PL210522B1 - Sposób wytwarzania nanokompozytów elastomerowych - Google Patents
Sposób wytwarzania nanokompozytów elastomerowychInfo
- Publication number
- PL210522B1 PL210522B1 PL388180A PL38818009A PL210522B1 PL 210522 B1 PL210522 B1 PL 210522B1 PL 388180 A PL388180 A PL 388180A PL 38818009 A PL38818009 A PL 38818009A PL 210522 B1 PL210522 B1 PL 210522B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- transpolyoctenamer
- rubber
- nanocomposites
- parts
- weight
- Prior art date
Links
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 title claims description 31
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 4
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 55
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims description 30
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 9
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 4
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 3
- 239000004594 Masterbatch (MB) Substances 0.000 claims description 2
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 8
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 6
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 4
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 3
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 3
- OWRCNXZUPFZXOS-UHFFFAOYSA-N 1,3-diphenylguanidine Chemical compound C=1C=CC=CC=1NC(=N)NC1=CC=CC=C1 OWRCNXZUPFZXOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OUBMGJOQLXMSNT-UHFFFAOYSA-N N-isopropyl-N'-phenyl-p-phenylenediamine Chemical compound C1=CC(NC(C)C)=CC=C1NC1=CC=CC=C1 OUBMGJOQLXMSNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- IUJLOAKJZQBENM-UHFFFAOYSA-N n-(1,3-benzothiazol-2-ylsulfanyl)-2-methylpropan-2-amine Chemical compound C1=CC=C2SC(SNC(C)(C)C)=NC2=C1 IUJLOAKJZQBENM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 239000011115 styrene butadiene Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- KUAZQDVKQLNFPE-UHFFFAOYSA-N thiram Chemical compound CN(C)C(=S)SSC(=S)N(C)C KUAZQDVKQLNFPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 1-monostearoylglycerol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(O)CO VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229920003317 Fusabond® Polymers 0.000 description 1
- DCXXMTOCNZCJGO-UHFFFAOYSA-N Glycerol trioctadecanoate Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(OC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC)COC(=O)CCCCCCCCCCCCCCCCC DCXXMTOCNZCJGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005662 Paraffin oil Substances 0.000 description 1
- 229920000034 Plastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- KWLMIXQRALPRBC-UHFFFAOYSA-L hectorite Chemical compound [Li+].[OH-].[OH-].[Na+].[Mg+2].O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O[Si]([O-])(O1)O[Si]1([O-])O2 KWLMIXQRALPRBC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000271 hectorite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229920003049 isoprene rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229910000275 saponite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 229960002447 thiram Drugs 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania nanokompozytów elastomerowych metodami wulkanizacji w celu poprawy ich kompatybilności oraz właściwości fizycznych i użytkowych.
Uzyskiwane dotychczas wyniki w dziedzinie nanokompozytów elastomerowych nie są adekwatne do oczekiwań nanotechnologii, mimo zastosowania nanonapełniaczy, które teoretycznie powinny radykalnie zwiększać działanie wzmacniające w porównaniu z napełniaczami tradycyjnymi i w efekcie znacznie poprawiać właściwości nanokompozytów elastomerowych w porównaniu z tradycyjnymi kompozytami, tj. wulkanizatami kauczuków. Głównym problemem w praktyce jest niekompatybilność nanonapełniaczy do elastomerów, powodująca złą mieszalność z kauczukami i niekorzystną morfologię układu kompozytowego, co negatywnie wpływa na właściwości fizyczne i wytrzymałościowe nanokompozytu elastomerowego.
Nanokompozyty elastomerowe (polimerowe), są to układy, w których matrycę stanowi kauczuk/elastomer/polimer, natomiast zamiast tradycyjnych napełniaczy stosowane są nanonapełniacze stanowiące nanocząsteczki, takie jak różnego rodzaju krzemiany warstwowe, m. in. montmorylonit, hektoryt, bentonit, saponit, nanowłókna i nanorurki węglowe, fulereny, nanorurki ceramiczne oraz metale i ich związki.
