使用石油促进碳基填料橡胶复合材料

研究人员最近使用石油作为一个“大门”加载与碳橡胶填充剂各种尺寸和维度,包括一维碳纳米管(碳纳米管),二维石墨烯nanoplatelets(国民生产总值),和3 d石墨。在《华尔街日报》发表的一篇文章纳米材料亚博网站下载,他们探索这种方法作为一个概念验证生产的轮胎胎面。

研究:Disperse-and-Mix:石油的“大门”碳基填料对橡胶复合材料。图片来源:Akimov Igor / Shutterstock.com

碳填充剂

在轮胎/轮胎制造、胎面性能取决于复合橡胶的力学和热力学性质。化合物由合成橡胶、硫(硫化),和添加剂,如碳填充剂,抗氧化剂,和石油作为粘结剂。

碳填充剂发挥关键作用在胎面挤出他们降低粘度橡胶的成型。他们是关键的杨氏模量增强弹性,导热系数(TC)散热由于摩擦,抗拉强度耐力行事,承受冲击的断裂伸长变形,耐磨性提高的生活。

轮胎的主要组件包括珠,尸体,胎面。图片来源:加Shachar本月et al .,纳米材料亚博网站下载

传统填料用于胎面使炭黑(CB)结合二氧化硅混合合成橡胶混合。从结构上看,CB的sp2和sp3杂化原子债券组成常常引起毛孔表面。

结果,只有一个有限的表面可与橡胶组成的长链聚合物。缓解这一缺点,更多的CB需要补充说,其结果是体重增加的产品。体重增加会导致机械性能的橡胶化合物的妥协导致疲劳失败。

这项研究

目前的研究显示,纳米填料,如碳纳米管(CNT),石墨烯nanoplatelets(国民生产总值),和微米大小石墨填料相比,CB更好。全部3有类似的通过sp2杂化原子成键。

这使他们能够更有效地反应合成橡胶由于完整的可用性的活性表面成键。因此,总填满瓶子,就能达到毛孔,使用聚合物长链或死角(橡胶)正确的取向与CB。这是验证使用扫描电子显微镜来研究复合橡胶混合。

所有三个碳填料(问,国民生产总值和石墨)添加单独或组合形式,然后连着合成橡胶混合后的压力过程使用石油。

混合物的比较研究的个体纳米填料(NF问、国民生产总值等)或在一个组合两个或两个以上的混合物作为研究的一部分。材料的理想填料总重量分数被确认为问(NF)。结果,一个较小的数量较低的材料需要产品的重量和更大的机械性能优势。

热导率提高的各种系统。图片来源:加Shachar本月et al .,纳米材料亚博网站下载

比较三个碳填充物

虽然石墨烯(国民生产总值)+石墨(3 d)提供高强度橡胶复合材料模量的值1.2 Tpa (Tera帕斯卡),问提高力学性能比其他碳填料在大多数参数。

微石墨烯(国民生产总值)是已知最强的材料,给出了填料热力学和机械强度。石墨烯(MWCNT)弹性而闻名,钻石和40多倍200倍钢按照ASTM E1820极端温度的耐久性。

较高的热导率的材料允许更好的散热造成的大量的摩擦表面接触。三国纳米填料,问的相对效率综合指标最好(矿石)其次是国民生产总值和石墨。国民生产总值与石墨的结合产生了最好的TC增强58%,然而当添加结合石墨增强机械性能是有限的。

一个没有缺陷的石墨烯是不透水气体从而提高其绝缘性能。它不仅提供了增强的热传导但当结合石墨也表现出非常高的抗拉强度和耐磨性。拉伸弹性最高当所有三个填料——问,国民生产总值和石墨——混合。

然而,石墨的存在降低了机械增强由于其微米大小和高总filler-weight分数(TFF)。

整个Rnrelative Enefficiency(矿石)值的各种研究的组合填料(见表3)作文。颜色代码表示的贡献不同的属性(如在图3 - 5)。虚线分离纳米填料(NF) micron-size填料(MF)、(NF + MF)及其组合。图片来源:加Shachar本月et al .,纳米材料亚博网站下载

最后,使用石油作为“大门”使用橡胶型复合材料的填料是一种方便和有效的方法。

环境友好型大豆石油是另一种绿色的看守人。一个粗略的估计表明,它需要7加仑的原油生产轮胎,随着原油的目的是减少填料的橡胶混合物的粘度。作者推荐使用石油和矿石中得分较高的问,确保机械和热力学性质是守恒的提高性能。

来源

Disperse-and-Mix:石油作为一个“大门”的碳基填料橡胶复合材料加Shachar本月,迪米特里·Alhazov,迈克尔•Genkin Matat Buzaglo,奥伦纳米材料亚博网站下载2021;11 (11),3048;https://doi.org/10.3390/nano11113048https://www.mdpi.com/2079-4991/11/11/3048

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