Új hibrid biomassza öregedésgátló töltőanyag sztirol-butadién gumi kompozitokhoz 2. rész

Kérlek keress feloscar.xiao@wecistanche.comtovábbi információért

3.2. Az SBR kompozitok morfológiája

A 3. ábra a tiszta SBR és SBRsilica-s-TP kompozitok SEM fotóit mutatja a fokozatosan megnövekedett szilícium-dioxid-s-TP mennyiséggel. A 3a. ábrán látható SBR rideg keresztmetszetéből. a mátrix keresztmetszete folytonos és közel sima, kivéve néhány ZnO és egyéb gumiadalék agglomerátumot. Mint egy újfajta funkcionális gumi töltőanyag, a szilícium-dioxid-s-TP diszperziós tulajdonságai az SBR mátrixban a növekvő töltőanyagtartalommal javulnak, amint az a 3b-f ábrán látható. Egy tiszta SBR-mátrixhoz képest az SBR/szilícium-dioxid-s-TP kompozitok rideg keresztmetszete durva lesz, és ez a morfológia hasonlít a gumi/szilícium-dioxid kompozitokkal kapcsolatos egyéb kapcsolódó jelentésekhez [36-38].cistanche pénisz méreteNyilvánvaló, hogy az SBR/szilícium-dioxid-s-TP kompozitokban nincsenek nyilvánvaló aggregátumok. A szilícium-dioxid-s-TP hozzáadott mennyiségének növelése mellett is a biomassza öregedésgátló töltőanyag diszperziója a gumimátrixban meglehetősen egyenletes és nyilvánvaló aggregátumképződés nélkül. Továbbá az ojtott TP-molekulák nemcsak a szilícium-dioxid felületén lévő hidroxilcsoportok tartalmát csökkentik, hanem távtartóként is működnek, hogy megakadályozzák a szilícium-dioxid részecskék aggregálódását a gumimátrixban [39-41].

3.3. A biomassza öregedésgátló töltőanyag és a gumi felületi kölcsönhatása

A gumi molekulaláncok egyedülálló hosszú lánc élességgel rendelkeznek, amely érzékeny a helyi körülményekre[42]. Így a gumilánc változási morfológiája az üvegesedési folyamat során az SBRcomposite hőkapacitásával szemléltethető[43]. A tiszta SBR és SBR/szilícium-dioxid-s-TP kompozitok DSC görbéit az üveges átmeneti tartományban a 4a ábra mutatja.cisztanche por The values of ACP shown in Figure 4b are in a regular sequence of neat SBR>SBR/ST-10>SBR/ST-20>SBR/ST-30>SBR/ST-40>SBR/ST-50, ami azt sugallja, hogy a gumilánc a töltőanyag-hézagok között szűkül a növekvő szilícium-dioxid-s-TP-tartalommal, ami jelentősen befolyásolja az üvegesedést. A töltött SBR kompozitok variációs Ximo-ja a 4b ábrán látható [44] azt is szemlélteti, hogy a polimer lánc mozgási képessége csökken az öregedésgátló szilika-s-TP mennyiségének növekedésével. Eközben a szilícium-dioxid-s-TP vagy a módosítatlan nanorészecskék felületén lévő immobilizált polimer réteg sematikus ábrázolása SBR-ben a 4c, d ábrán látható.

A szilícium-dioxid-s-TP felületen lévő vastagabb immobilizált polimer réteg szorosabbá teszi a biomassza töltőanyag és a gumimátrix kombinációját. Ezenkívül a töltőanyag részecskék TP által módosított felületének köszönhetően az öregedésgátló töltőanyag és a gumi mátrix közötti jobb interfész kölcsönhatás gumi molekulaláncok tömegét hozza a szilícium-dioxid-TP felületre, ami miatt a gumilánc szegmens nehezen ellazul az üvegesedési tartományt, és csökkentse a hőkapacitást. A bőséges immobilizált polimer lavór egyfajta felületmódosító, amely intenzív töltőanyag-gumi határfelületi kölcsönhatást hoz létre, és javítja az SBR/szilícium-dioxid-s-TP kompozitok fizikai tulajdonságait [34].