W literaturze technicznej można znaleźć różne metody sporządzania nanokompozytów polimerowych, jak np.: wprowadzanie do roztworu kauczuku spęcznionego w toluenie modyfikowanego nanonapełniacza, wprowadzanie dyspersji wodnej nanonapełniacza do lateksu kauczuku i następnie koagulacja, polimeryzacja w obecności nanonapełniacza lub tworzenie nanonapełniacza in situ w polimerze.
Powyższe metody otrzymywania nanokompozytów nie są jednak odpowiednie dla przemysłu gumowego, ponieważ wymagałyby bardzo dużych zmian w technologii i urządzeniach przemysłowych i nie spełniają oczekiwanej poprawy właściwości kompozytów elastomerowych. W przemyśle gumowym (z wyjątkiem technologii lateksu) sporządzanie mieszanek elastomerowych wykonuje się w postaci stałej - wprowadzając stałe (w większości) składniki do kauczuków - na walcarkach, w wytłaczarkach dwuślimakowych lub w mieszarkach zamkniętych i tego typu technologie są przedmiotem modyfikacji.
Osiągnięcia w dziedzinie nanotechnologii elastomerów są znacznie mniejsze w porównaniu z innymi nanomateriał ami, jak nanokompozyty metalowe, ceramiczne, szklane, czy nawet polimerowe z grupy plastomerów. Dotyczą one głównie modyfikacji nanonapełniaczy, szczególnie krzemianów warstwowych typu montmorylonit w celu nadania im właściwości organofilowych i kompatybilnych z elastomerami oraz zastą pienia stosowanych dotychczas w kompozytach elastomerowych konwencjonalnych napełniaczy, takich jak sadzy, krzemionki, glinokrzemianów, tlenków i węglanów metali, ich „nano” odpowiednikami, przy zastosowaniu różnorodnych metod sporządzania nanokompozytów, m.in. również z próbami zastosowania urządzeń typowych dla technologii gumy, jednak dotychczas nie uzyskano zadowalających rezultatów.
Napełniacze w kompozytach elastomerowych są istotnymi modyfikatorami ich właściwości fizycznych i mechanicznych, takich jak odporność na ścieranie, odporność na wielokrotne odkształcanie, wytrzymałość na rozciąganie, rozdzieranie, czy wielokrotną deformację. O właściwościach tych decydują zasadniczo oddziaływania elastomer-napełniacz. Działanie wzmacniające napełniacza jest tym większe, im ma mniejsze cząstki, większą powierzchnię właściwą, odpowiednie grupy funkcyjne oddziałujące z kauczukiem lub zdolne do reakcji z jego makrocząsteczkami. Dlatego ze względu na niezwykle duży stopień rozwinięcia powierzchni właściwej, co charakteryzuje nanonapełniacze, dużą nadzieję pokłada się w ich zastosowaniu w nanokompozytach elastomerowych, szczególnie organofilizowanych, interkalowanych krzemianów warstwowych, jak np. organomontmorylonit (MMT). Zastosowanie nanonapełniaczy powinno więc radykalnie zwiększać działanie wzmacniające i przynieść znacznie lepsze efekty w porównaniu z napełniaczami tradycyjnymi.
W praktyce jednak, podczas wytwarzania nanokompozytów elastomerowych występują znaczne trudności w równomiernym rozprowadzeniu nanonapełniaczy w matrycy polimerowej i osiągnięciu dobrej ich dyspersji w ośrodku elastomerowym. Powoduje to niekorzystną morfologię układu i uniemożliwia eksfoliację płytek nanonapełniaczy, co z kolei jest istotną przeszkodą w uzyskaniu doskonalszych właściwości fizyko-mechanicznych nanokompozytów.
W celu poprawy wzajemnej mieszalnoś ci polimeru z MMT, stosuje się kompatybilizatory, stanowiące na ogół substancje wielkocząsteczkowe z wbudowanymi grupami polarnymi, które ułatwiają
PL 210 522 B1 zdyspergowanie cząstek nanonapełniacza w ośrodku polimerowym powodując tworzenie wiązań chemicznych lub fizycznych (zazwyczaj wodorowych) między płytkami MMT a grupami funkcyjnymi kompatybilizatora. Znane kompatybilizatory, np. z serii szczepionych węglowodorów, stosowane w przetwórstwie polimerów jedynie w minimalnym stopniu poprawiają mieszalność nanonapełniaczy z elastomerami.
