DE112018007116B4 - Nano boron polymer composite, method of making a nano boron polymer composite and sealant - Google Patents

Nano boron polymer composite, method of making a nano boron polymer composite and sealant Download PDF

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Abstract

Nano-Bor-Polymer-Komposit, umfassend:einen vulkanisierten synthetischen Kautschuk, der durch Mischen und Erhitzen von:zwischen 25 - 45 Gew.-% eines Elastomers;zwischen 20 - 40 Gew.-% Ruß;zwischen 1 - 30 Gew.-% Silica;zwischen 7 - 10 Gew.-% eines Aufhellungsmittels;zwischen 10 - 13 Gew.-% paraffinischen Verarbeitungsöls;zwischen 2 - 4 Gew.-% eines Aktivators;zwischen 1 - 3 Gew.-% eines Beschleunigers; undzwischen 0,1 - 10 Gew.-% Nano-Borpartikel oder Partikel einer Nano-Borverbindung, hergestellt wird.A nano-boron-polymer composite comprising:a vulcanized synthetic rubber obtained by mixing and heating:between 25-45% by weight of an elastomer;between 20-40% by weight carbon black;between 1-30% by weight % silica; between 7-10% by weight of a brightening agent; between 10-13% by weight of paraffinic processing oil; between 2-4% by weight of an activator; between 1-3% by weight of an accelerator; andbetween 0.1-10% by weight nano-boron particles or particles of a nano-boron compound.

Description

TECHNISCHER BEREICHTECHNICAL PART

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Polymer-Komposite und insbesondere auf nanometergroße Partikel aus Bor oder Partikel einer Nano-Borverbindung in Polymermischungen oder Polymerbeschichtungen.The present disclosure relates to polymer composites and, more particularly, to nanometer-sized particles of boron or nano-boron compound particles in polymer blends or polymer coatings.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Dichtungsmittel werden in verschiedenen Industriezweigen, wie der Automobil- und Geräteindustrie, eingesetzt, um die Lücken zwischen den Fügeteilen auszufüllen, Flüssigkeitsleckagen zu verhindern, die Luft/Wasser/Temperatur im Inneren von Weißer Ware abzudichten und Schäden durch äußere Kräfte, wie Reibung und/oder Wind, zu verhindern. Beispielsweise kann ein Automobil- Dichtungsmittel als Windschutzscheibendichtung, Motorhaubendichtung, Dichtung an Türen, Kofferraumabdichtung usw. verwendet werden, und ein Gerätedichtstoff kann zum Abdichten der Öffnung von Geschirrspülmaschinen, Trocknern, Waschmaschinen, Kühlschränken und dergleichen verwendet werden. Haltbarkeit, Festigkeit und Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse sind wichtige Eigenschaften, ebenso wie Verformungsbeständigkeit, hohe UV-Beständigkeit, niedrigere Preise, Beständigkeit gegenüber Mikroorganismen und Ästhetik.Sealants are used in various industries, such as automotive and appliance industries, to fill the gaps between joined parts, prevent liquid leakage, seal the air/water/temperature inside white goods and prevent damage from external forces such as friction and/or wind to prevent. For example, an automotive sealant can be used as a windshield seal, hood seal, door seal, trunk seal, etc., and an appliance sealant can be used to seal the opening of dishwashers, dryers, washing machines, refrigerators, and the like. Durability, strength and resistance to environmental influences are important properties, as well as resistance to deformation, high UV resistance, lower prices, resistance to microorganisms and aesthetics.

Dichtungsmittel können je nach Anwendung anfällig gegenüber Temperaturschwankungen und mechanischen Einflüssen sein. Insbesondere können die Automobil- Dichtungsmittel extremen Temperaturbedingungen sowie mechanischen Schwingungen ausgesetzt sein, die zu Rissen und Verformung oder Farbverblassung führen können. Die physikalische Schädigung von Dichtungsmittel während ihrer Verwendung oder Lagerung verschlechtert nicht nur die Leistung der Dichtungsmittel selbst, sondern wirkt sich auch negativ auf die Automobilfunktionalität aus.Depending on the application, sealants can be susceptible to temperature fluctuations and mechanical influences. In particular, the automotive sealants can be subjected to extremes of temperature and mechanical vibration, which can lead to cracking and deformation or color fading. The physical deterioration of sealants during their use or storage not only degrades the performance of the sealants themselves, but also negatively impacts automotive functionality.

Daher besteht nach wie vor ein Bedarf an einem leicht verfügbaren und verbesserten Polymer oder einer Polymerbeschichtung, um Haltbarkeit, Festigkeit und Fleckenbeständigkeit sowie photokatalytische Eigenschaften zu gewährleisten, sowie an einem effizienten Verfahren zur Herstellung eines solchen Polymers oder einer solchen Polymerbeschichtung, insbesondere einem, das im Bereich des sichtbaren Lichts photokatalytisch aktiv sein kann.Therefore, there remains a need for a readily available and improved polymer or polymer coating to provide durability, strength and stain resistance, as well as photocatalytic properties, and for an efficient process for making such a polymer or polymer coating, particularly one that is used in the Visible light range can be photocatalytically active.

KURZE BESCHREIBUNGSHORT DESCRIPTION

Die vorliegende Offenbarung stellt ein neuartiges und hochleistungsfähiges Polymer (oder eine Polymerbeschichtung) zur Verfügung, das aus nanometergroßen Partikeln aus Bor oder Partikeln einer Nano-Borverbindung besteht und im Folgenden als „Nano-Bor“ bezeichnet wird. Das Nano-Bor-Polymer der vorliegenden Offenbarung beseitigt oder reduziert die oben genannten Mängel früherer synthetischer Kautschuk-Dichtungen (z.B. thermoplastische Elastomere, wie Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (EPDM)) und bietet eine stärkere und verbesserte photokatalytische Aktivität oder Eigenschaft, die eine verbesserte Haltbarkeit und Fleckenbeständigkeit eines synthetischen Dichtungsmittels sowie eine potentielle Selbstheilungsfähigkeit in Gegenwart zusätzlicher verkapselter Wirkstoffe ermöglicht.The present disclosure provides a novel and high-performance polymer (or polymer coating) composed of nanometer-sized particles of boron or particles of a nano-boron compound, hereinafter referred to as “nano-boron”. The nano-boron polymer of the present disclosure eliminates or reduces the above deficiencies of prior synthetic rubber seals (e.g., thermoplastic elastomers such as ethylene propylene diene terpolymer (EPDM)) and offers a stronger and improved photocatalytic activity or property that allows for improved durability and stain resistance of a synthetic sealant, as well as potential self-healing ability in the presence of additional encapsulated active ingredients.

In einer Ausführungsform besteht ein Nano-Bor-Polymer-Komposit aus einem vulkanisierten synthetischen Kautschuk, der durch Mischen und Erhitzen von: zwischen 25 - 45 Gew.-% eines Elastomers; zwischen 20 - 40 Gew.-% Ruß; zwischen 1 - 30 Gew.-% Silica; zwischen 7 - 10 Gew.-% Aufhellungsmittel; zwischen 10 - 13 Gew.-% paraffinischem Verarbeitungsöl; zwischen 2 - 4 Gew.-% eines Aktivators; zwischen 1 - 3 Gew.-% eines Beschleunigers; und zwischen 0,1 - 10 Gew.-% Nano-Bor-Partikeln oder Partikeln einer Nano-Borverbindung gebildet wird.In one embodiment, a nano-boron-polymer composite consists of a vulcanized synthetic rubber obtained by mixing and heating: between 25-45% by weight of an elastomer; between 20-40% by weight carbon black; between 1-30% by weight silica; between 7-10% w/w whitening agent; between 10-13% by weight paraffinic processing oil; between 2-4% by weight of an activator; between 1-3% by weight of an accelerator; and between 0.1-10% by weight of nano-boron particles or particles of a nano-boron compound is formed.

