Siêu âm Chuẩn bị cốt Cao su
- Cao su gia cố cho thấy độ bền kéo, độ giãn dài, khả năng chống mài mòn và sự ổn định lão hóa tốt hơn.
- Chất độn như cacbon đen (ví dụ: CNTs, Mwnt), Graphene, hoặc silica phải được phân tán đồng nhất trong ma trận để cung cấp các thuộc tính vật liệu mong muốn.
- Power Ultrasonics cho chất lượng phân phối vượt trội của các hạt nano monodistribution với các thuộc tính tăng cường cao.
siêu âm phân tán
Ultrasonication được sử dụng rộng rãi để phân tán các vật liệu nano như monodispernanohạt nano và ống nano, vì Ultrasonics tăng cường tách và functionalization của các hạt và ống rất nhiều.
Thiết bị phân tán siêu âm tạo ra Cavitation và lực cắt cao để phá vỡ, deagglomerate, detangle và phân tán các hạt nano và ống nano. Cường độ của sonication có thể được điều chỉnh chính xác và kiểm soát để các thông số xử lý siêu âm được thích nghi hoàn hảo, lấy nồng độ, kết tụ, và liên kết/vướng của vật liệu nano vào tài khoản. Qua đó, vật liệu nano có thể được xử lý tối ưu về các yêu cầu vật liệu cụ thể của chúng. Điều kiện phân tán tối ưu do các thông số quá trình siêu âm điều chỉnh riêng dẫn đến nanocomposite cao su cuối cùng chất lượng cao với các đặc tính tăng cường vượt trội của các phụ gia nano và chất độn.
Do chất lượng phân tán vượt trội của Ultrasonics và do đó đạt được sự phân tán đồng đều, một tải phụ rất thấp là đủ để có được đặc điểm vật chất tuyệt vời.
Hệ thống siêu âm công nghiệp
Ultrasonically carbon cao su gia cố đen
Carbon đen là một trong những chất phụ quan trọng nhất trong cao su, đặc biệt là cho lốp xe, để cung cấp cho các vật liệu có sức đề kháng mài mòn và độ bền kéo. Các hạt cacbon đen rất dễ bị tạo thành các tập hợp khó phân tán đồng nhất. Cacbon đen thường được sử dụng trong các loại sơn, men, mực in, nylon và màu nhựa, hỗn hợp mủ, hỗn hợp sáp, Sơn ảnh, và nhiều hơn nữa.
Siêu âm phân tán cho phép deagglomerate và pha trộn thống nhất với một monodispersity rất cao của các hạt.
Nhấp vào đây để tìm hiểu thêm về phân tán siêu âm cho vật liệu composite gia cố!
Ultrasonically CNT-/MWCNT-gia cố cao su
Siêu âm homogenizers là hệ thống phân tán mạnh mẽ có thể được kiểm soát chính xác và điều chỉnh cho các yêu cầu quá trình và vật liệu. Việc kiểm soát chính xác các thông số quá trình siêu âm là đặc biệt quan trọng để phân tán các ống nano như Mwnt hoặc SWNTs kể từ khi ống nano phải được tách ra thành các ống đơn mà không bị hư hỏng (ví dụ như scission). Ống nano không bị hư hại cung cấp một tỷ lệ màn hình cao (lên đến 132000000:1) để họ cung cấp sức mạnh và độ cứng xuất sắc khi xây dựng thành một hỗn hợp. Mạnh mẽ, chính xác điều chỉnh sonication vượt qua các lực lượng Van der Waals và phân tán và detangles các ống nano dẫn đến một vật liệu cao su hiệu suất cao với độ bền kéo xuất sắc và mô đun đàn hồi.
Hơn nữa siêu âm functionalization được sử dụng để sửa đổi các ống nano cacbon để đạt được các thuộc tính mong muốn có thể sử dụng trong các ứng dụng đa dạng.
Ultrasonicators cho sự phân tán liên tục của vật liệu nano, carbon đen, hoặc than hoạt tính.
Ultrasonically Nano-silica-gia cố cao su
Siêu âm phân tán cung cấp một phân phối hạt cao thống nhất của silica (SiO2) hạt nano trong các giải pháp cao su polymer. Silica (SiO2) hạt nano phải được phân bố đồng nhất là các hạt có tán theo mono trong trùng hợp với styren-butadien và các loại rubbers khác. Nano-SiO phân tán mono2 hoạt động như các đại lý tăng cường, mà cải thiện độ dẻo dai, sức mạnh, kéo dài, uốn và hiệu suất chống lão hóa, đáng kể. Đối với hạt nano áp dụng: kích thước hạt nhỏ hơn, lớn hơn là diện tích bề mặt cụ thể của các hạt. Với một diện tích bề mặt cao hơn/khối lượng (S/V) tỷ lệ, hiệu ứng cấu trúc và củng cố tốt hơn thu được, làm tăng độ bền kéo và độ cứng của sản phẩm cao su.
