукова обробка забезпечує найвищу якість розподілу монодисперсних наночастинок із високими армуючими властивостями.

Ультразвукова дисперсія

Ультразвукова обробка широко застосовується для диспергування наноматеріалів, таких як монодисперсні наночастинки та нанотрубки, оскільки ультразвук значно покращує розділення та функціоналізацію частинок і трубок.
Ультразвукове диспергуюче обладнання створює кавітацію і високі зсувні сили для руйнування, дезагломерації, розплутування та диспергування наночастинок і нанотрубок. Інтенсивність ультразвукової обробки може бути точно налаштована та контрольована, щоб параметри ультразвукового процесу були ідеально адаптовані з урахуванням концентрації, агломерації та орієнтації/сплутування наноматеріалу. Таким чином, наноматеріали можуть бути оптимально оброблені відповідно до специфічних вимог їхнього матеріалу. Оптимальні умови дисперсії завдяки індивідуально налаштованим ультразвуковим параметрам процесу призводять до отримання високоякісного кінцевого гумового наноконкомпозиту з найвищими армуючими характеристиками нанодобавок і наповнювачів.
Завдяки найвищій якості дисперсії ультразвуку та досягнутій таким чином однорідній дисперсії, дуже низьке навантаження наповнювачем є достатнім для отримання відмінних характеристик матеріалу.

Гума, армована технічним вуглецем за допомогою ультразвуку

Технічний вуглець є одним із найважливіших наповнювачів у гумі, особливо для шин, щоб надати гумовому матеріалу стійкість до абразивного зносу та міцність на розрив. Частинки технічного вуглецю схильні до утворення агрегатів, які важко диспергувати гомогенно. Технічний вуглець зазвичай використовується в фарбах, емалі, друкарських фарбах, фарбуванні нейлону та пластику, латексних сумішах, воскових сумішах, фотопокриттях тощо.
Ультразвукова дисперсія дозволяє дезагломерувати та однорідно змішувати частинки з дуже високою монодисперсністю.
Натисніть тут, щоб дізнатися більше про ультразвукову дисперсію для армованих композитів!

Гума, армована CNT / MWCNT за допомогою ультразвуку

Ультразвукові гомогенізатори є потужними диспергуючими системами, які можна точно контролювати та налаштовувати відповідно до вимог процесу та матеріалу. Точний контроль параметрів ультразвукового процесу є особливо важливим для диспергування нанотрубок, таких як MWNTs або SWNTs, оскільки нанотрубки повинні бути розплутані в окремі трубки без пошкодження (наприклад, розриву). Непошкоджені нанотрубки мають високе відношення довжини до діаметра (до 132 000 000:1), тому вони забезпечують виняткову міцність і жорсткість при введенні в композит. Потужна, точно налаштована ультразвукова обробка переборює сили Ван-дер-Ваальса, диспергує та розплутує нанотрубки, в результаті чого отримується високопродуктивний гумовий матеріал з винятковою міцністю на розрив та модулем пружності.
Крім того, ультразвукова функціоналізація використовується для модифікації вуглецевих нанотрубок з метою досягнення бажаних властивостей, які можна використовувати в різноманітних застосуваннях.

Гума, армована наночастинками діоксиду кремнію за допомогою ультразвуку

Ультразвукові диспергатори забезпечують дуже однорідний розподіл частинок діоксиду кремнію (SiO₂) у розчинах полімерів гуми. Наночастинки діоксиду кремнію (SiO₂) повинні бути гомогенно розподілені як монодисперсні частинки у полімеризованому стирол-бутадієні та інших гумах. Монодисперсні наночастинки SiO₂ діє як армуючий агент, що значно покращує в’язкість, міцність, видовження, гнучкість та стійкість до старіння. Для наночастинок діє правило: чим менший розмір частинки, тим більша питома поверхня частинок. При більш високому відношенні площі поверхні до об’єму (S/V) досягаються кращі структурні та армуючі ефекти, що збільшує міцність на розрив і твердість гумових виробів.
Ультразвукова дисперсія наночастинок кремнезему дозволяє точно контролювати параметри процесу так, щоб отримати сферичну морфологію, точно підібраний розмір частинок і дуже вузький розподіл за розмірами.
Ультразвуково диспергований кремнезем забезпечує найвищу матеріальну ефективність таким чином армованої гуми.
Натисніть тут, щоб дізнатися більше про ультразвукову дисперсію SiO₂!