In einer anderen Ausführungsform besteht ein Nano-Bor-Polymer-Komposit aus einem vulkanisierten synthetischen Kautschuk, der durch Mischen und Erhitzen von: einer Polymermischung bei etwa 75 Grad Celsius, gebildet wird, wobei die Polymermischung enthält: zwischen 25 - 45 Gew.-% Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM), zwischen 1 - 30 Gew.-% Silica, zwischen 7 - 10 Gew.-% Aufhellungsmittel, zwischen 10 - 13 Gew.-% paraffinisches Verarbeitungsöl, zwischen 1 - 3 Gew.-% eines Beschleunigers und zwischen 0.1 - 10 Gew.-% Nano-Borpartikel oder Partikel einer Nano-Borverbindung, wobei die Nano-Borpartikel oder Partikel einer Nano-Borverbindung eine Partikelgröße von etwa 50 nm aufweisen. Die Polymermischung wird mit zwischen 20 - 40 Gew.-% Ruß bei etwa 80 Grad Celsius und mit zwischen 2 - 4 Gew.-% eines Aktivators bei etwa 90 Grad Celsius gemischt.In another embodiment, a nano-boron-polymer composite is a vulcanized synthetic rubber formed by mixing and heating: a polymer blend at about 75 degrees Celsius, the polymer blend containing: between 25-45% by weight Ethylene Propylene Diene Monomer (EPDM), between 1 - 30 wt% Silica, between 7 - 10 wt% Brightening Agent, between 10 - 13 wt% Paraffinic Processing Oil, between 1 - 3 wt% an accelerator and between 0.1-10% by weight of nano-boron particles or particles of a nano-boron compound, wherein the nano-boron particles or particles of a nano-boron compound have a particle size of about 50 nm. The polymer blend is mixed with between 20-40% by weight carbon black at about 80 degrees Celsius and with between 2-4% by weight of an activator at about 90 degrees Celsius.

In einer weiteren Ausführungsform wird ein synthetisches Kautschuk-Dichtungsmittel mit einem Nano-Bor-Polymer-Komposit, wie oben beschrieben, offenbart.In another embodiment, a synthetic rubber sealant having a nano-boron polymer composite as described above is disclosed.

Hierin wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines Nano-Bor-Polymers der vorliegenden Offenbarung beschrieben. In einer Ausführungsform besteht ein Verfahren zur Herstellung eines Nano-Bor-Polymer-Komposits aus dem Mischen einer Polymermischung bei einer ersten Temperatur, wobei die Polymermischung enthält: zwischen 25 - 45 Gew.-% eines Elastomers; zwischen 1 - 30 Gew.-% Silica; zwischen 7 - 10 Gew.-% Aufhellungsmittel; zwischen 10 - 13 Gew.-% paraffinisches Verarbeitungsöl; zwischen 1 - 3 Gew.-% eines Beschleunigers; und zwischen 0,1 - 10 Gew.-% Nano-Bor-Partikel oder Partikel einer Nano-Borverbindung. Das Verfahren umfasst ferner die Zugabe und das Mischen von zwischen 20 - 40 Gew.-% Ruß zu der Polymermischung bei einer zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist, und die Zugabe und das Mischen von zwischen 2 - 4 Gew.-% eines Aktivators zu der Polymermischung und Ruß bei einer dritten Temperatur, die höher als die zweite Temperatur ist.Also described herein is a method of making a nano-boron polymer of the present disclosure. In one embodiment, a method of making a nano-boron-polymer composite consists of mixing a polymer blend at a first temperature, the polymer blend containing: between 25-45% by weight of an elastomer; between 1-30% by weight silica; between 7-10% w/w whitening agent; between 10-13% by weight paraffinic processing oil; between 1-3% by weight of an accelerator; and between 0.1-10% by weight nano-boron particles or nano-boron compound particles. The method further includes adding and mixing between 20-40% by weight carbon black to the polymer blend at a second temperature higher than the first temperature and adding and mixing between 2-4% by weight an activator to the polymer blend and carbon black at a third temperature higher than the second temperature.

Von Vorteil ist, dass das Nano-Bor-Polymer und das Verfahren zur Herstellung des Polymers, wie hierin offenbart, zu einer stärkeren und dauerhafteren Verbesserung der photokatalytischen Aktivität geführt haben, da Bor als p-Typ-Dotierstoff dient. Durch die Zugabe von Nano-Bor als Dotierstoff-Photokatalysator trägt das nano-borhaltige Polymer-Komposit weiter zur Beseitigung von Fleckenbildung bei. Daher ist die Verstärkung der photokatalytischen Aktivität durch die Zugabe von Nano-Bor sowohl gegen Fleckenbildung als auch gegen Bakterienwachstum vorteilhaft. Darüber hinaus haben wir beobachtet, dass die Zugabe von Nano-Bor zu einer tieferen Schwarzfärbung nach Einwirkung von UV-Licht im Vergleich zum Ausgangsdichtungsmittel führte. Es besteht auch das Potenzial, die Selbstheilungsfähigkeit zu verbessern (wie die Reparatur von Mikrorissen in Gegenwart von Nano-Bor), wenn die entsprechenden Kapseln in die Polymermatrix in Gegenwart oder Abwesenheit der Nano-Bor-Partikel in die Polymermatrix gegeben werden.Advantageously, the nano-boron polymer and the method of making the polymer as disclosed herein has resulted in a greater and more permanent improvement in photocatalytic activity since boron serves as a p-type dopant. With the addition of nano-boron as a dopant photocatalyst, the nano-boron-containing polymer composite further helps eliminate staining. Therefore, enhancing the photocatalytic activity by adding nano-boron is beneficial against both staining and bacterial growth. In addition, we observed that the addition of nano-boron resulted in a deeper blackening after exposure to UV light compared to the starting sealant. There is also potential to enhance the self-healing ability (such as repairing microcracks in the presence of nano-boron) when the appropriate capsules are placed in the polymer matrix in the presence or absence of the nano-boron particles in the polymer matrix.

Figurenlistecharacter list

Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen gelesen wird, in denen gleichartige Zeichen durch alle Zeichnungen hinweg gleichartige Teile darstellen. Sofern nicht anders angegeben, dürften die Zeichnungen nicht maßstabsgerecht gezeichnet sein.

  • 1 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung eines Nano-Bor-Polymers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • 2 zeigt einen Graphen der Ergebnisse von Reißversuchen an Beispielen von Nano-Bor-Polymeren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • 3 und 4 zeigen Graphen von der Ergebnisse von plastischen Verformungstests an Beispielen von Nano-Bor-Polymeren in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
  • 5 und 6 zeigen Graphen der Ergebnisse von Reibungstests an Beispielen von Nano-Bor-Beschichtungen in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
  • 7 zeigt einen Graphen der Ergebnisse eines Abnutzungstests an Beispielen von Nano-Bor-Beschichtungen in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
These and other features, aspects and advantages of the present invention will be better understood when the following detailed description is read with reference to the accompanying drawings, in which like characters represent like parts throughout the drawings. Unless otherwise noted, the drawings may not be drawn to scale.
  • 1 FIG. 11 illustrates a method of making a nano-boron polymer according to an embodiment of the present disclosure.
  • 2 FIG. 12 shows a graph of tear test results on examples of nano-boron polymers according to an embodiment of the present disclosure.
  • 3 and 4 12 shows graphs of the results of plastic deformation tests on examples of nano-boron polymers in accordance with an embodiment of the present disclosure.
  • 5 and 6 Figure 12 shows graphs of friction test results on examples of nano-boron coatings in accordance with embodiments of the present disclosure.
  • 7 FIG. 12 shows a graph of wear test results on examples of nano-boron coatings, in accordance with embodiments of the present disclosure.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Nano-Bor-Polymer-KompositsNano boron polymer composites

In Übereinstimmung mit einer hierin beschriebenen Ausführungform besteht ein Nano-Bor-Polymer-Komposit aus einem vulkanisierten synthetischen Kautschuk, der durch Mischen und Erhitzen von: zwischen 25 - 45 Gew.-% eines Elastomers; zwischen 20 - 40 Gew.-% Ruß; zwischen 1 - 30 Gew.-% Silica, vorzugsweise 1 - 10 Gew.-% Silica; zwischen 7 - 10 Gew.-% Aufhellungsmittel; zwischen 10 - 13 Gew.-% paraffinischem Verarbeitungsöl; zwischen 2 - 4 Gew.-% eines Aktivators; zwischen 1 - 3 Gew.-% eines Beschleunigers; und zwischen 0.1 - 10 Gew.-% Nano-Borpartikel oder Partikel einer Nano-Borverbindung, gebildet wird.In accordance with one embodiment described herein, a nano-boron polymer composite consists of a vulcanized synthetic rubber obtained by mixing and heating: between 25-45% by weight of an elastomer; between 20-40% by weight carbon black; between 1-30% by weight silica, preferably 1-10% by weight silica; between 7-10% w/w whitening agent; between 10-13% by weight paraffinic processing oil; between 2-4% by weight of an activator; between 1-3% by weight of an accelerator; and between 0.1-10% by weight nano-boron particles or particles of a nano-boron compound.

