Новый гибридный антивозрастной наполнитель на основе биомассы для стирол-бутадиеновых каучуковых композитов, часть 2

Пожалуйста свяжитесьoscar.xiao@wecistanche.comЧтобы получить больше информации

3.2. Морфология композитов SBR

На рис. 3 показаны СЭМ-фотографии чистых композитов SBR и SBRsilica-s-TP с постепенно увеличивающимся количеством кремнезема-s-TP. Из хрупкого поперечного сечения SBR, как показано на рисунке 3а. поперечное сечение матрицы представляет собой непрерывный и почти гладкий, за исключением нескольких агломератов ZnO и других каучуковых добавок. Как новый вид функционального каучукового наполнителя, дисперсионные свойства двуокиси кремния-s-TP в матрице бутадиен-стирольного каучука улучшаются с увеличением содержания наполнителя, как показано на рис. 3b-f. По сравнению с чистой матрицей SBR, хрупкое поперечное сечение композитов SBR/кремнезем-s-TP становится шероховатым, и эта морфология напоминает другие связанные отчеты о композитах каучук/диоксид кремния [36-38].цистанхе размер полового членаОчевидно, что в композитах SBR/кремнезем-s-TP отсутствуют очевидные агрегаты. Даже при увеличении количества добавляемого диоксида кремния-s-TP диспергирование антивозрастного наполнителя из биомассы в каучуковой матрице является достаточно однородным и без явного образования агрегатов. Кроме того, привитые молекулы ТФ не только снижают содержание гидроксильных групп на поверхности кремнезема, но и действуют как спейсеры, предотвращая агрегацию частиц кремнезема в матрице каучука [39-41].

3.3. Межфазное взаимодействие между антивозрастным наполнителем из биомассы и каучуком

Молекулярные цепи каучука обладают уникальной остротой длинных цепей, которая чувствительна к местным условиям[42]. Следовательно, изменение морфологии каучуковой цепи в процессе стеклования можно проиллюстрировать теплоемкостью SBRcomposite[43]. Кривые ДСК чистых композитов SBR и SBR/кремнезем-s-TP в области стеклования показаны на рисунке 4a.порошок цистанхе 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, предполагая, что цепь каучука ограничена между промежутками наполнителя с увеличением содержания кремнезема-s-TP, что оказывает значительное влияние на стеклование. Изменение Xim заполненных композитов SBR показано на рисунке 4b [44] и также показывает, что подвижность полимерной цепи снижается с увеличением количества омолаживающего диоксида кремния-s-TP. Между тем, схематическое изображение иммобилизованного полимерного слоя на поверхности кремнезема-s-TP или немодифицированных наночастиц в SBR представлено на рис. 4c, d.

Более толстый слой иммобилизованного полимера на поверхности кремнезема-s-TP делает соединение наполнителя из биомассы и каучуковой матрицы более плотным. Более того, благодаря поверхности частиц наполнителя, модифицированной TP, улучшенное межфазное взаимодействие между антивозрастным наполнителем и каучуковой матрицей приводит к тому, что масса молекулярных цепей каучука запутывается на поверхности кремнезема-s-TP, что делает сегмент каучуковой цепи трудно релаксирующим во время области стеклования и доводят до меньшей теплоемкости. Обильный иммобилизованный полимерный слой представляет собой тип модификатора поверхности, который создает интенсивное межфазное взаимодействие между наполнителем и каучуком и улучшает физические свойства композитов SBR/кремнезем-s-TP [34].

3.4. Стойкость к старению композитов SBR, наполненных антивозрастным наполнителем

