Jauna hibrīda biomasas pretnovecošanās pildviela stirola-butadiēna gumijas kompozītmateriāliem 1. daļa

Lūdzu, sazinieties aroscar.xiao@wecistanche.complašāka informācija

Abstrakts:Antioksidantus parasti izmanto, lai pagarinātu polimēru kalpošanas laiku, jo traucētās fenola struktūras fenola hidroksilgrupa ir ļoti redukturējama. Iedvesmojoties no šīs īpašības, mēs esam ieviesuši zaļās tējas polifenolu (TP), kas tiek atbalstīts uz silīcija dioksīda virsmas, kas satur ievērojamas fenola hidroksilgrupas, lai iegūtu jaunu biomasas pretnovecošanās pildvielu (BAF, kas apzīmēts kā silīcija dioksīds-s-TP), lai pastiprinātu un uzlabotu gumijas kompozītu pretnovecošanās īpašību. Tika novērtēta silīcija dioksīda-s-TP izmantošana, lai uzlabotu stirola-butadiēna gumijas (SBR) termiski oksidatīvo stabilitāti un ultravioletās gaismas (UV) novecošanās pretestību. Hibrīda biomasas pretnovecošanās pildviela varēja ne tikai vienmērīgi izkliedēties gumijas matricā, radot izcilas mehāniskās īpašības, bet arī uzlabojot termiskās oksidatīvas stabilitātes un UV novecošanās izturības īpašības, skaidri palielinot silīcija dioksīda-s-TP saturu SBR. Šis pētījums sniedz vieglu un videi draudzīgu stratēģiju, lai sagatavotu funkcionālo biomasas pildvielu, ko varētu izmantot ne tikai kā armatūras pildvielu, bet arī kā pretnovecošanās piedevu "zaļajā gumijā".

Atslēgvārdus:gumijas kompozīti; pretnovecošanās pildviela; silīcija dioksīds; biomasa; tējas polifenols; termostabls

1. Ievads

Polimēru materiālu novecošana ir būtiska problēma tās ilgstošai lietošanai. Polimēru novecošanos izraisa karstums, īpaši augstās temperatūrās ilgu laiku, skābekļa, ķīmisko vielu un ultravioletā (UV) starojuma pārpalikums [1]. Pievienotās variācijas pasliktina polimēru materiālu īpašības un stabilitāti un lielā mērā ierobežo to pielietojumu. Proti, polimēru materiālu novecošanai ir tendence paātrināt materiāla īpašību iznīcināšanu, kā rezultātā samazinās kalpošanas laiks un palielinās resursu patēriņš, un noteiktos apstākļos tā var būt katastrofāla. Īpaši acīmredzams piemērs ir gumijas riepu novecošana. Diene elastomēri, piemēram, dabīgais kaučuks (NR), butadiēna kaučuks (BR) un stirola-butadiēna gumija, ir nozīmīgi elastomēri mūsdienu rūpniecībā [2,3]. Galvenā gumijas ķēde satur nepiesātinātas ķēdes un alilūdeņradi, kas ir pakļauti termiski oksidatīvai novecošanai un molekulārās ķēdes pārrāvumam [4,5]; oksidatīva novecošana ir visizplatītākā [6,7].cistanche แอ ม เว ย์Lai novērstu gumijas materiāla oksidatīvo novecošanos un pagarinātu tā kalpošanas laiku, ir izmantoti pretnovecošanās līdzekļi, lai kavētu un likvidētu brīvos radikāļus. Tomēr dažiem komerciāliem pretnovecošanās līdzekļiem zināmā mērā var būt nozīme, taču ir daži trūkumi, kas ierobežo to lietošanu, piemēram, slikta antioksidantu efektivitāte, nepastāvība un viegla migrācija. Turklāt lielākā daļa oksidētāju ir toksiski un nodarīs zināmu kaitējumu cilvēkiem un videi [8,9]. Tāpēc ir zināma pētniecības nozīme, lai meklētu netoksiskus un dabiskus pretnovecošanās līdzekļus.