In Übereinstimmung mit weiteren Ausführungsformen kann das oben beschriebene Nano-Bor-Polymer-Komposit eine der folgenden Komponenten oder Elemente aufweisen, bei denen es sich um Alternativen handeln kann, die in verschiedenen anwendbaren und funktionellen Kombinationen kombiniert werden können: das Elastomer ist Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM); der Aktivator ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Zinkoxid, Stearinsäure und einer Kombination davon besteht; der Beschleuniger besteht aus Schwefel; der synthetische Kautschuk wird durch Mischen und Erhitzen von zwischen 0.1 - 1 Gew.-% Nano-Borpartikel oder Partikeln einer Nanoborverbindung gebildet; wobei der synthetische Kautschuk durch Mischen und Erhitzen von zwischen 0.1 - 0,5 Gew.-% Nano-Borpartikeln oder Partikeln einer Nano-Borverbindung gebildet wird; die Nano-Borpartikel oder Partikel einer Nano-Borverbindung weisen eine durchschnittliche Teilchengröße von zwischen etwa 50 nm und etwa 100 nm auf; das Elastomer, Silica, Aufhellungsmittel, paraffinische Verarbeitungsöl, Beschleuniger und die Nano-Borpartikel oder Partikel einer Nano-Borverbindung werden auf 75 Grad Celsius erhitzt; der Ruß wird auf 80 Grad Celsius erhitzt; der Aktivator wird auf 90 Grad Celsius erhitzt; wobei die Nano-Borverbindung ein Boroxid enthält; und jede anwendbare Kombination davon.In accordance with further embodiments, the nano-boron-polymer composite described above may include any of the following components or elements, which may be alternatives that may be combined in various applicable and functional combinations: the elastomer is ethylene-propylene -diene monomer (EPDM); the activator is out of the group selects consisting of zinc oxide, stearic acid and a combination thereof; the accelerator consists of sulfur; the synthetic rubber is formed by mixing and heating between 0.1-1% by weight nano-boron particles or nano-boron compound particles; wherein the synthetic rubber is formed by mixing and heating between 0.1-0.5% by weight nano-boron particles or particles of a nano-boron compound; the nano-boron or nano-boron compound particles have an average particle size of between about 50 nm and about 100 nm; the elastomer, silica, whitening agent, paraffinic processing oil, accelerator and nano-boron or nano-boron compound particles are heated to 75 degrees Celsius; the soot is heated to 80 degrees Celsius; the activator is heated to 90 degrees Celsius; wherein the nano-boron compound contains a boron oxide; and any applicable combination thereof.

Die nachstehende Tabelle 1 zeigt Gewichtsprozentbereiche für die Komponenten des Nano-Bor-Polymer-Komposits in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Tabelle 1 Komponente Gew.-%-Bereich Nano-Bor 0,1 - 10 Elastomer 25 - 45 Ruß 20 - 40 Silica 1 - 30 Aufhellungsmittel 7 - 10 Öl 10 - 13 Aktivatoren 2 - 4 Beschleuniger 1 - 3 Table 1 below shows weight percentage ranges for the components of the nano-boron-polymer composite in accordance with an embodiment of the present invention. Table 1 component wt% range nano-boron 0.1 - 10 elastomer 25 - 45 soot 20 - 40 silica 1 - 30 whitening agents 7 - 10 oil 10 - 13 activators 2 - 4 accelerator 1 - 3

Nach einer anderen Ausführungsform, wie sie in der vorliegenden Offenbarung beschrieben wird, besteht ein Nano-Bor-Polymer-Komposit aus: ein Nano-Bor-Polymer-Komposit das aus einem vulkanisierten synthetischen Kautschuk besteht, der durch Mischen und Erhitzen von: einer Polymermischung bei etwa 75 Grad Celsius, gebildet wird, wobei die Polymermischung enthält: zwischen 25 - 45 Gew.-% Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM); zwischen 1 - 30 Gew.-% Silica, vorzugsweise 1 - 10 Gew.-% Silica; zwischen 7 - 10 Gew.-% Aufhellungsmittel; zwischen 10 - 13 Gew.-% paraffinisches Verarbeitungsöl; zwischen 1 - 3 Gew.-% eines Beschleunigers; und zwischen 0,1 - 10 Gew.-% Nano-Borpartikel oder Partikel einer Nano-Borverbindung, wobei die Nano-Borpartikel oder Partikel einer Nano-Borverbindung eine Partikelgröße von etwa 50 nm aufweisen. Die Polymermischung wird mit zwischen 20 - 40 Gew.-% Ruß bei etwa 80 Grad Celsius und mit zwischen 2 - 4 Gew.-% eines Aktivators bei etwa 90 Grad Celsius gemischt.According to another embodiment as described in the present disclosure, a nano-boron polymer composite consists of: a nano-boron polymer composite consisting of a vulcanized synthetic rubber obtained by mixing and heating: a polymer blend at about 75 degrees Celsius, the polymer blend containing: between 25-45% by weight ethylene propylene diene monomer (EPDM); between 1-30% by weight silica, preferably 1-10% by weight silica; between 7-10% w/w whitening agent; between 10-13% by weight paraffinic processing oil; between 1-3% by weight of an accelerator; and between 0.1-10% by weight nano-boron particles or nano-boron compound particles, wherein the nano-boron particles or nano-boron compound particles have a particle size of about 50 nm. The polymer blend is mixed with between 20-40% by weight carbon black at about 80 degrees Celsius and with between 2-4% by weight of an activator at about 90 degrees Celsius.

Dichtungen aus synthetischem KautschukSynthetic rubber seals

Eine weitere Ausführungsform, wie sie in der vorliegenden Offenbarung beschrieben wird, betrifft ein synthetisches Kautschuk-Dichtungsmittel, das aus einem Nano-Bor-Polymer-Komposit besteht, entsprechend einer der obigen Beschreibungen.Another embodiment as described in the present disclosure relates to a synthetic rubber sealant composed of a nano-boron polymer composite according to any of the above descriptions.

In Übereinstimmung mit weiteren Ausführungsformen kann das oben beschriebene synthetische Kautschuk-Dichtungsmittel als Dichtungsmittel für ein Automobilteil oder ein Geräteteil geformt werden.In accordance with other embodiments, the synthetic rubber sealant described above can be molded as a sealant for an automobile part or an appliance part.