Oligomer węglowodorowy - transpolioktenamer (TOR) obniża lepkość mieszanek w temperaturze przetwórstwa oraz korzystnie wpływa na ich homogeniczność i zmniejszenie zużycia energii podczas sporządzania mieszanek gumowych, a także na poprawę takich właściwości jak wzrost stabilności wymiarów i kształtu w czasie formowania półfabrykatów (wytrzymałości w stanie nie zwulkanizowanym - green strength). Nie znaleziono natomiast wzmianek na temat stosowania transpolioktenameru w nanokompozytach elastomerowych, ani na temat jego funkcjonalizacji.
Funkcjonalizacja poprzez szczepienie bezwodnikiem maleinowym jest stosowana na skalę przemysłową w przypadku m.in. polietylenu lub polipropylenu przez firmę Du Pont. Na rynku istnieją kompatybilizatory handlowe stanowiące szczepioną postać polietylenu pod nazwą Fusabond, stosowane głownie w przetwórstwie polimerów termoplastycznych ABS, PA, PCA w celu poprawy parametrów przetwórstwa i właściwości wytrzymałościowych, szczególnie adhezji.
Kompatybilizatory te nie powodują jednak istotnej poprawy w przypadku nanokompozytów elastomerowych, sieciowanych metodami wulkanizacji. Ponadto, metody szczepienia stosowane w technologii polimerów termoplastycznych prowadzone są w roztworach, co w przypadku przetwórstwa elastomerów jest praktycznie niemożliwe ze względów technologicznych i ekonomicznych.
Sposób wytwarzania nanokompozytów elastomerowych według wynalazku polega na tym, że wykonuje się przedmieszkę zawierającą sfunkcjonalizowany transpolioktenamer i organofilizowany nanonapełniacz, korzystnie krzemian warstwowy, najkorzystniej organomontmorylonit (MMT) - interkalowany, w stosunku wagowym 1:1, którą następnie w ilości 15-20 części wagowych na 100 części wagowych kauczuku, dodaje się do kauczuku i pozostałych składników elastomerowej mieszanki kompozytowej, przy czym funkcjonalizację transpolioktenameru (TOR) prowadzi się w masie stałej w obecnoś ci aktywatora, korzystnie nadtlenku organicznego w iloś ci 0,1-0,2 części wagowych na 100 części wagowych transpolioktenameru, który szczepi się bezwodnikiem maleinowym w ilości 30-35 części wagowych na 100 części wagowych transpolioktenameru, przez co otrzymuje się transpolioktenamer sfunkcjonalizowany (F-TOR).
Nieoczekiwanie okazało się, ze sposób wytwarzania nanokompozytów elastomerowych zawierających krzemianowe nanonapełniacze warstwowe, z zastosowaniem sfunkcjonalizowanego transpolioktenameru jako kompatybilizatora nanonapełniaczy w układach elastomerowych, przy wykorzystaniu urządzeń technologicznych powszechnie stosowanych w przemyśle gumowym w określonych warunkach technologicznych zapewniających działanie dużych naprężeń ścinających w określonej temperaturze, pozwala na znaczną poprawę właściwości fizycznych i użytkowych nanokompozytów elastomerowych w porównaniu tradycyjnymi kompozytami elastomerowymi - wyrobami gumowymi (wulkanizatami kauczuków).
Natomiast funkcjonalizacja transpolioktenameru metodą szczepienia ma na celu nadanie mu właściwości skutecznego kompatybilizatora w nanokompozytach elastomerowych, korzystnie wpływającego na właściwości wytrzymałościowe nanokompozytów, ponieważ w wyniku reakcji szczepienia TOR-u bezwodnikiem maleinowym w obecności aktywatora nadtlenkowego następuje wprowadzenie grup funkcyjnych do jego makrocząsteczek, które umożliwiają tworzenie dodatkowych wiązań i mostków z makrocząsteczkami kauczuku i nanonapełniacza, w rezultacie wpływają korzystnie na przebieg wulkanizacji elastomerów, a w konsekwencji przyczyniają się do wzmocnienia sieci przestrzennej nanokompozytów i tym samym istotnej poprawy właściwości fizyko-mechanicznych (wytrzymałościowych) nanokompozytów usieciowanych, jakimi są napełnione wulkanizaty kauczuków przeznaczone na artykuły o zwiększonych wymaganiach, szczególnie w zakresie wytrzymałości na rozciąganie i rozdzieranie, odporności na ścieranie i stabilności termicznej.