Siêu âm phân tán của các hạt nano silica cho phép kiểm soát các thông số quá trình chính xác để một hình thái cầu, kích thước hạt điều chỉnh chính xác, và thu được kích thước rất hẹp.
Ultrasonically phân tán silica kết quả trong hiệu suất vật liệu cao nhất của do đó gia cố cao su.
Nhấn vào đây để tìm hiểu thêm về siêu âm phân tán của SiO2!
Ultrasonically phân tán của tăng cường phụ gia
Sonication đã được chứng minh để phân tán nhiều vật liệu nano khác để cải thiện mô đun, độ bền kéo, và sự mệt mỏi thuộc tính của composite cao su. Kể từ khi kích thước hạt, hình dạng, diện tích bề mặt và bề mặt hoạt động của chất độn và tăng cường phụ gia là rất quan trọng cho hiệu suất của họ, mạnh mẽ và đáng tin cậy phân tán siêu âm là một trong những phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để xây dựng vi mô và kích thước nano hạt thành các sản phẩm cao su.
Các chất phụ gia và chất độn điển hình, được kết hợp bởi sonication như các hạt phân bố hoặc monodistributed thống nhất trong ma trận cao su, là cacbonat canxi, đất sét cao lanh, silica bốc khói, silica kết tủa, oxit Graphite, Graphene, mica, talc, Barite, Wollastonite, silicat kết tủa, silica fumed và diatomite.
Khi oleic acid-functionalized TiO2 hạt nano được phân tán ultrasonically trong cao su styren-butadien, thậm chí một lượng rất nhỏ oleic-SiO2 kết quả trong cải thiện đáng kể mô đun, độ bền kéo, và tính chất mệt mỏi và chức năng như các tác nhân bảo vệ chống lại ảnh và suy thoái nhiệt.
- Alumina trihydrat (Al2các3) được thêm vào như chất chống cháy, để cải thiện độ dẫn nhiệt, và để theo dõi và chống xói mòn.
- Kẽm oxit (ZnO) chất độn làm tăng sự permittivity tương đối cũng như độ dẫn nhiệt.
- Titanium dioxide (TiO2) cải thiện độ dẫn nhiệt và điện.
- Canxi cacbonat (CaCO3) được sử dụng làm phụ gia do tính chất cơ học, lưu biến và ngọn lửa của nó.
- Barium titanat (batio3) làm tăng sự ổn định nhiệt.
- graphene và Graphene oxit (GO) cho các đặc tính vật liệu cơ học, điện, nhiệt và quang học cao cấp.
- ống nano carbon (CNTs) cải thiện tính cơ học như độ bền kéo, điện và dẫn nhiệt đáng kể.
- Ống nano cacbon nhiều vách (Mwnt) cải thiện sức mạnh mô đun và năng suất của Young. Ví dụ, ít nhất là 1 wt.% của Mwnt thành một kết quả epoxy trong một mô đun và năng suất của Young tăng lên tương ứng, 100% và 200%, so với ma trận tinh khiết.
- Ống nano cacbon đơn tường (SWNTs) cải thiện tính cơ học và dẫn nhiệt.
- Sợi Nano cacbon (CNF) thêm sức mạnh, khả năng chịu nhiệt và độ bền.
- Các hạt Nano kim loại như niken, sắt, đồng, kẽm, nhôm, và Bạc được thêm vào để cải thiện độ dẫn điện và nhiệt.
- Vật liệu nano hữu cơ như montmorillonit cải thiện tính chất cơ học và chống cháy.
Hệ thống phân tán siêu âm
Hielscher Ultrasonics cung cấp một loạt sản phẩm rộng của thiết bị siêu âm – từ các hệ thống băng ghế dự bị nhỏ hơn để thử nghiệm khả thi lên đến nhiệm vụ nặng Các đơn vị ultrasonicator công nghiệp lên đến 16kW mỗi đơn vị. Công suất, độ tin cậy, khả năng kiểm soát chính xác cũng như sự mạnh mẽ của chúng làm cho hệ thống phân tán siêu âm của Hielscher “làm việc ngựa” trong dây chuyền sản xuất các công thức hạt micron và Nano. Ultrasonicators của chúng tôi có khả năng xử lý dung dịch nước và dung môi dựa trên phân tán lên đến độ nhớt cao (lên đến 10, 000cp) Dễ dàng. Nhiều sonotrodes (sừng siêu âm), tên lửa đẩy (tăng cường/decreaser), hình học tế bào dòng chảy và các phụ kiện khác cho phép thích ứng tối ưu của phân tán siêu âm cho sản phẩm và các yêu cầu quy trình của nó.