Allgemeines HerstellungsverfahrenGeneral manufacturing process

Unter Bezugnahme auf 1 wird nun eine Methode 100 zur Herstellung eines Nano-Bor-Polymers, wie hier beschrieben, in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zur Verfügung gestellt. Verfahren 100 umfasst in Schritt 102 das Mischen einer Polymermischung bei einer ersten Temperatur, wobei die Polymermischung enthält: zwischen 25 - 45 Gew.-% eines Elastomers; zwischen 1 - 30 Gew.-% Silica, vorzugsweise 1 - 10 Gew.-% Silica; zwischen 7 - 10 Gew.-% Aufhellungsmittel; zwischen 10 - 13 Gew.-% paraffinisches Verarbeitungsöl; zwischen 1 - 3 Gew.-% eines Beschleunigers; und zwischen 0,1 - 10 Gew.-% Nano-Borpartikel oder Partikel einer Nano-Borverbindung. Verfahren 100 umfasst ferner in Schritt 104 die Zugabe und das Mischen von zwischen 20 - 40 Gew.-% Ruß zu der Polymermischung bei einer zweiten Temperatur, die höher als die erste Temperatur ist. Verfahren 100 umfasst ferner in Schritt 106 die Zugabe und das Mischen von zwischen 2 bis 4 Gew.-% eines Aktivators zu der Polymermischung und von Ruß bei einer dritten Temperatur, die höher als die zweite Temperatur ist. Schritt 108 veranschaulicht die Bildung eines Nano-Bor-Polymers durch das Mischen und Erhitzen der Reaktanten. Die Vielzahl der Nano-Borpartikel kann im Wesentlichen reines Bor oder eine Kombination aus im Wesentlichen reinem Bor und Borverbindungen sein.With reference to 1 There is now provided a method 100 for making a nano-boron polymer as described herein in accordance with embodiments of the present disclosure. Method 100 includes, in step 102, mixing a polymer blend at a first temperature, the polymer blend including: between 25-45% by weight of an elastomer; between 1-30% by weight silica, preferably 1-10% by weight silica; between 7-10% w/w whitening agent; between 10-13% by weight paraffinic processing oil; between 1-3% by weight of an accelerator; and between 0.1-10% by weight nano-boron particles or particles of a nano-boron compound. Method 100 further includes, in step 104, adding and mixing between 20-40% by weight of carbon black to the polymer blend at a second temperature higher than the first temperature. Method 100 further includes, in step 106, adding and mixing between 2 to 4% by weight of an activator to the polymer blend and carbon black at a third temperature higher than the second temperature. Step 108 illustrates the formation of a nano-boron polymer by mixing and heating the reactants. The plurality of nano-boron particles can be essentially pure boron or a combination of essentially pure boron and boron compounds.

In Übereinstimmung mit weiteren Ausführungsformen können die Verfahren zur Herstellung eines Nano-Bor-Polymer-Komposits, wie oben beschrieben, eine der folgenden Methoden umfassen, die Alternativen sein können, die in verschiedenen anwendbaren und funktionellen Kombinationen kombiniert werden können: das Elastomer ist Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM); der Beschleuniger besteht aus Schwefel; der Aktivator ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Zinkoxid, Stearinsäure und einer Kombination davon besteht; zwischen 0,1 - 1 Gew.-% Nano-Bor-Partikel oder Partikel einer Nano-Borverbindung sind in der Polymermischung enthalten; zwischen 0,1 - 0,5 Gew.-% Nano-Borpartikel oder Partikel einer Nanoborverbindung sind in der Polymermischung enthalten; die Nano-Borpartikel oder Partikel einer Nano-Borverbindung haben eine durchschnittliche Partikelgröße von zwischen etwa 50 nm und etwa 100 nm; die erste Temperatur beträgt etwa 75 Grad Celsius, die zweite Temperatur beträgt etwa 80 Grad Celsius und die dritte Temperatur beträgt etwa 90 Grad Celsius; ferner umfassend das Mischen und Erhitzen der Polymermischung, Ruß und Aktivator bei einer vierten Temperatur, die höher als die dritte Temperatur ist; die vierte Temperatur beträgt etwa 105 Grad Celsius; und jede anwendbare Kombination davon.In accordance with further embodiments, the methods of making a nano-boron-polymer composite as described above may include any of the following methods, which may be alternatives that can be combined in various applicable and functional combinations: the elastomer is ethylene- propylene diene monomer (EPDM); the accelerator consists of sulfur; the activator is selected from the group consisting of zinc oxide, stearic acid, and a combination thereof; between 0.1-1% by weight of nano-boron particles or particles of a nano-boron compound are contained in the polymer mixture; between 0.1-0.5% by weight of nano-boron particles or particles of a nano-boron compound are contained in the polymer mixture; the nano-boron or nano-boron compound particles have an average particle size of between about 50 nm and about 100 nm; the first temperature is about 75 degrees Celsius, the second temperature is about 80 degrees Celsius, and the third temperature is about 90 degrees Celsius; further comprising mixing and heating the polymer blend, carbon black and activator at a fourth temperature higher than the third temperature; the fourth temperature is about 105 degrees Celsius; and any applicable combination thereof.

Von Vorteil ist, dass die Nano-Bor-Polymere der vorliegenden Offenbarung und die Methoden zur Bildung der Nano-Bor-Polymere die oben genannten Mängel früherer synthetischer Kautschuk-Dichtungsmittel beseitigen oder verringern und ein stärkeres Polymer mit verbesserter photokatalytischer Aktivität oder Eigenschaft liefern, das eine verbesserte Haltbarkeit und Fleckenbeständigkeit für ein synthetisches Dichtungsmittel ermöglicht.Advantageously, the nano-boron polymers of the present disclosure and the methods of forming the nano-boron polymers eliminate or reduce the above deficiencies of prior synthetic rubber sealants and provide a stronger polymer with improved photocatalytic activity or property that provides improved durability and stain resistance for a synthetic sealant.

Beispieleexamples

Beispiel 1: Herstellung von Nano-Bor-Polymer-KompositsExample 1: Production of nano-boron-polymer composites

Nanometergroße Partikel aus Bor (Nano-Bor) mit einer Reinheit von 99%, einer Schüttdichte von 1,73 g/cm3, einem Schmelzpunkt von 2400 Grad Celsius, einer Härte von 9,5 (Mohs-Härteskala) und einer durchschnittlichen Partikelgröße von 50 nm wurden von NaBond Technologies Corporation, China, bezogen.Nanometer-sized particles of boron (nano-boron) with a purity of 99%, a bulk density of 1.73 g/cm3, a melting point of 2400 degrees Celsius, a hardness of 9.5 (Mohs hardness scale) and an average particle size of 50 nm were purchased from NaBond Technologies Corporation, China.

Es wurden fünf verschiedene Polymer-Kompositmischungen hergestellt, wobei jede Mischung hergestellt wurde, um ein Gesamtgewicht von 1.350 Gramm zu haben. Unterschiedliche Mengen an Nano-Bor wurden vier Polymermischungen zugesetzt, um unterschiedliche Nano-Bor-Gewichtsprozentkonzentrationen zu erhalten. Tabelle 2 unten listet die Komponenten der hergestellten Polymermischungen auf. Tabelle 2 Komponente Mischung 1 Mischung 2 Mischung 3 Mischung 4 Mischung 5 Nano-Bor (Gew.-%) 0 0,1 0,26 0,4 0,51 EPDM (Gew.-%) 37,3 37,3 37,3 37,3 37,3 Ruß (Gew.-%) 32,9 32,9 32,9 32,9 32,9 Silica (Gew.-%) 4,6 4,6 4,6 4,6 4,6 Aufhellung (Gew.-%) 8,6 8,6 8,6 8,6 8,6 Öl (Gew.-%) 11,7 11,7 11,7 11,7 11,7 Aktivatoren (Gew.-%) 3,1 3,1 3,1 3,1 3,1 Beschleuniger (Gew.-%) 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 Five different polymer composite blends were made, with each blend being made to have a total weight of 1350 grams. Different amounts of nano-boron were added to four polymer blends to obtain different nano-boron weight percent concentrations. Table 2 below lists the components of the polymer blends prepared. Table 2 component mix 1 mix 2 mix 3 mix 4 mix 5 Nano-boron (wt%) 0 0.1 0.26 0.4 0.51 EPDM (wt%) 37.3 37.3 37.3 37.3 37.3 Carbon black (wt%) 32.9 32.9 32.9 32.9 32.9 Silica (wt%) 4.6 4.6 4.6 4.6 4.6 Lightening (wt%) 8.6 8.6 8.6 8.6 8.6 Oil (wt%) 11.7 11.7 11.7 11.7 11.7 Activators (wt%) 3.1 3.1 3.1 3.1 3.1 Accelerator (wt%) 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9