3.4. Öregedésgátló töltőanyaggal töltött SBR kompozitok öregedésállósága

Az öregedés késleltetése döntő fontosságú minden polimer gyakorlati alkalmazásában, különösen a telítetlen szén-szén kettős kötést tartalmazó gumi anyagokban. DMA teszteket használtunk az SBR kompozitok termooxidatív öregedésének a lánc mozgására gyakorolt ​​hatásának feltárására [45].cistanche salsa kivonatAz SBR/ST-30 DMA-görbéi különböző termooxidatív öregítési időkkel az 5a. ábrán láthatók, és a veszteségtangens csúcsértéke (tan δ) vs. Az SBR/szilícium-dioxid-s-TP kompozitok különböző öregedési idejeit az 5b. ábra mutatja be. Az SBR/szilícium-dioxid-s-TP kompozitok csúcsértékei mérsékelten csökkentek az öregedési idő növekedésével (5a ábra), és 30 phr szilícium-dioxid-s-TP hozzáadásával minimális csökkenést lehetett elérni (5b ábra) a bőséges fenol miatt. szilícium-dioxid felületén hordozó teapolifenolokból származó hidroxilcsoportok, amelyek meg tudják fogni a termooxidatív öregedés során a gumi molekulaláncának megszakadásából származó szabad gyököket, és tovább korlátozzák a túlzott térhálósodást. A szilícium-dioxid-s-TP tartalom 40 vagy 50 phr-ra emelkedésével azonban a minták csúcsértékei meredeken csökkennek, ami valószínűleg a megnövekedett merev töltőanyag-tartalomnak köszönhető, amely nagymértékben korlátozhatja a gumiláncok eltolódását. Ennélfogva a megfelelő mennyiségű szilícium-dioxid-s-TP hosszú távú védelmet nyújthat azáltal, hogy gátolja a termooxidatív öregedés során keletkező szabad gyököket [45].

A gumimátrixban diszpergálódó biomassza öregedésgátló szilika-s-TP nanotöltőanyag hosszú távú öregedésgátlásra gyakorolt ​​hatásának értékelésére XPS teszteket alkalmaztunk az SBR/szilica-s-TP kompozitok oxigéndiffúziós folyamatának megfigyelésére. eltérő töltőanyag-tartalom kumulatív öregedési idő után.cistanche szárAz SBR/ST-30 XPS-spektruma 100 fokos öregítés során nulla, öt, hét és kilenc nap alatt, az 5c. ábrán látható. Az SBR/szilícium-dioxid-s-TP kompozitok megfelelő O/C mólaránya különböző öregítési időkkel az 5d. ábrán látható. A fenti dinamikus mechanikai elemzési eredményekkel összhangban az SBR/ST-30 O/C arányának növekedése a legalacsonyabb, ami azt mutatja, hogy az SBR mátrix hosszú távú antioxidáns védelme 30 phr biomassza öregedésgátló töltőanyag hozzáadásával érhető el. .

További információért kattintson ide

Az öregedésgátló töltőanyag új típusaként a szilícium-dioxid-s-TP gumimátrixba való közvetlen beépülésének öregedésgátló és erősítő tulajdonságai rendkívül fontos tényezők a teljesítmény értékeléséhez. Ezért az SBR/szilícium-dioxid-s-TP kompozitok öregedésgátló tulajdonságait úgy értékelték, hogy összehasonlították a mechanikai tulajdonságok változását a termikus-oxidatív öregítés során 100 fokon, fokozatosan növekvő napokon keresztül, amint az a 6. ábrán látható. A termikus-oxidatív öregedés előtt a A gumikompozitok szakítószilárdsága fokozatosan javult az öregedésgátló biomassza töltőanyag mennyiségének növekedésével (ba ábra).cistanche tubulosa előnyei és mellékhatásaiA töltetlen SBR-hez képest az SBR/ST-50 szakítószilárdsága csaknem négyszeresére nőtt, és rendkívül valószínű, hogy a fokozott gumi-töltőanyag határfelületi kölcsönhatásnak és a szilícium-dioxid-s-TP kiváló erősítő teljesítményének tulajdonítható. biomassza töltőanyag a gumimátrixban. Termikus-oxidatív öregítés után a törött rövid gumilánc rekombinációja fokozatosan növeli az összes SBR-kompozit keresztkötési sűrűségét (6b. ábra)[46].

Cistanche can Anti-aging

Az SBR/ST{0}} keresztkötéssűrűség leglassabb növelésére megállapítható, hogy a 30 phr szilícium-dioxid-s-TP öregedésgátló hatás kiváló a gumimátrixban. Továbbá az SBR/szilícium-dioxid-s-TP kompozitok mechanikai tulajdonságainak megtartása az öregedési folyamat közvetlen értékelését mutatta: az összes SBR minta oxidációs ellenállása csökken a termikus-oxidatív öregedési idő meghosszabbítása során, és ez jelentős mértékben csökkenti az öregedési folyamatot. a szakítószilárdság és a szakadási nyúlás, amint azt a 6c, d ábra mutatja. Különösen az SBR/ST-30 kompozit csökkenési üteme a leglassabb, és a szakítószilárdság megtartási aránya 80 százalék felett, a relatív szakadási nyúlás pedig 75 százalék felett maradhat kilenc napos öregedés után. Ez azt jelzi, hogy a 30 phr szilícium-dioxid-s-TP beépítése a gumimátrixba hosszú távú öregedésgátló hatást biztosít, amely késlelteti az öregedési folyamatot. Ezenkívül a 6e. ábrán látható a gumimátrixban lévő szilícium-dioxid-s-TP mechanizmusa, amely megakadályozza a termikus oxidatív öregedést és az UV-sugárzást. A biomassza öregedésgátló töltőanyag szerkezete valószínűleg hasonló a gátolt fenolos antioxidánshoz. Amikor az SBR/szilícium-dioxid-s-TP mintát termikus oxidációnak vagy UV besugárzásnak tették ki, a szilícium-dioxid-s-TP felületén lévő gátolt fenolos hidroxilcsoport rendkívül instabil és könnyen veszít elektronokból, és a peroxigyök a A gumi molekulaláncának törése gyorsan megragadható, ami a szabad gyökök eliminációjához vezet. Ezért a szilícium-dioxid-s-TP biomassza antioxidánsa nem csak hatékonyan javítja a gumi öregedésgátló tulajdonságait, hanem erősíti a gumimátrix fizikai-mechanikai tulajdonságait is, mint egyfajta biomassza nanotöltőanyagot.