Zachodzenie reakcji szczepienia w procesie potwierdzono na podstawie badań spektrofotometrycznych z transformacją Fouriera w zakresie podczerwieni IR-FTIR, które wykazały zmiany widma spektroskopowego transpolioktenameru powstałe w wyniku szczepienia bezwodnikiem maleinowym.
Funkcjonalizacja transpolioktenameru polega na prowadzeniu procesu szczepienia na urządzeniach technologicznych powszechnie stosowanych w praktyce przetwórczej produkcji mieszanek kauczukowych w przemyśle gumowym w określonych warunkach technologicznych zapewniających działanie dużych naprężeń ścinających w określonej temperaturze. W związku z tym, nie jest wymagana
PL 210 522 B1 zmiana urządzeń technologicznych oraz wyeliminowane są procesy suszenia i rozdrabniania, jak w przypadku reakcji szczepienia w roztworach, co jest bardzo istotne ze wzglę dów technologicznych i ekonomicznych.
Przedmiot wynalazku ilustruje przedstawiony poniżej przykład realizacji.
Przykładowe receptury nanokompozytów elastomerowych (mieszanek/wulkanizatów/kauczukowych) z nanonapełniaczem typu organomontmorylonit [Cloisite® 15A (C)]
| Lp. | Nazwa surowca w nanokompozycie | Zawartość surowca w cz. mas./100 cz. mas. kauczuku | ||
| izoprenowy (IR) | butadienowo-styrenowy (SBR) | etylenowo-propylenowo-dienowy (EPDM) | ||
| 1 | Kauczuk izoprenowy (SKI-3) | 100 | - | - |
| 2 | Kauczuk butadienowo-styrenowy (KER 1502) | 100 | ||
| 3 | Kauczuk EPDM (Keltan512) | - | - | 100 |
| 4 | F-TOR | 10 | 10 | 10 |
| 5 | Cloisite® 15A | 10 | 10 | 10 |
| 6 | ZnO | 5 | 5 | 5 |
| 7 | Stearyna | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
| 8 | Olej parafinowy | 4 | 4 | 4 |
| 9 | Krzemionka Arsil | 30 | 30 | 30 |
| 10 | TMQ | 3 | 3 | - |
| 11 | IPPD | 1,5 | 1,5 | - |
| 12 | TBBS | 1 | - | - |
| 13 | Przyspieszacz D | - | 0,4 | - |
| 14 | TMTD | - | - | 0,8 |
| 15 | P extra N | - | - | 1,2 |
| 16 | CBS | - | 1,8 | 1,2 |
| 17 | Siarka olejowana | 2 | 2 | 1,5 |
| 18 | Glikol dietylenowy | 3 | 3 | 3 |
Nazwy chemiczne surowców wg w/w tabeli:
F - TOR - transpolioktenamer sfunkcjonalizowany bezwodnikiem maleinowym,
Cloisite® 15A - interkalowany krzemian warstwowy - organomontmorylonit (MMT),
TMQ - polimery 1,2-dihydro-2,2-4-trimetylochinoliny,
IPPD - N -izopropylo-N'-fenylo-p-fenylenodiamina,
TBBS - N-fertbutylo-2-benzotiazolilosulfenamid,
Przyspieszacz D - N,N'-difenyloguanidyna,
TMTD - disiarczek tetrametylotiuramu,
P extra N - etylofenyloditiokarbaminian cynku,
CBS - N-cykloheksylo-2-benzotiazolilosulfenamid.