Um die Nano-Borpartikel und andere Komponenten homogen zu dispergieren, wurden die Probenmischungen kontinuierlich gerührt und erhitzt. Die Polymermischung einschließend die Nano-Borpartikel, EPDM, Silica, Aufhellungsmittel, paraffinisches Verarbeitungsöl und Beschleuniger, wie oben in Tabelle 2 für die Mischungen 1 - 5 angegeben, wurde bei 75 Grad Celsius 30 Sekunden lang in einem Gummimischer gemischt. Dann wurde Ruß hinzugefügt und mit der Polymermischung bei 80 Grad Celsius für 50 Sekunden im Gummimischer gemischt. Dann wurden Aktivatoren zugegeben und mit der Polymermischung bei 90 Grad Celsius 30 Sekunden lang im Gummimischer vermischt. Der Gummimischer wurde 20 Sekunden lang gereinigt, um sicherzustellen, dass alle Mischkomponenten vollständig und homogen aus dem Mischer entfernt wurden, und dann wurde die gesamte Mischung erneut 10 Sekunden lang gemischt. Anschließend wurde die Mischung in einer Walzmaschine gewalzt und schließlich in einer Pressmaschine zu Musterbögen gepresst.In order to disperse the nano-boron particles and other components homogeneously, the sample mixtures were continuously stirred and heated. The polymer blend including the nano-boron particles, EPDM, silica, brightening agent, paraffinic processing oil and accelerator as listed above in Table 2 for blends 1-5 was mixed in a rubber mixer at 75 degrees Celsius for 30 seconds mixed. Carbon black was then added and mixed with the polymer mixture at 80 degrees Celsius for 50 seconds in the rubber mixer. Then activators were added and mixed with the polymer mixture at 90 degrees Celsius for 30 seconds in the rubber mixer. The rubber mixer was purged for 20 seconds to ensure that all mix components were completely and homogeneously removed from the mixer and then the entire mixture was remixed for 10 seconds. Subsequently, the mixture was rolled in a rolling machine and finally pressed in a pressing machine into sample sheets.

Hergestellte Polymer-Probenbögen wurden auf Reißfestigkeit und plastische Verformung getestet.Manufactured polymer handsheets were tested for tear strength and plastic deformation.

Beispiel 2: Widerstand gegen ZerreißenExample 2: Resistance to tearing

Die hergestellten Polymerprobenbögen 01 - 05 wurden aus den Mischungen 1 - 5 (Beispiel 1) gebildet und auf Reißfestigkeit geprüft. Diese Proben wurden 7 Minuten lang bei 195 Grad Celsius in der Pressmaschine gepresst. Die Reißversuche wurden dreimal durchgeführt, und die durchschnittliche maximale Kraft, die vor dem Reißen aufgebracht wurde, sowie die Standardabweichungen für die Messungen sind in Tabelle 3 unten aufgeführt. Tabelle 3: Zerreißversuch Probe Masse der Nano-Bor-Partikel (g) Kraft (Max) (N/mm) StandardAbweichung Probe 01 0 6,65 0,2982 Probe 02 1,35 7,52 0,2982 Probe 03 3,47 7,69 0,1253 Probe 04 5,40 8,20 0,2060 Probe 05 6,94 8,54 0,1644 The prepared polymer sample sheets 01-05 were formed from blends 1-5 (Example 1) and tested for tear strength. These samples were pressed in the press machine at 195 degrees Celsius for 7 minutes. The tear tests were performed in triplicate and the average maximum force applied before tearing and the standard deviations for the measurements are listed in Table 3 below. Table 3: Tear test sample Mass of nano-boron particles (g) Force (Max) (N/mm) standard deviation sample 01 0 6.65 0.2982 rehearsal 02 1.35 7.52 0.2982 rehearsal 03 3.47 7.69 0.1253 rehearsal 04 5.40 8.20 0.2060 rehearsal 05 6.94 8.54 0.1644

2 vergleicht die Reißfestigkeit der Polymerproben Probe 01 - Probe 05, die aus den Mischungen in Beispiel 1 gebildet wurden. Die Gleichung der Trendlinie wurde mit y = 0,4463x + 6,381 berechnet. Die Steigung ist positiv, und daher wird ein Anstieg der maximalen Kraft zum Reißen beobachtet, wenn die Masse des Nano-Bors in der ansonsten üblichen Mischung erhöht wird. Der Korrelationskoeffizient wurde mit R2 = 0,95277 gefunden, und somit ist die Beziehung zwischen der maximalen Kraft zum Zerreißen und der Masse von Nano-Bor nahezu linear. Dementsprechend kann beobachtet werden, dass eine größere Kraft erforderlich ist, um die Testprobe zu zerreißen, wenn mehr Nano-Bor in der Mischung vorhanden ist. 2 compares the tear strength of polymer samples Sample 01 - Sample 05 formed from the blends in Example 1. The trendline equation was calculated using y = 0.4463x + 6.381. The slope is positive and hence an increase in the maximum force to rupture is observed as the mass of nano-boron is increased in the otherwise common mixture. The correlation coefficient was found to be R 2 = 0.95277 and thus the relationship between the maximum tearing force and the mass of nano-boron is almost linear. Accordingly, it can be observed that greater force is required to rupture the test sample when more nano-boron is present in the mixture.

Beispiel 3: Plastische VerformungExample 3: Plastic deformation

Die Testproben wurden 15 Minuten lang bei 195 Grad Celsius in der Pressmaschine gepresst. Die hergestellten Polymerproben wurden jeweils dreimal auf plastische Verformung geprüft, und der Prozentsatz der Verformung und die Standardabweichungen für die Messungen der Anfangshöhe und der Endhöhe sind in Tabelle 4 unten aufgeführt. Tabelle 4: Plastische Verformung Probe Masse der Nano-Bor-Partikel (g) Betrag der Deformation (%) Standardabwei chung (Ausgangshöhe ) StandardAbweichung (endgültige Höhe) Probe 01 0 9,55% 0,0208 0,0569 Probe 02 1,35 8,77% 0,0265 0,0586 Probe 03 3,47 9,35% 0,0058 0,0100 Probe 04 5,4 7,17% 0,0100 0,0321 Probe 05 6,94 7,90% 0,0551 0,0306 The test samples were pressed in the press machine at 195 degrees Celsius for 15 minutes. The polymer samples prepared were each tested three times for plastic deformation and the percent deformation and standard deviations for the initial height and final height measurements are listed in Table 4 below. Table 4: Plastic deformation sample Mass of nano-boron particles (g) Amount of deformation (%) standard deviation ( initial height ) Standard Deviation (final height) sample 01 0 9.55% 0.0208 0.0569 rehearsal 02 1.35 8.77% 0.0265 0.0586 rehearsal 03 3.47 9.35% 0.0058 0.0100 rehearsal 04 5.4 7.17% 0.0100 0.0321 rehearsal 05 6.94 7.90% 0.0551 0.0306

3 und 4 zeigen Graphen der Ergebnisse von plastischen Verformungstests an Nano-Bor-Polymerproben Probe 01 - Probe 05 aus den Mischungen 1 - 5 von Beispiel 1, jeweils in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 3 and 4 12 show graphs of results of plastic deformation tests on nano-boron polymer samples Sample 01-Sample 05 from Blends 1-5 of Example 1, each in accordance with an embodiment of the present disclosure.

3 zeigt ein Balkendiagramm der Anfangs- und Endhöhen von Plattenproben, die zwischen zwei Metallschichten gelegt und um 25% komprimiert wurden und 24 Stunden lang in einem Schrank belassen wurden. Die Gleichung des Diagramms der Anfangshöhe wurde mit y = - 0,0033x + 21,585 berechnet. Die Steigung ist negativ, was einen abnehmenden Trend bedeutet. Die Gleichung des endgültigen Höhendiagramms wurde mit y = 0,0107x + 21,288 berechnet. Die Steigung ist positiv, was einen zunehmenden Trend bedeutet. Auch die beiden Korrelationskoeffizienten, nämlich R2 = 0,0762 bzw. R2 = 0,2599, zeigen, dass die Graphen nicht linear sind. Die Endhöhe einer Probe, wenn Nano-Bor in der Mischung enthalten ist, ist höher als die Endhöhe der ursprünglichen Mischung. 3 Figure 12 shows a bar graph of the initial and final heights of panel samples placed between two layers of metal and compressed by 25% and left in a cabinet for 24 hours. The initial height chart equation was calculated using y = - 0.0033x + 21.585. The slope is negative, indicating a decreasing trend. The final height chart equation was calculated using y = 0.0107x + 21.288. The slope is positive, indicating an increasing trend. The two correlation coefficients, namely R 2 = 0.0762 and R 2 = 0.2599, also show that the graphs are not linear. The final height of a sample when nano-boron is included in the mixture is higher than the final height of the original mixture.