Hielscher Ultrasonics’ bộ vi xử lý siêu âm công nghiệp có thể cung cấp rất biên độ cao. Amplitudes lên đến 200 μm có thể liên tục chạy trong 24/7 hoạt động nhanh chóng. Đối với biên độ cao hơn thậm chí, tùy chỉnh siêu âm sonotrodes có sẵn. Sự mạnh mẽ của thiết bị siêu âm của Hielscher cho phép 24/24 hoạt động tại nhiệm vụ nặng nề và trong môi trường đòi hỏi. Hielscher của siêu âm phân tán được cài đặt trên toàn thế giới cho sản xuất thương mại quy mô lớn.
Thiết lập siêu âm tùy chỉnh cho phân tán Nano
| batch Khối lượng | Tốc độ dòng | Thiết bị khuyến nghị |
|---|---|---|
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400mL / phút | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 đến 20L | 00,2 đến 4L / phút | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L / phút | UIP4000 |
| N.A. | 10 đến 100L / phút | UIP16000 |
| N.A. | lớn hơn | Cụm UIP16000 |
Văn học/tài liệu tham khảo
- 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.
Sự kiện đáng biết
Cao su tổng hợp
Một cao su tổng hợp là bất kỳ elastomer nhân tạo. Cao su tổng hợp chủ yếu là các polyme tổng hợp từ các sản phẩm phụ của dầu mỏ và được thực hiện, giống như các polyme khác, từ các monome dựa trên dầu mỏ. Cao su tổng hợp phổ biến nhất là cao su styren-butadien có nguồn gốc từ copolymerization của styren và 1, 3-butadien. Các loại cao su tổng hợp khác được chuẩn bị từ isoprene (2-methyl-1, 3-butadien), cloropren (2-chloro-1, 3-butadien), và isobutylene (methylpropene) với một tỷ lệ nhỏ của isoprene cho Cross-liên kết. Chúng và các monome khác có thể được trộn lẫn trong các tỷ lệ khác nhau để được copolymerized để sản xuất các sản phẩm với một loạt các tính chất vật lý, cơ khí, và hóa học. Các monome có thể được sản xuất tinh khiết và bổ sung các tạp chất hoặc phụ gia có thể được kiểm soát bởi thiết kế để cung cấp cho các thuộc tính tối ưu. Polymerization của monome tinh khiết có thể được kiểm soát tốt hơn để cung cấp cho một tỷ lệ mong muốn của CIS và Trans đôi trái phiếu.
Cao su tổng hợp, như cao su tự nhiên, được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô cho lốp xe, Hồ sơ cửa và cửa sổ, ống, thắt lưng, Matting, và sàn.
Cao su tự nhiên
Cao su tự nhiên còn được biết là cao su Ấn Độ hoặc caoutchouc. Cao su tự nhiên được phân loại là đàn hồi và bao gồm chủ yếu là các polyme của hợp chất hữu cơ Poly-cis-isoprene và nước. Nó chứa các dấu vết của các tạp chất như protein, bụi bẩn vv Cao su tự nhiên, có nguồn gốc như Latex từ cây cao su Hevea brasiliensis, cho thấy tính tuyệt vời cơ học. Tuy nhiên so với rubbers tổng hợp, cao su tự nhiên có hiệu suất vật liệu thấp hơn đặc biệt là liên quan đến sự ổn định nhiệt của nó và khả năng tương thích với các sản phẩm dầu mỏ. Cao su thiên nhiên có một loạt các ứng dụng, hoặc là một mình hoặc kết hợp với các vật liệu khác. Chủ yếu, nó được sử dụng do tỷ lệ căng lớn của nó, khả năng đàn hồi cao, và độ kín nước cực kỳ cao của nó. Điểm nóng chảy của cao su là khoảng 180 ° c (356 ° f).