Funkcjonalizacja transpolioktenameru poprzez szczepienie bezwodnikiem maleinowym na walcarce - reżim technologiczny:
- maksymalnie mała szczelina między walcami < 0,2 mm,
- maksymalnie duża frykcja, co najmniej 2,
- temperatura walców 60-65°C,
- czas mieszania ok. 20 min przy namiarze 100 g.
Sfunkcjonalizowany transpolioktenamer (F-TOR) poprzez szczepienie bezwodnikiem maleinowym okazał się skutecznym kompatybilizatorem w układach elastomerowych zawierających kauczuki
PL 210 522 B1 powszechnie stosowane w technologii gumy oraz warstwowe nanonapełniacze krzemianowe typu organomontmorylonitu, powodując wyraźną poprawę mieszalności kauczuków z MMT, co wynika z lepszej kompatybilności nanonapełniacza do elastomeru w obecności F-TOR. Stwierdzono to na podstawie badań dyspersji nanonapełniacza w matrycy elastomerowej za pomocą mikroskopii optycznej.
Dyspersja nanonapełniaczy w kompozytach elastomerowych IR - metoda mikroskopowa, powiększenie 250 x
Działanie F-TOR w nanokompozytowych mieszankach elastomerowych wpływa korzystnie na przebieg ich wulkanizacji oraz na właściwości fizyko-mechaniczne nanokompozytów usieciowanych, jakimi są wulkanizaty kauczukowe przeznaczone na artykuły techniczne i użytkowe z gumy.
Wpływ sfunkcjonalizowanego transpolioktenameru (F-TOR) na właściwości nanokompozytów elastomerowych - po usieciowaniu metodą wulkanizacji przedstawia się następująco:
| Lp. | Właściwości fizyczne (wytrzymałościowe) | Rodzaj nanokompozytu zawierającego nanonapełniacz typu MMT1) | |||
| z kauczukiem IR | z kauczukiem SBR | ||||
| bez kompatybilizatora | z F-TOR | bez kompatybilizatora | z F-TOR | ||
| 1. | Wytrzymałość na rozciąganie, MPa | 19,3 | 23,4 | 14,0 | 16,1 |
| 2. | Wydłużenie przy zenwaniu, % | 814 | 866 | 650 | 701 |
| 7. | Twardość Shiore'a, °ShA | 52,0 | 53,0 | 56,0 | 58,0 |
| 8. | Wytrzymałość na rozdzieranie, kN/m | 30,0 | 34,4 | 22,3 | 25,1 |
| 10. | Ścieralność Schiopper'a, mm | 174 | 144 | 203 | 190 |
| 12. | Stabilność termiczna T5, °C2) | 303 | 314 | 260 | 274 |
1) MMT- interkalowany krzemian warstwowy - organomontmorylonit - Cloisite® 15A 2) T5 - temperatura oznaczona metodą TGA, w której następuje 5% ubytku masy w wyniku rozkładu termicznego
W przypadku nanokompozytów zawierają cych np. kauczuki: naturalny (NR), izoprenowy (IR), butadienowo-styrenowy (SBR), czy etylenowo-propylenowo-dienowy (EPDM) uzyskano poprawę podstawowych właściwości wytrzymałościowych w następującym stopniu:
• wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenie przy zerwaniu - w granicach ok. 10 + 20%, • odporności na ścieranie - w granicach ok. 10 + 20%, • wytrzymałości na rozdzieranie - około 10%, • stabilności termicznej nanokompozytów elastomerowych - powyżej 3%.