4 zeigt ein Balkendiagramm des prozentualen Anteils der plastischen Verformung durch den Verformungstest. Dieser Graph zeigt die Beziehung zwischen der plastischen Verformung und der Masse des Bor-Nanopulvers. Die Gleichung dieses Diagramms lautet y = - 0,49x + 10,018 und weist eine negative Steigung auf, was einen abnehmenden Trend bedeutet. Der Korrelationskoeffizient des Diagramms, der R2 = 0,598 ist, zeigt, dass die Beziehung zwischen dem Ausmaß der plastischen Verformung und der Masse von Bor-Nanopulver nicht linear ist. Die geringste plastische Verformung wurde erreicht, wenn sich 5,4 Gramm Boumanopulver in der Mischung befanden. Auch die Mischungen, die Bor-Nanopulver enthalten, weisen im Vergleich zur ursprünglichen Mischung geringere plastische Verformungen auf. Daher kann beobachtet werden, dass Mischungen mit Bor-Nanopartikeln elastischer sind als die ursprüngliche Mischung. 4 Figure 12 shows a bar graph of the percentage of plastic deformation by the deformation test. This graph shows the relationship between the plastic strain and the mass of the boron nanopowder. The equation of this chart is y = - 0.49x + 10.018 and has a negative slope, indicating a decreasing trend. The correlation coefficient of the graph, which is R 2 = 0.598, shows that the relationship between the amount of plastic deformation and the mass of boron nanopowder is non-linear. The lowest plastic deformation was achieved when 5.4 grams of boumano powder were in the mixture. The mixtures containing boron nanopowders also show lower plastic deformations compared to the original mixture. Hence, it can be observed that mixtures with boron nanoparticles are more elastic than the original mixture.

Nano-Bor-BeschichtungenNano-boron coatings

Die Zugabe von Bor-Nanopulver oder Partikeln einer Nano-Borverbindung in ein Beschichtungsmaterial für ein Polymer, so wie ein Dichtungsmittel, wurde ebenfalls untersucht. Es wurden drei verschiedene Beschichtungsmaterialien hergestellt. Ein erstes Beschichtungsmaterial bestand aus einem Standardbeschichtungsmaterial enthaltend ein Silikonmaterial auf Wasserbasis mit einem Feststoffgehalt von 30% und einer schwarzen Farbe. Ein zweites Beschichtungsmaterial bestand aus 200 Gramm des Standardbeschichtungsmaterials und 1 Gramm Bor-Nanopulver. Ein drittes Beschichtungsmaterial bestand aus 200 Gramm des Standardbeschichtungsmaterials und 1 Gramm Boroxid.Addition of boron nanopowder or particles of a nano boron compound into a coating material for a polymer such as a sealant has also been studied. Three different coating materials were produced. A first coating material consisted of a standard coating material containing a water-based silicone material with a solids content of 30% and a black color. A second coating material consisted of 200 grams of the standard coating material and 1 gram of boron nanopowder. A third coating material consisted of 200 grams of the standard coating material and 1 gram of boron oxide.

In einem Beispiel wurde eine Grundierung auf eine polymere Oberfläche aufgetragen, auf die die Beschichtungsmaterialien aufgetragen werden sollten, um die Haftung zwischen der polymeren Oberfläche und dem Beschichtungsmaterial zu gewährleisten. Nach dem Auftragen der Grundierung wurde die polymere Oberfläche mit einer Heißluftpistole beispielsweise auf etwa 90 Grad Celsius erhitzt. Das Beschichtungsmaterial wurde dann mit einem Sprühgerät aufgetragen und die Probe auf 125 Grad Celsius erhitzt und 2,5 Minuten lang ausgehärtet.In one example, a primer was applied to a polymeric surface onto which the coating materials were to be applied to ensure adhesion between the polymeric surface and the coating material. After applying the primer, the polymeric surface was heated to about 90 degrees Celsius with a heat gun, for example. The coating material was then applied with a sprayer and the sample heated to 125 degrees Celsius and cured for 2.5 minutes.

An den oben genannten Beschichtungsmaterialien wurden statische und dynamische Reibungstests durchgeführt, deren Ergebnisse unten in Tabelle 5 und Tabelle 6 aufgeführt sind. 5 und 6 zeigen Graphen auf der Grundlage der Ergebnisse in Tabelle 5 bzw. Tabelle 6 von Reibungstests an Beispielen von Nano-Bor-Beschichtungen in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.Static and dynamic friction tests were performed on the above coating materials, the results of which are shown in Table 5 and Table 6 below. 5 and 6 12 show graphs based on the results in Table 5 and Table 6, respectively, of friction tests on examples of nano-boron coatings in accordance with embodiments of the present disclosure.

Das für diese Tests verwendete Gewicht betrug 200 Gramm (dies entspricht dem Gewicht des Schlittens). Die Geschwindigkeit des Schlittens betrug 300 mm/min. Die Oberflächentemperatur betrug 21,20°C. Der Testabstand betrug 100 mm. Die Zugabe von Bor-Nanopulver in das Beschichtungsmaterial erhöhte im Allgemeinen den Koeffizienten der Haft- und Gleitreibung. Die höchsten Werte wurden erzielt, wenn sich Bor-Nanopulver im Beschichtungsmaterial befand. Der niedrigste Wert wurde erreicht, wenn keine andere Zugabe im Standardbeschichtungsmaterial vorhanden war.The weight used for these tests was 200 grams (this corresponds to the weight of the sled). The speed of the carriage was 300 mm/min. The surface temperature was 21.20°C. The test distance was 100 mm. The addition of boron nanopowder into the coating material generally increased the coefficient of static and dynamic friction. The highest values were obtained when boron nanopowder was present in the coating material. The lowest value was reached when no other addition was present in the standard coating material.

Für die drei oben genannten Beschichtungsmaterialien enthält Tabelle 5 die durchschnittlichen Haftreibungskoeffizienten, die Standardabweichung der Haftreibungskoeffizienten, die durchschnittlichen Gleitreibungskoeffizienten und die Standardabweichung der Gleitreibungskoeffizienten. Wie der Graph in 5 zeigt, erhöhte die Zugabe von Boroxid und Bor-Nanopulver im Beschichtungsmaterial sowohl den Haftreibungskoeffizienten als auch den Gleitreibungskoeffizienten im Vergleich zum Standardbeschichtungsmaterial.For the three coating materials mentioned above, Table 5 contains the average coefficients of static friction, the standard deviation of the coefficients of static friction, the average coefficients of dynamic friction, and the standard deviation of the coefficients of dynamic friction. Like the graph in 5 shows, the addition of boron oxide and boron nanopowder in the coating material increased both the coefficient of static friction and the coefficient of sliding friction compared to the standard coating material.