Bảng dưới đây cung cấp một cái nhìn tổng quan về các loại khác nhau của cao su:
| Iso | Tên kỹ thuật | Tên thường gặp |
|---|---|---|
| Acm | Cao su polyacrylate | |
| Aem | Cao su ethylene-acrylate | |
| Au | Urethane polyester | |
| Tiếng BIIR | Bromo Isobutylene isoprene | Tiếng bromobutyl |
| Br | Polybutadiene | Buna CB |
| Các loại CIIR | Isoprene chloro Isobutylene | Chlorobutyl, butyl |
| Cr | Polychloroprene | Chloroprene, Neoprene |
| Csm | Chlorosulphonated polyethylene | Đảo hypalon |
| Eco | Epichlorohydrin | ECO, Epichlorohydrin, Epichlore, Epichloridrine, Herclor, Hydrin |
| Ep | Ethylene Propylene | |
| Epdm | Ethylene Propylene dien monomer | EPDM, Nordel |
| Châu âu | Polyether, | |
| KHÔNG có | Cao su perfluorocarbon | Kalrez, Chemraz |
| FKM | Hydrocacbon fluoronated | Viton, Fluorel |
| Của FMQ | Silicone fluoro | FMQ, cao su silicone |
| FPM | Fluorocarbon cao su | |
| HNBR | Nitril butadien hydro hóa | HNBR |
| Ir | Polyisoprene | Tổng hợp Cao su tự nhiên |
| IIR | Isobutylene isoprene butyl | Butyl |
| NBR | Acrylonitril butadien | NBR, Nitrile, Perbunan, buna-N |
| Pu | Polyurethane | PU, polyurethane |
| SBR | Styren butadien | SBR, buna-S, GRS, buna VSL, buna SE |
| SEBS | Styren etylen Butylene styren | SEBS cao su |
| Si | Từ polysiloxane | Silicone cao su |
| VMQ | Vinyl methyl silicone | Silicone cao su |
| KHÔNG có | Acrylonitrile butadien Carboxy monomer | XNBR, Carboxylated nitrile |
| BÁNH XSBR | Stymer có ren butadien Carboxy | |
| Đảo của YBPO | Thermoplastic Polyether-ester | |
| KHÔNG có | Copolymer khối styren butadien | |
| YXSBR | Styren butadien Carboxy khối copolymer |
SBR
Cao su styren-butadien hoặc styren-butadien mô tả các loại nhựa tổng hợp có nguồn gốc từ styren và butadien. Tăng cường styren-butadien đặc trưng bởi khả năng chịu mài mòn cao và tính chất chống lão hóa tốt. Tỷ lệ giữa styren và butadien xác định các tính chất polymer: bởi một hàm lượng styren cao, các cao su trở nên khó hơn và ít rubbery.
Những hạn chế của SBR không gia cố là do sức mạnh thấp của nó mà không cần tăng cường, khả năng đàn hồi thấp, sức mạnh rách thấp (đặc biệt là ở nhiệt độ cao), và tack nghèo. Do đó, tăng cường các đại lý và chất độn được yêu cầu để cải thiện SBR Properties. Ví dụ, các chất độn cacbon đen được sử dụng để sức mạnh và mài mòn-kháng nặng nề.
Styren
Styren (C8H8) được biết đến theo các điều khoản khác nhau như ethenylbenzene, vinylbenzene, phenylethene, phenylethylene, cinnamene, styrol, diarex HF 77, styrolene, và styropol. Nó là một hợp chất hữu cơ với công thức hóa học C6H5CH = CH2. Styren là tiền thân của polystyrene và một số copolyme.
Nó là một phái sinh benzen và xuất hiện như là một chất lỏng nhờn không màu, mà bay hơi dễ dàng. Styren có mùi ngọt, biến ở nồng độ cao trong một mùi ít dễ chịu hơn.
Trong sự hiện diện của một nhóm vinyl, styren tạo thành một polymer. Các polyme dựa trên styren được sản xuất thương mại để lấy các sản phẩm như polystyrene, nhựa ABS, styren-butadien (SBR) cao su, Latex styren-butadien, SIS (styprene-styren), S-EB-S (styren-ethylene/butylene-styren), styren-divinylbenzene (S-DVB), nhựa styren-acrylonitril (SAN), và các polyeste không bão hòa được sử dụng trong nhựa và các hợp chất nhiệt rắn. Các tài liệu này là thành phần quan trọng để sản xuất cao su, nhựa, cách nhiệt, sợi thủy tinh, ống, ô tô và các bộ phận tàu, container thực phẩm, và ủng hộ thảm.
Ứng dụng cao su
Cao su có nhiều đặc tính vật chất như sức mạnh, bền lâu, chịu nước và khả năng chịu nhiệt. Những thuộc tính làm cho cao su rất linh hoạt để nó được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Việc sử dụng chính của cao su là trong ngành công nghiệp ô tô, chủ yếu là cho sản xuất lốp xe. Thêm đặc điểm như không trơn, mềm mại, độ bền, và khả năng đàn hồi làm cho cao su một composite thường xuyên cao được sử dụng để sản xuất giày, floorings, y tế và chăm sóc sức khỏe vật tư, sản phẩm hộ gia đình, đồ chơi, bài thể thao và nhiều sản phẩm cao su khác.
