Nanofiller refuerza eficazmente los compuestos de caucho

Nanofiller refuerza eficazmente los compuestos de caucho


Una evaluación de la eficiencia operativa general de los compuestos SBR sugirió esto [email protected]2 Los híbridos pueden complementar de manera eficiente los compuestos de caucho como un aditivo funcional novedoso en una investigación reciente en la revista Química y Física de Materiales.

El nanorelleno altamente funcional refuerza eficazmente los compuestos de caucho​​​​​​

​​​​​​Estudio: nanohélices de carbono ancladas con nano-TiO2 como relleno de refuerzo/antienvejecimiento para caucho de estireno-butadieno. Crédito: DmyTo/Shutterstock.com

cauchos y rellenos de estireno butadieno

Las preocupaciones sobre la degradación ambiental y las fuentes de combustible como resultado de la sobreexplotación y el uso excesivo de los recursos fósiles están aumentando en todo el mundo. El sector de la automoción ha cambiado cada vez más su enfoque hacia la reducción del consumo de energía y las emisiones de CO2.

El caucho de estireno butadieno se usa ampliamente en neumáticos, adhesivos, mangueras, cables y la fabricación de otros productos de caucho debido a su compatibilidad superior con el aceite y resistencia a la abrasión.

Entre las diversas categorías de caucho de estireno butadieno, el caucho de estireno butadieno 1500E (abreviado como SBR) es seguro para el medio ambiente y se utiliza principalmente en neumáticos para bandas de rodadura y flancos. La banda de rodadura y el flanco son la principal fortaleza y susceptibilidad del neumático a los rayos ultravioleta (UV). El uso a largo plazo provoca el envejecimiento de los neumáticos, lo que aumenta el consumo de combustible del automóvil y, al mismo tiempo, acorta la vida útil del neumático.

Muchos aditivos innovadores, como materiales de carbono (nanopartículas de grafeno, nanotubos de carbono de una o varias paredes), estabilizadores químicos UV (compuestos de hidroxifenilo, benzotriazoles) y óxidos metálicos (TiO2 y director ejecutivo2) se introdujeron en el material de la matriz para minimizar el consumo de combustible de los vehículos y aumentar la durabilidad de los neumáticos de caucho.

Debido al aumento de la frecuencia de complejación de los electrones y huecos generados, el rutilo TiO2 Se cree que tiene una estructura cristalina más estable para aplicaciones de grabación UV que la anatasa TiO2. Debido a su pequeño diámetro, energía relativamente alta y condiciones termodinámicas dinámicas, TiO2 Las nanopartículas son generalmente difíciles de dispersar en una matriz de caucho.

Modificación superficial de TiO2 nanopartículas

Cambio morfológico superficial de TiO2 Las nanopartículas han sido un método ampliamente utilizado para aumentar el TiO en los últimos años2 Distribución de nanopartículas en polímeros. En trabajos anteriores, se utilizaron poli(catecol/poliamina) (PCPA) y metacrilato de 3-trimetoxisililpropilo (KH570) para modificar TiO2 Nanopartículas para aumentar sus capacidades tensiles, electromagnéticas y electromecánicas.

Otro estudio descubrió este tratamiento superficial de TiO2 Las nanopartículas con un agente de acoplamiento de silano podrían conducir a una excelente distribución de TiO2 Nanopartículas y mayor resistencia al envejecimiento UV en Caucho de Silicona (SiR) (3-aminopropiltrietoxisilano, KH550).

Sin embargo, el ajuste del tratamiento superficial de TiO2 pasa por alto la conformidad y el contacto interfacial entre los aditivos y la red de polímero de látex. La distribución de TiO2 puede aumentar y mejorar la tolerancia UV de los materiales compuestos, particularmente cuando se usa como material de relleno de caucho, aunque afecta mínimamente las propiedades mecánicas del material. Por lo tanto, se necesitan urgentemente nuevas tácticas para superar esta desventaja.

Nanofibras espirales TiO2 reforzamiento

Investigaciones anteriores han demostrado que las nanofibras de carbono helicoidales (HCNF), un nuevo material de carbono con una forma helicoidal única, tienen la misma capacidad de aumento de elastómeros que los CNT y el grafeno. En este estudio, [email protected]2 Los híbridos se fabricaron utilizando una técnica sencilla in situ con titanato de butilo (TBOT) como fuente de Ti.

Se utilizaron enlaces covalentes y un enfoque in situ para unir TiO2 Nanopartículas (19 nm) en el exterior de las nanofibras de carbono helicoidales (HCNF). el recibido [email protected]2 Los híbridos se han utilizado en mezclas fundidas para reforzar el caucho de estireno butadieno 1500E (SBR).

Esta extensión tenía como objetivo mejorar las propiedades de tracción y envejecimiento anti-UV de los materiales SBR al combinar los beneficios de HCNF y TiO.2. Como resultado, el estudio presentado en este documento pretende desarrollar una nueva técnica para crear SBR/[email protected]2 Materiales compuestos de alto rendimiento global.

Conclusiones clave del estudio

en este trabajo, [email protected]2 Los compuestos se cultivaron in situ y se usaron como material de refuerzo en compuestos SBR. Una serie de caracterizaciones reveló que la unión covalente creó contactos interfaciales significativos entre HCNF y TiO2 nanopartículas.

La alta prevalencia de [email protected]2 Los híbridos en el material SBR aumentaron el nivel de reticulación, el porcentaje de adherencia del caucho y las propiedades generales de tracción de los híbridos SBR. Resistencia al desgarro y alargamiento a la rotura de SBR/[email protected] (3 horas [email protected]2) el compuesto mejoró un 15,0 por ciento y un 25,1 por ciento, respectivamente, en comparación con los compuestos SBR/CB (control).

Las propiedades de deslizamiento húmedo del SBR/[email protected] Los compuestos eran más grandes y la resistencia a la rodadura era menor. Además, el SBR/[email protected]2 Los híbridos superaron a los materiales SBR/CB en términos de resistencia al envejecimiento UV, con una resistencia a la tracción y un alargamiento a la rotura 1,9 y 3,3 veces mayores que los compuestos SBR/CB, respectivamente.

Esta investigación demuestra un método novedoso para mejorar la distribución de TiO2 nanopartículas e investiga el uso de aditivos compuestos multipropósito en neumáticos de alto rendimiento.

referencia

Li, Y.et. Alabama. (2022). Nano-hélices de carbono ancladas con nano-TiO2 como relleno de refuerzo/antienvejecimiento para caucho de estireno-butadieno. Química y Física de Materiales. Disponible en: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0254058422004254?via%3Dihub

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