Замедление старения имеет решающее значение для практического применения всех полимеров, особенно резиновых материалов с ненасыщенными двойными углерод-углеродными связями. ДМА-тесты были использованы для выявления влияния термоокислительного старения композитов БСК на движение цепи [45].экстракт цистанхе сальсаКривые ДМА SBR/ST-30 с разным временем термоокислительного старения показаны на рисунке 5а, а пиковое значение тангенса угла потерь (tan δ) по сравнению с разное время старения композитов SBR/кремнезем-s-TP показано на рис. 5b. Пиковые значения композитов SBR/диоксид кремния-s-TP имели умеренное снижение с увеличением времени старения (рис. 5а), а добавление 30 частей на 100 частей кремнезема-s-TP могло привести к минимальному снижению (рис. 5b) из-за обильного содержания фенолов. гидроксильные группы, полученные из полифенолов чая, нанесенных на поверхность кремнезема, которые могут улавливать свободные радикалы, образующиеся в результате разрыва молекулярной цепи каучука во время термоокислительного старения, и дополнительно ограничивать чрезмерное сшивание. Однако при увеличении содержания s-TP кремнезема до 40 или 50 phr пиковые значения образцов резко снижаются, что, вероятно, связано с повышенным содержанием жесткого наполнителя, который может сильно ограничивать смещение цепей каучука. Следовательно, соответствующее количество двуокиси кремния-s-TP может обеспечить долговременную защиту путем ингибирования свободных радикалов, образующихся при термоокислительном старении [45].

Для оценки влияния антивозрастного нанонаполнителя из биомассы, диспергированного в матрице каучука, на длительное замедление старения, были использованы XPS-тесты для наблюдения за процессом диффузии кислорода в композитах SBR/диоксид кремния-s-TP с различное содержание наполнителя после совокупного времени старения.стебель цистанхеСпектр XPS SBR/ST-30 во время старения при 100 градусах через ноль, пять, семь и девять дней соответственно показан на рисунке 5c. Соответствующее молярное отношение O/C для композитов SBR/кремнезем-s-TP с различным временем старения показано на рисунке 5d. В соответствии с приведенными выше результатами динамического механического анализа, увеличение отношения O/C для SBR/ST-30 показывает самое низкое значение, что свидетельствует о том, что долгосрочная антиоксидантная защита матрицы SBR достигается за счет добавления 30 phr наполнителя из биомассы, препятствующего старению. .

Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы узнать больше

Как новый тип наполнителя, препятствующего старению, антивозрастные и усиливающие свойства прямого включения двуокиси кремния-s-TP в резиновую матрицу являются чрезвычайно важными факторами для оценки его эффективности. Следовательно, антивозрастные свойства композитов SBR/кремнезем-s-TP оценивали путем сравнения изменения механических свойств во время термоокислительного старения при 100 градусах в течение постепенно увеличивающихся дней, как показано на рисунке 6. До термоокислительного старения прочность на растяжение резиновых композитов постепенно повышалась с увеличением количества наполнителя из биомассы, препятствующего старению (рис. ba).Цистанхе тубулоза преимущества и побочные эффектыПо сравнению с ненаполненным SBR, прочность на растяжение SBR/ST-50 увеличилась почти в четыре раза и, скорее всего, объясняется улучшенным межфазным взаимодействием каучука и наполнителя, а также превосходными армирующими характеристиками силикагеля-s-TP как наполнитель из биомассы в резиновой матрице. После термоокислительного старения рекомбинация разорванной короткой каучуковой цепи приводит к постепенному увеличению плотности поперечных связей всех композитов БСК (рис. 6б) [46].

Цистанхе может

Что касается самого медленного увеличения плотности сшивки SBR/ST-30, можно сделать вывод, что 30 phr силикагеля-s-TP оказывают превосходное антивозрастное действие на резиновую матрицу. Кроме того, сохранение механических свойств композитов БСК/кремнезем-с-ТП показало прямую оценку процесса старения: стойкость к окислению всех образцов БСК снижается при увеличении времени термоокислительного старения, что приводит к значительному снижению прочность на растяжение и удлинение при разрыве, как показано на рис. 6c,d. В частности, скорость уменьшения композита SBR/ST-30 является самой медленной, и скорость сохранения прочности на растяжение может оставаться выше 80 процентов, а относительное удлинение при разрыве может поддерживаться выше 75 процентов после девяти дней старения. Это указывает на то, что включение 30 phr двуокиси кремния-s-TP в резиновую матрицу обеспечивает долгосрочную антивозрастную активность, которая замедляет процесс старения. Кроме того, на рисунке 6e показан механизм действия диоксида кремния-s-TP в резиновой матрице для предотвращения термоокислительного старения и УФ-облучения. Структура антивозрастного наполнителя из биомассы, вероятно, аналогична стерически затрудненному фенольному антиоксиданту. Когда образец SBR/кремнезема-s-TP подвергался термическому окислению или УФ-облучению, затрудненная фенольная гидроксильная группа на поверхности кремнезема-s-TP чрезвычайно нестабильна и легко теряет электроны, а пероксирадикал, образованный разрыв молекулярной цепи каучука можно быстро зафиксировать, что приводит к устранению свободных радикалов. Следовательно, антиоксидант из биомассы двуокиси кремния-s-TP может не только эффективно улучшать антивозрастные свойства каучука, но и усиливать физико-механические свойства резиновой матрицы как своего рода нанонаполнителя из биомассы.