Phụ gia nano và chất độn
Kích thước nano chất độn và phụ gia trong cao su hoạt động như tăng cường và các đại lý bảo vệ để cải thiện độ bền kéo, mài mòn, chống rách, trễ và để bảo vệ chống lại sự suy thoái ảnh và nhiệt của cao su.
silica
Silica (SiO2, Silicon dioxide) được sử dụng trong nhiều dạng như silica vô định hình, ví dụ như silic bốc khói, silica Fume, kết tủa silica để cải thiện đặc tính vật liệu liên quan đến tính chất cơ học năng động, khả năng chống lão hóa nhiệt và hình Thái. Silica đầy hợp chất cho thấy một độ nhớt ngày càng tăng và tỷ trọng Crosslink tương ứng với một nội dung tăng phụ. Cứng, Modulus, độ bền kéo, và đặc điểm mặc được cải thiện dần bằng tăng lượng silica-filler.
Cacbon đen
Cacbon đen là một dạng cacbon paracrystalline với các phức hợp ôxy chemisorbed (như carboxylic, quinonic, lactonic, nhóm phenolic và những người khác) gắn liền với bề mặt của nó. Các nhóm ôxy bề mặt này thường được nhóm lại theo thuật ngữ “phức hợp dễ bay hơi”. Do nội dung dễ bay hơi này, cacbon đen là một vật liệu không dẫn điện. Với phức hợp carbon-oxy ngành hạt các hạt đen được dễ dàng hơn để phân tán.
Tỷ lệ bề mặt cao-to-khối lượng của cacbon đen làm cho nó một chất độn tăng cường phổ biến. Hầu như tất cả các sản phẩm cao su, mà độ bền kéo và chống mài mòn là cần thiết, sử dụng cacbon đen. Kết tủa hoặc silica fumed được sử dụng như là một thay thế cho cacbon đen, khi củng cố cao su là cần thiết nhưng màu đen nên tránh. Tuy nhiên, silica dựa trên chất độn là đạt được thị phần trong lốp xe ô tô, quá, bởi vì việc sử dụng các chất độn silica kết quả trong một tổn thất cán thấp hơn so với lốp xe chứa carbon đen.
Bảng dưới đây cung cấp một cái nhìn tổng quan về các loại carbonblack được sử dụng trong lốp xe
| Tên | Không, abbrev. | Astm | Kích thước hạt nm | Độ bền kéo MPa | Mài mòn phòng thí nghiệm tương đối | Tương đối roadwear mài mòn |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Lò mài mòn siêu | Saf | N110 | 20 – 25 | 25,2 | 1,35 | 1,25 |
| Trung cấp SAF | ISAF | N220 | 24 – 33 | 23,1 | 1,25 | 1,15 |
| Cao mài mòn lò | HAF | N330 | 28 – 36 | 22,4 | 1,00 | 1,00 |
| Kênh xử lý dễ dàng | Epc | N300 | 30 – 35 | 21,7 | 0.80 | 0.90 |
| Nhanh chóng đùn Furnace | Của FEF | N550 | 39 – 55 | 18,2 | 0.64 | 0.72 |
| Furnace cao Modulus | HMF | N660 | 49 – 73 | 16,1 | 0.56 | 0.66 |
| Lò nung bán tăng cường | SRF | N770 | 70 – 96 | 14,7 | 0.48 | 0.60 |
| Nhiệt tốt | Ft | N880 | 180 – 200 | 12,6 | 0.22 | – |
| Nhiệt trung bình | Mt | N990 | 250 – 350 | 9,8 | 0.18 | – |
Graphene Oxide
Graphene oxit phân tán trong SBR kết quả trong độ bền kéo cao và sức mạnh rách cũng như trong khả năng chống mòn nổi bật và kháng thấp cán, đó là tính chất vật liệu quan trọng cho sản xuất lốp xe. Graphene oxit-silica gia cố SBR cung cấp một sự thay thế cạnh tranh cho một sản xuất lốp xe thân thiện với môi trường cũng như để sản xuất vật liệu composite cao su hiệu suất cao. Graphene và Graphene oxit có thể được thành công, đáng tin cậy và dễ dàng tẩy tế bào chết dưới sonication. Click vào đây để tìm hiểu thêm về việc chế tạo siêu âm của Graphene!