Für Beschichtungsmaterialien mit unterschiedlichen Mengen an Nano-Bor oder Partikeln einer Nano-Borverbindung enthält Tabelle 6 durchschnittliche Haftreibungskoeffizienten, Standardabweichung der Haftreibungskoeffizienten, durchschnittliche Gleitreibungskoeffizienten und Standardabweichung der Gleitreibungskoeffizienten. Wie aus dem Graphen in 6 hervorgeht, nahmen mit zunehmendem Massenprozentanteil des Boroxids im Beschichtungsmaterial sowohl die Haft- als auch die Gleitreibungskoeffizienten ebenfalls zu. Tabelle 5: Haft- und Gleitreibung Beschichtungs material-Additiv Haftreibungsko effizient (Durchschnitt) Haftreibungsko effizient (stand, abw.) Gleitreibungsk oeffizient (Durchschnitt) Gleitreibungsk oeffizient (stand, abw.) Standard 0,3309 0,003618 0,4444 0,02051 Boroxid 0,3592 0,01062 0,6194 0,01421 Nano-Bor 0,3965 0,01304 0,6819 0,008790 Tabelle 6: Haft- und Gleitreibung - unterschiedliche Nano-Bor-Mengen Beschichtungsmate rial-Additiv Haftreibungsko effizient (Durchschnitt) Haftreibungsko effizient (stand, abw.) Gleitreibung skoeffizient (Durchschni tt) Gleitreibung skoeffizient (stand, abw.) Standard 0,3309 0,003618 0,4444 0,02051 Nano-Bor (0,5%) 0,5333 0,02731 0,7826 0,004803 Nano-Bor (1%) 1,256 0,1429 1,665 0,03524 Nano-Bor (2%) 0,9257 0,03327 1,448 0,1013 For coating materials with varying amounts of nano-boron or nano-boron compound particles, Table 6 provides average coefficients of static friction, standard deviation of coefficients of static friction, average coefficients of dynamic friction, and standard deviation of coefficients of dynamic friction. As seen from the graph in 6 shows that as the mass percentage of boric oxide in the coating material increased, both the static and dynamic coefficients of friction also increased. Table 5: Static and sliding friction Coating material additive Static friction coefficient (average) Coefficient of static friction (as of , dev.) Coefficient of sliding friction (average) Coefficient of sliding friction (stand, dev.) default 0.3309 0.003618 0.4444 0.02051 boron oxide 0.3592 0.01062 0.6194 0.01421 nano-boron 0.3965 0.01304 0.6819 0.008790 Table 6: Static and sliding friction - different amounts of nano-boron Coating material additive Static friction coefficient (average) Coefficient of static friction (as of , dev.) Sliding friction coefficient (average ) Sliding friction coefficient (static, dev.) default 0.3309 0.003618 0.4444 0.02051 Nano-boron (0.5%) 0.5333 0.02731 0.7826 0.004803 Nano Boron (1%) 1.256 0.1429 1,665 0.03524 Nano Boron (2%) 0.9257 0.03327 1,448 0.1013

Verschleißversuche zur Analyse der Abriebmenge wurden an den oben erwähnten Beschichtungsmaterialien durchgeführt, deren Ergebnisse in Tabelle 7 unten aufgeführt sind. 7 zeigt ein Diagramm der Verschleißprozentsätze auf der Grundlage der Ergebnisse in Tabelle 7 aus den Verschleißversuchen an Beispielen von Nano-Bor-Beschichtungen in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Tabelle 7: Verschleißtests - Unterschiedliche Nano-Bor-Mengen Beschichtungsmateri al-Additiv Grundlini e Nass Nassverschlei β-Prozentsatz Trocke n Trockenversc hleiß-Prozentsatz Standard 2,5158 2,3387 0,001771 2,4239 0,000919 Nano-Bor (0,5%) 2,5205 2,4927 0,000278 2,2298 0,002907 Nano-Bor (1%) 2,5411 2,4797 0,061400 2,4611 0,000800 Nano-Bor (2%) 2,6302 2,5781 0,000521 2,3619 0,002683 NB 2,5174 2,4632 0,000542 2,4057 0,001117 Boroxid (B2O3) 2,4504 2,4405 0,000099 2,4136 0,000368 Wear tests to analyze the amount of wear were performed on the above coating materials, the results of which are shown in Table 7 below. 7 12 shows a graph of wear percentages based on the results in Table 7 from the wear tests on examples of nano-boron coatings in accordance with the embodiments of the present disclosure. Table 7: Wear tests - different amounts of nano-boron Coating material additive baseline e Wet Wet wear β percentage dry n Dry wear percentage default 2.5158 2.3387 0.001771 2.4239 0.000919 Nano-boron (0.5%) 2.5205 2.4927 0.000278 2.2298 0.002907 Nano Boron (1%) 2.5411 2.4797 0.061400 2.4611 0.000800 Nano Boron (2%) 2.6302 2.5781 0.000521 2.3619 0.002683 NB 2.5174 2.4632 0.000542 2.4057 0.001117 Boron Oxide (B 2 O 3 ) 2.4504 2.4405 0.000099 2.4136 0.000368

Wie die Ergebnisse der Abnutzungstests zeigen, nimmt die Menge des abgenutzten Materials sowohl beim Nass- als auch beim Trockenverschleiß ab, wenn dem Beschichtungsmaterial Boroxid zugesetzt wird.As shown by the wear test results, when boric oxide is added to the coating material, the amount of material worn decreases in both wet and dry wear.

Claims (27)