A 7a és b ábrák az SBR/szilícium-dioxid-s-TP lemezek szakítószilárdságának és szakadási nyúlásának megtartását mutatják egy, két és három napig tartó UV kezelés után. Nyilvánvaló, hogy az ultraibolya sugárzás kritikus hatással volt az összes SBR/szilícium-dioxid-s-TP minta mechanikai teljesítményére. Az SBR/szilícium-dioxid-s-TP kompozitok szakítószilárdságának és szakadási nyúlásának megtartása gyorsan csökkent az UV-öregedési idő növekedésével, a gumi makromolekuláris láncok töredezettsége miatt. Az öregedésgátló biomassza-szűrők növekvő tartalmával azonban a szilícium-dioxid-s-TP-t tartalmazó SBR kompozitok előnyösebb öregedésállósági hatékonyságot mutattak a hosszú távú ultraibolya expozíció során. Nem meglepő módon az SBR/ST{11}} kompozit szakítószilárdsága és szakadási nyúlása egyaránt 55 százalék és 77 százalék marad, ami bizonyítja a szilícium-dioxid-s-TP kiváló UV öregedésgátló hatékonyságát. Az SBR kompozit felületének optikai fényképei három napos UV-sugárzás után a 7c-g ábrán láthatók. A 20 phr feletti szilícium-dioxid-s-TP-tartalmú kompozitok esetében a repedések sekélyek és nem folytonosak. Ezzel szemben a kisebb szilícium-dioxid-s-TP tartalommal beépített kompozit felületén mély és folyamatos repedések észlelhetők. Valószínűleg a szilícium-dioxid-s-TP magasabb tartalma miatt ezekben a kompozitokban bőséges TP-t hoz létre, hogy megakadályozza a repedések kialakulását a polimerekkel együtt. A 7h ábrán látható, hogy az egyes minták repedéssűrűsége éles csökkenési tendenciát mutat, miután a töltőanyag-tartalom hozzáadása meghaladja a 20 phr/100 phr gumit. A reakciófolyamatban a növekvő repedések az inert részecskékkel való találkozás következtében megszűnnek, és a repedések csak az inert részecskék törésével vagy kihagyásával tágulhatnak tovább [46]. Ennélfogva a szilícium-dioxiddal immobilizált TP mérsékelten biztosította a biomassza öregedésgátló töltőanyag stabilabb és homogénebb eloszlását az SBR mátrixban, ami kiemelkedő öregedésgátló tulajdonságot eredményezett, mint az elégtelen töltőminták.

4. Konklúziók

Összefoglalva, a szilícium-dioxid felületén rögzített zöld tea polifenolok miatt egy új hibrid biomassza öregedésgátló nanotöltőanyagról számoltak be, amely javítja az SBR termikus oxidatív stabilitását és UV-sugárzással szembeni ellenállását, anélkül, hogy más hagyományos kis molekulájú antioxidánsokat adnának hozzá. A szilícium-dioxid felületének TP-vel való funkcionalizálása azt a kívánatos tulajdonságot mutatta, hogy jobb termikus-oxidatív stabilitást mutat, különösen 30 phr szilícium-dioxid-s-TP hozzáadásával az SBR mátrixhoz. Továbbá a növekvő szilícium-dioxid-s-TP-tartalommal fokozatosan nőtt az UV-öregedésállóság tulajdonsága. A hagyományos alacsony molekulatartalmú antioxidánsoktól eltérően a szilícium-dioxid-s-TP nemcsak kiemelkedő töltőanyag-diszperziót és gumi-töltőanyag határfelületi kölcsönhatást mutat, hanem javítja a stabilitást és az illékonyságot is. Az eredmények ihletet is adnak a biomassza öregedésgátló anyag zöld gumiabroncsokban való felviteléhez, környezetbarát gumiadalékokhoz és funkcionális nanofiller területekhez.

Ez a cikk a Materials 2020, 13, 4045; doi:10.3390/ma13184045 www.mdpi.com/journal/materials