Ультразвукова дисперсія армуючих добавок

Доведено, що ультразвукова обробка диспергує багато інших наночастинкових матеріалів для покращення модуля, міцності на розрив і втомних властивостей гумових композитів. Оскільки розмір, форма, площа поверхні та поверхнева активність наповнювачів і армуючих добавок є вирішальними для їхньої ефективності, потужні та надійні ультразвукові диспергатори є одним із найчастіше використовуваних методів для введення мікро- і нанорозмірних частинок у гумові вироби.
Типовими добавками та наповнювачами, які вводяться за допомогою ультразвукової обробки як рівномірно розподілені або монодисперсні частинки в гумові матриці, є карбонат кальцію, каолінова глина, пірогенний кремнезем, осадовий кремнезем, оксид графіту, графен, слюда, тальк, барит, вольastonіт, осадові силікати, пірогенний кремнезем та діатоміт.
Коли TiO₂ наночастинки, функціоналізовані олеїновою кислотою, ультразвуково диспергуються у стирол-бутадієновій гумі, навіть дуже невелика кількість oleic-SiO₂ приводить до значного покращення модуля, міцності на розрив і втомних властивостей, а також діє як захисний агент проти фото- і термодеструкції.

• Гідрат алюмінію (Al₂O₃) додається як антипірен, для покращення теплопровідності та для стійкості до трекінгу і ерозії.
• Наповнювачі на основі оксиду цинку (ZnO) збільшують відносну діелектричну проникність, а також теплопровідність.
• Діоксид титану (TiO₂) покращує теплову та електричну провідність.
• Карбонат кальцію (CaCO₃) використовується як добавка завдяки своїм механічним, реологічним та антипіренним властивостям.
• Титанат барію (BaTiO₃) підвищує термічну стабільність.
• Графен та оксид графену (GO) надають матеріалу чудові механічні, електричні, теплові та оптичні характеристики.
• Вуглецеві нанотрубки (CNTs) значно покращують механічні властивості, такі як міцність на розрив, електричну та теплову провідність.
• Багатостінні вуглецеві нанотрубки (MWNTs) покращують модуль Юнга та межу плинності. Наприклад, додавання всього 1 мас.% MWNTs до епоксидної смоли призводить до збільшення модуля Юнга та межі плинності відповідно на 100% та 200% порівняно з чистою матрицею.
• Одностінні вуглецеві нанотрубки (SWNTs) покращують механічні властивості та теплопровідність.
• Вуглецеві нановолокна (CNF) додають міцності, термостійкості та довговічності.
• Металеві наночастинки, такі як нікель, залізо, мідь, цинк, алюміній та срібло додаються для покращення електричної та теплової провідності.
• Органічні наноматеріали, такі як монтморилоніт покращують механічні та антипіренні властивості.

Системи ультразвукової дисперсії

Hielscher Ultrasonics пропонує широкий асортимент продукції ультразвукового обладнання – від менших лабораторних систем для перевірки можливості застосування до важких промислових ультразвукових апаратів з потужністю до 16kW на одиницю. Потужність, надійність, точне регулювання, а також їхня міцність роблять ультразвукові диспергуючі системи Hielscher “робочою конячкою” у виробничій лінії мікро- та наночастинкових формуляцій. Наші ультразвукові апарати здатні обробляти водні та розчинні дисперсії з високою в’язкістю (до 10 000cp) легко. Різноманітні сонотроди (ультразвукові рупори), бустери (підсилювачі/зменшувачі), геометрії проточних комірок та інші аксесуари дозволяють оптимально адаптувати ультразвуковий диспергатор до продукту та вимог його процесу.
Промислові ультразвукові процесори Hielscher Ultrasonics можуть забезпечувати дуже високі амплітуди. Амплітуди до 200µm можна безперервно використовувати в режимі роботи 24/7 без затримки. Для ще вищих амплітуд доступні індивідуальні ультразвукові сонотроди. Надійність ультразвукового обладнання Hielscher дозволяє 24/7 експлуатацію в важких умовах та в складних середовищах. Ультразвукові диспергатори Hielscher встановлені по всьому світу для великомасштабного комерційного виробництва.