Nano-Bor-Polymer-Komposit, umfassend: einen vulkanisierten synthetischen Kautschuk, der durch Mischen und Erhitzen von: zwischen 25 - 45 Gew.-% eines Elastomers; zwischen 20 - 40 Gew.-% Ruß; zwischen 1 - 30 Gew.-% Silica; zwischen 7 - 10 Gew.-% eines Aufhellungsmittels; zwischen 10 - 13 Gew.-% paraffinischen Verarbeitungsöls; zwischen 2 - 4 Gew.-% eines Aktivators; zwischen 1 - 3 Gew.-% eines Beschleunigers; und zwischen 0,1 - 10 Gew.-% Nano-Borpartikel oder Partikel einer Nano-Borverbindung, hergestellt wird.A nano-boron-polymer composite comprising: a vulcanized synthetic rubber obtained by mixing and heating: between 25-45% by weight of an elastomer; between 20-40% by weight carbon black; between 1-30% by weight silica; between 7-10% by weight of a lightening agent; between 10-13% by weight paraffinic processing oil; between 2-4% by weight of an activator; between 1-3% by weight of an accelerator; and between 0.1-10% by weight nano-boron particles or particles of a nano-boron compound. Nano-Bor-Polymer-Komposit nach Anspruch 1, wobei der Gewichtsprozentanteil von Silica vorzugsweise zwischen 1-10 Gew.-% liegt.nano-boron-polymer composite claim 1 , wherein the weight percentage of silica is preferably between 1-10% by weight. Nano-Bor-Polymer-Komposit nach Anspruch 1, wobei das Elastomer Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM) ist.nano-boron-polymer composite claim 1 , wherein the elastomer is ethylene propylene diene monomer (EPDM). Nano-Bor-Polymer-Komposit nach Anspruch 1, wobei der Aktivator aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Zinkoxid, Stearinsäure und einer Kombination davon besteht.nano-boron-polymer composite claim 1 wherein the activator is selected from the group consisting of zinc oxide, stearic acid, and a combination thereof. Nano-Bor-Polymer-Komposit nach Anspruch 1, wobei der Beschleuniger aus Schwefel besteht.nano-boron-polymer composite claim 1 , where the accelerator consists of sulfur. Nano-Bor-Polymer-Komposit nach Anspruch 1, wobei der synthetische Kautschuk durch Mischen und Erhitzen von zwischen 0,1 - 1 Gew.-% Nano-Bor-Partikeln oder Partikeln einer Nano-Borverbindung gebildet wird.nano-boron-polymer composite claim 1 wherein the synthetic rubber is formed by mixing and heating between 0.1-1% by weight nano-boron particles or particles of a nano-boron compound. Nano-Bor-Polymer-Komposit nach Anspruch 1, wobei der synthetische Kautschuk durch Mischen und Erhitzen von zwischen 0,1 - 0,5 Gew.-% Nano-Bor-Partikeln oder Partikeln einer Nano-Borverbindung gebildet wird.nano-boron-polymer composite claim 1 wherein the synthetic rubber is formed by mixing and heating between 0.1-0.5% by weight nano-boron particles or particles of a nano-boron compound. Nano-Bor-Polymer-Komposit nach Anspruch 1, wobei die Nano-Bor-Partikel oder die Partikel der Nano-Bor-Verbindung eine durchschnittliche Partikelgröße von zwischen 50 nm und 100 nm aufweisen.nano-boron-polymer composite claim 1 , wherein the nano-boron particles or the nano-boron compound particles have an average particle size of between 50 nm and 100 nm. Nano-Bor-Polymer-Komposit nach Anspruch 1, wobei das Elastomer, Silica, Aufhellungsmittel, paraffinische Verarbeitungsöl, Beschleuniger und Nano-Bor-Partikel oder Partikel einer Nano-Borverbindung auf 75 Grad Celsius erhitzt werden.nano-boron-polymer composite claim 1 wherein the elastomer, silica, whitening agent, paraffinic processing oil, accelerator and nano-boron or nano-boron compound particles are heated to 75 degrees Celsius. Nano-Bor-Polymer-Komposit nach Anspruch 1, bei dem der Ruß auf 80 Grad Celsius erhitzt wird.nano-boron-polymer composite claim 1 , in which the soot is heated to 80 degrees Celsius. Nano-Bor-Polymer-Komposit nach Anspruch 1, wobei der Aktivator auf 90 Grad Celsius erhitzt wird.nano-boron-polymer composite claim 1 , whereby the activator is heated to 90 degrees Celsius. Nano-Bor-Polymer-Komposit nach Anspruch 1, wobei die Nano-Borverbindung ein Boroxid enthält.nano-boron-polymer composite claim 1 , wherein the nano-boron compound contains a boron oxide. Nano-Bor-Polymer-Komposit, umfassend: einen vulkanisierten synthetischen Kautschuk, hergestellt durch ein Verfahren, welches umfasst: Mischen einer Polymermischung bei etwa 75 Grad Celsius, wobei die Polymermischung enthält: zwischen 25 - 45 Gew.-% Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM); zwischen 1 - 30 Gew.-% Silica; zwischen 7 - 10 Gew.-% Aufhellungsmittel; zwischen 10 - 13 Gew.-% paraffinisches Verarbeitungsöl; zwischen 1 - 3 Gew.-% eines Beschleunigers; und zwischen 0,1 - 10 Gew.-% Nano-Borpartikel oder Partikel einer Nano-Borverbindung, wobei die Nano-Borpartikel oder Partikel einer Nano-Borverbindung eine Partikelgröße von etwa 50 nm aufweisen; Hinzufügen und Mischen von zwischen 20 - 40 Gew.-% Ruß zu der Polymermischung bei etwa 80 Grad Celsius; und Hinzufügen und Mischen von zwischen 2 - 4 Gew.-% eines Aktivators zu der Polymermischung bei etwa 90 Grad Celsius.Nano boron polymer composite comprising: a vulcanized synthetic rubber made by a process which comprises: Mixing a polymer blend at about 75 degrees Celsius, the polymer blend containing: between 25-45% by weight ethylene propylene diene monomer (EPDM); between 1-30% by weight silica; between 7-10% w/w whitening agent; between 10-13% by weight paraffinic processing oil; between 1-3% by weight of an accelerator; and between 0.1-10% by weight of nano-boron particles or particles of a nano-boron compound, the nano-particles of boron or particles of a nano-boron compound having a particle size of about 50 nm; Adding and mixing between 20-40% by weight carbon black to the polymer blend at about 80 degrees Celsius; and Adding and mixing between 2-4% by weight of an activator to the polymer blend at about 90 degrees Celsius. Nano-Bor-Polymer-Komposit, umfassend: einen vulkanisierten synthetischen Kautschuk, der durch Mischen und Erhitzen nach Anspruch 13 gebildet ist, wobei der Gewichtsprozentanteil an Silica vorzugsweise zwischen 1 - 10 Gew.-% liegt.A nano-boron polymer composite comprising: a vulcanized synthetic rubber obtained by mixing and heating after Claim 13 is formed, the weight percentage of silica preferably being between 1-10% by weight. Dichtungsmittel aus synthetischem Kautschuk, bestehend aus dem Nano-Bor-Polymer-Komposit nach einem der Ansprüche 1 bis 13.Synthetic rubber sealant consisting of the nano-boron-polymer composite according to any one of Claims 1 until 13 . Das Dichtungsmittel nach Anspruch 15, ausgebildet als Dichtungsmittel für ein Automobilteil oder ein Geräteteil.The sealant after claim 15 , formed as a sealant for an automobile part or an appliance part. Verfahren zur Herstellung eines Nano-Bor-Polymer-Komposits, wobei das Verfahren umfasst: Mischen einer Polymermischung bei einer ersten Temperatur, wobei die Polymermischung enthält: zwischen 25 - 45 Gew.-% eines Elastomers; zwischen 1 - 30 Gew.-% Silica; zwischen 7 - 10 Gew.-% Aufhellungsmittel; zwischen 10 - 13 Gew.-% paraffinisches Verarbeitungsöl; zwischen 1 - 3 Gew.-% eines Beschleunigers; und zwischen 0,1 - 10 Gew.-% Nano-Borpartikel oder Partikel einer Nano-Borverbindung; Hinzufügen und Mischen von zwischen 20 - 40 Gew.-% Ruß zu der Polymermischung bei einer zweiten Temperatur, die höher ist als die erste Temperatur; und Hinzufügen und Mischen von zwischen 2 - 4 Gew.-% eines Aktivators zur Polymermischung und Ruß bei einer dritten Temperatur, die höher als die zweite Temperatur ist.A method of making a nano-boron-polymer composite, the method comprising: Mixing a polymer blend at a first temperature, the polymer blend including: between 25-45% by weight of an elastomer; between 1-30% by weight silica; between 7-10% w/w whitening agent; between 10-13% by weight paraffinic processing oil; between 1-3% by weight of an accelerator; and between 0.1-10% by weight nano-boron particles or particles of a nano-boron compound; adding and mixing between 20-40% by weight carbon black to the polymer blend at a second temperature higher than the first temperature; and Adding and mixing between 2-4% by weight of an activator to the polymer blend and carbon black at a third temperature higher than the second temperature. Verfahren zur Herstellung eines Nano-Bor-Polymer-Komposit nach Anspruch 17, wobei der Gewichtsprozentsatz an Silica vorzugsweise zwischen 1 - 10 Gew.-% liegt.Process for the production of a nano-boron-polymer composite Claim 17 , the weight percentage of silica preferably being between 1-10% by weight. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Elastomer Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM) ist.procedure after Claim 17 , wherein the elastomer is ethylene propylene diene monomer (EPDM). Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Beschleuniger aus Schwefel besteht.procedure after Claim 17 , where the accelerator consists of sulfur. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Aktivator ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Zinkoxid, Stearinsäure und einer Kombination davon.procedure after Claim 17 , wherein the activator is selected from the group consisting of zinc oxide, stearic acid and a combination thereof. Verfahren nach Anspruch 17, wobei zwischen 0,1 - 1 Gew.-% Nano-Borpartikel oder Partikel einer Nano-Borverbindung in der Polymermischung enthalten sind.procedure after Claim 17 , wherein between 0.1-1% by weight of nano-boron particles or particles of a nano-boron compound are contained in the polymer mixture. Verfahren nach Anspruch 17, wobei zwischen 0,1 - 0,5 Gew.-% Nano-Borpartikel oder Partikel einer Nano-Borverbindung in der Polymermischung enthalten sind.procedure after Claim 17 , wherein between 0.1-0.5% by weight of nano-boron particles or particles of a nano-boron compound are contained in the polymer mixture. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Nano-Bor-Partikel oder Partikel der Nano-Borverbindung eine durchschnittliche Partikelgröße von zwischen 50 nm und 100 nm aufweisen.procedure after Claim 17 wherein the nano-boron particles or nano-boron compound particles have an average particle size of between 50 nm and 100 nm. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die erste Temperatur etwa 75 Grad Celsius beträgt, wobei die zweite Temperatur etwa 80 Grad Celsius beträgt und wobei die dritte Temperatur etwa 90 Grad Celsius beträgt.procedure after Claim 17 , wherein the first temperature is about 75 degrees Celsius, the second temperature is about 80 degrees Celsius, and the third temperature is about 90 degrees Celsius. Verfahren nach Anspruch 17, das weiterhin das Mischen und Erhitzen der Polymermischung, des Rußes und des Aktivators bei einer vierten Temperatur, die höher als die dritte Temperatur ist, umfasst.procedure after Claim 17 which further comprises mixing and heating the polymer blend, carbon black and activator at a fourth temperature higher than the third temperature. Das Verfahren nach Anspruch 26, wobei die vierte Temperatur etwa 105 Grad Celsius beträgt.The procedure after Claim 26 , where the fourth temperature is about 105 degrees Celsius.
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