Claims (1)
- Sposób wytwarzania nanokompozytów elastomerowych, znamienny tym, że wykonuje się przedmieszkę zawierającą sfunkcjonalizowany transpolioktenamer i organofilizowany nanonapełniacz, korzystnie interkalowany krzemian warstwowy, najkorzystniej organomontmorylonit (MMT), w stosunku wagowym 1:1, którą następnie w ilości 15-20 części wagowych na 100 części wagowych kauczuku, dodaje się do kauczuku i pozostałych składników elastomerowej mieszanki kompozytowej, przy czym funkcjonalizację transpolioktenameru (TOR) prowadzi się w masie stałej w obecności aktywatora korzystnie nadtlenku organicznego w ilości 0,1-0,2 części wagowych na 100 części wagowych transpolioktenameru, który szczepi się bezwodnikiem maleinowym w ilości 30-35 części wagowych na 100 części wagowych transpolioktenameru przez co otrzymuje się transpolioktenamer sfunkcjonalizowany (F-TOR).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL388180A PL210522B1 (pl) | 2009-06-04 | 2009-06-04 | Sposób wytwarzania nanokompozytów elastomerowych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL388180A PL210522B1 (pl) | 2009-06-04 | 2009-06-04 | Sposób wytwarzania nanokompozytów elastomerowych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL388180A1 PL388180A1 (pl) | 2010-12-06 |
| PL210522B1 true PL210522B1 (pl) | 2012-01-31 |
Family
ID=43503373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL388180A PL210522B1 (pl) | 2009-06-04 | 2009-06-04 | Sposób wytwarzania nanokompozytów elastomerowych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL210522B1 (pl) |
-
2009
- 2009-06-04 PL PL388180A patent/PL210522B1/pl not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL388180A1 (pl) | 2010-12-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Properties of vulcanized rubber nanocomposites filled with nanokaolin and precipitated silica | |
| Yang et al. | Rational design of covalent interfaces for graphene/elastomer nanocomposites | |
| Berahman et al. | Preparation and characterization of vulcanized silicone rubber/halloysite nanotube nanocomposites: Effect of matrix hardness and HNT content | |
| Carli et al. | Characterization of natural rubber nanocomposites filled with organoclay as a substitute for silica obtained by the conventional two-roll mill method | |
| Sengupta et al. | A short review on rubber/clay nanocomposites with emphasis on mechanical properties | |
| Basurto et al. | Nanocomposites of ABS and sepiolite: Study of different clay modification processes | |
| Gu et al. | Preparation and properties of styrene butadiene rubber/natural rubber/organo-bentonite nanocomposites prepared from latex dispersions | |
| Zhong et al. | Surface modification of halloysite nanotubes by vulcanization accelerator and properties of styrene-butadiene rubber nanocomposites with modified halloysite nanotubes | |
| Sundaravadivel et al. | Influence of APTES modified HNTs on properties of NR/EPDM nanocomposites | |
| Szpilska et al. | Halloysite nanotubes as polyolefin fillers | |
| Kuila et al. | Thermoplastic polyolefin based polymer–blend-layered double hydroxide nanocomposites | |
| Das et al. | Reinforcement and migration of nanoclay in polychloroprene/ethylene–propylene–diene-monomer rubber blends | |
| Rajasekar et al. | Development of compatibilized SBR and EPR nanocomposites containing dual filler system | |
| Bach et al. | Effects of co-silanized silica on the mechanical properties and thermal characteristics of natural rubber/styrene-butadiene rubber blend | |
| Jia et al. | Advances in rubber/halloysite nanotubes nanocomposites | |
| Sadek et al. | Effect of organoclay reinforcement on the curing characteristics and technological properties of styrene–butadiene rubber | |
| Samaržija-Jovanović et al. | Properties of vulcanized polyisoprene rubber composites filled with opalized white tuff and precipitated silica | |
| Li et al. | Study of NBR/PVC/OMMT nanocomposites prepared by mechanical blending | |
| Miao et al. | Green and energy-saving tread rubber by constructing chemical cross-linking interface between graphene oxide and natural rubber | |
| Shojaei et al. | Application of modified, recycled nanosilica from battery wastes: A sustainable approach to enhance mechanical and aging properties of rubber nanocomposites | |
| Sadek et al. | Influence of modifying agents of organoclay on the properties of nanocomposites based on acrylonitrile butadiene rubber | |
| Ivanoska-Dacikj et al. | Fabrication methods of carbon-based rubber nanocomposites | |
| Kim et al. | Effects of Zinc‐Free Processing Aids on Silica‐Reinforced Tread Compounds for Green Tires | |
| Das et al. | Rubber curing chemistry governing the orientation of layered silicate | |
| Kim et al. | Styrene butadiene rubber-clay nanocomposites using a latex method: morphology and mechanical properties |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20130604 |