На рис. 7a и b показано сохранение прочности на разрыв и удлинения при разрыве для листов SBR/s-TP кремнезема после УФ-старения в течение одного, двух и трех дней. Очевидно, что ультрафиолет оказал критическое влияние на механические характеристики всех образцов SBR/кремнезема-s-TP. Сохранение предела прочности при растяжении и относительное удлинение при разрыве композитов SBR/диоксид кремния-s-TP быстро снижались с увеличением времени УФ-старения из-за фрагментации макромолекулярных цепей каучука. Однако с увеличением содержания фильтров из биомассы, препятствующих старению, композиты SBR с включением двуокиси кремния-s-TP продемонстрировали предпочтительную эффективность устойчивости к старению при длительном воздействии ультрафиолета. Неудивительно, что прочность на растяжение и относительное удлинение при разрыве композита SBR/ST-30 остаются на уровне 55 и 77 процентов, что доказывает превосходную антивозрастную эффективность силикагеля-s-TP против УФ-излучения. Оптические фотографии поверхности композита SBR после трех дней воздействия УФ-излучения представлены на рис. 7c-g. Для композитов SBR с содержанием кремнезема-s-TP более 20 phr трещины неглубокие и прерывистые. Напротив, глубокие и сплошные трещины обнаруживаются на поверхности композита с меньшим содержанием s-TP кремнезема. Вероятно, из-за более высокого содержания диоксида кремния-s-TP обилие TP в этих композитах предотвращает рост трещин вместе с полимерами. Как показано на Рисунке 7h, плотность трещин каждого образца имеет тенденцию к резкому снижению после добавления наполнителя в количестве, превышающем 20 частей на 100 частей каучука. Рост трещин в процессе реакции прекратится из-за встречи с инертными частицами, и дальнейшее расширение трещины возможно только при разрушении или пропуске инертных частиц [46]. Следовательно, иммобилизованный диоксидом кремния ТП в умеренных количествах обеспечивал более стабильное и однородное распределение антивозрастного наполнителя из биомассы в матрице SBR, что приводило к выдающимся антивозрастным свойствам, чем образцы с недостаточным наполнением.

4. Выводы

Таким образом, сообщается о новом гибридном антивозрастном нанонаполнителе из биомассы для улучшения термоокислительной стабильности и устойчивости SBR к ультрафиолетовому излучению без добавления других традиционных низкомолекулярных антиоксидантов за счет полифенолов зеленого чая, иммобилизованных на поверхности кремнезема. Функционализация поверхности диоксида кремния с помощью TP продемонстрировала желательное свойство проявления улучшенной термоокислительной стабильности, особенно при добавлении 30 phr силикагеля-s-TP в матрицу SBR. Кроме того, с увеличением содержания диоксида кремния-s-TP свойство устойчивости к ультрафиолетовому старению постепенно увеличивается. В отличие от традиционного низкомолекулярного антиоксиданта, кремнезем-s-TP не только продемонстрировал превосходную дисперсию наполнителя и межфазное взаимодействие каучук-наполнитель, но также продемонстрировал улучшенную стабильность и летучесть. Результаты также вдохновляют на применение антивозрастного материала биомассы в экологически чистых шинах, экологически чистых резиновых добавок и областей функционального нанонаполнителя.

Эта статья взята из Материалов 2020, 13, 4045; doi: 10.3390/ma13184045 www.mdpi.com/journal/materials