Lūdzu, noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu vairāk

Amīnu un fenola antioksidantus parasti izmanto gumijas pretnovecošanās sistēmās [10-13]Salīdzinot ar amīnu antioksidantu, fenola antioksidanti ir piemēroti bezkrāsainiem vai gaišas krāsas gumijas izstrādājumiem to nepiesārņojošo un ne-mainīgo īpašību dēļ. Kā zināms, polifenola savienojumi un fenoli ir sastopami daudzos augos, tostarp tējā, kafijā, dārzeņos un nenogatavojušos augļos. Tējas polifenoli ir galvenās bioloģiski aktīvās zaļās tējas sastāvdaļas, un TPs galvenā sastāvdaļa ir katehīni. Katechīni galvenokārt sastāv no(-)-epikatehīna(EK), (-)-epikatehīna gallāta(EKG), (-)-epigallokatehīna (EGC) un (-)-epigallokatehīna gallāta (EGCG). Turklāt kā sava veida biomasa TP tiek plaši izmantots kā antioksidants [13,14], UV aizsarglīdzeklis, pretvēža zāles [15], antibakteriālas zāles [16-18] un grafēna oksīda reduktors, pateicoties tā augstajai hidroksila aizvietošanas un brīvo radikāļu reaktivitātei, kā arī pretvēža spējai [19]. Yan et al. dopēt tējas polifenolus polianilīna molekulārajās ķēdēs kā jauna veida efektīvu dopantu un termisko stabilizatoru. Salīdzinot ar tīru polianilīnu, dopinga TP polianilīna molekulārajā ķēdē uzlabo ķēdes segmentu interaktivitāti un veicina elektronu delokalizāciju [20]. Guo et al. izmantoja tējas polifenola savienojumus, lai samazinātu grafēna oksīdu, lai iegūtu tējas polifenola reducēto grafēnu (TPG). Izmantojot tiešo vircas savienojumu metodi, TPG vircas vienmērīgi izkliedē hlorsulfonētā polietilēnā (CSM), lai sagatavotu CSM/TPG kompozītu.cik daudz cistanche lietotPētījumā konstatēts, ka starp CSM un TPG ir spēcīga saskarnes mijiedarbība, kas ievērojami uzlabo kompozītmateriāla mehāniskās īpašības [19,21]. Turklāt Guo et al. ir izmantojuši tējas polifenola savienojumus kā reducētājus un stabilizatorus, lai funkcionalizētu grafēnu (JPTG), ko sagatavo Mannich reakcija ar grafēna oksīdu. Nitrila gumijas/JTPG kompozītu sagatavo ar acetona šķīduma metodi, un materiāla mehāniskās īpašības un elektriskā vadītspēja ir ievērojami uzlabota [22].

Neorganiskā pildviela ir nepieciešama sastāvdaļa gumijas izstrādājumiem, lai stiprinātu gumijas matricu un samazinātu izmaksas. Pēdējos gados daudzos pētījumos ir norādīts, ka silāna savienotājvielas modificēta neorganiskā pildviela varētu plaši uzlabot neorganiskās pildvielas izkliedi gumijas matricā [23]. Nesen tika izveidota jauna neorganiskās pildvielas virsmas modifikācijas metode ar zemas molekulmasas gumijas piedevām uz tās virsmas (izveidota kā efektīva pieeja, lai iegūtu stingru pildvielu un gumijas piedevu kombinējošo veiktspēju [24]. Piemēram, literatūrā tiek ziņots, ka neorganiskās pildvielas virsmas, kas modificētas ar gumijas antioksidantiem, var realizēt viendabīgu pildvielas dispersiju un uzlabot saskarnes kombināciju starp gumiju un pildvielu [25]. Tomēr saskaņā ar attiecīgo pētījumu ir reti ziņojumi par tējas polifenola funkcionalizētu silīcija dioksīdu. Turklāt pētnieki nav ziņojuši par tējas polifenola, kas noenkurots uz silīcija dioksīda virsmas, ietekmi uz gumijas pretnovecošanās un armatūras īpašībām. Ņemot vērā silīcija dioksīda pastiprinošo veiktspēju, tējas polifenola biomasas funkcionalizētais silīcija dioksīds var labāk uzlabot gumijas nanokompozītu galīgās mehāniskās īpašības un antioksidantu iedarbību.

Šajā rakstā SBR matricā tika ieviests jauna veida TP modificēts silīcija dioksīds(silīcija dioksīds-s-TP)kā biomasas pretnovecošanās pildviela, nevis parastās organiskās pretnovecošanās piedevas, lai vienlaikus uzlabotu termooksidatīvās novecošanās un mehānisko īpašību veiktspēju. Tika sistemātiski pētīta biomasas pretnovecošanās pildvielas ietekme uz SBR kompozītu dispersiju, starpfaciālo saķeri, mehāniskajām īpašībām un pretnovecošanās īpašībām. Kā mēs gaidījām, silīcija dioksīda-s-TP bija lielisks gumijas stiprinājums un pretnovecošanās īpašības, ko tradicionālie amīna vai fenola gumijas pretnovecošanās līdzekļi ar vienādu pildvielas saturu, pateicoties pildvielas un biomasas pretnovecošanās līdzekļa kombinētajām priekšrocībām, izmantojot ķīmisko saikni starp silīcija dioksīdu un TP.kas ir cistancheŠī darba mērķis ir sagatavot jaunu biomasas hibrīda pildvielu, ko varētu izmantot kā sava veida netoksisku pretnovecošanās piedevu ar izcilām antioksidatīvām un pastiprinošām īpašībām "zaļās gumijas" rūpniecībai.

2. Eksperimentāls

2.1.Materiāli

SBR (1502) ražoja Guangzhou Gumijas izstrādājumu institūts, Guangzhou, Ķīna. Tējas polifenols(TP)tika iegūts no Shenzhen Shanghai Bioengineering Co., Ltd., Shenzhen, Ķīna. Senatnīgais silīcija dioksīds (FINE-SIL 518) ar īpašu virsmas laukumu 200-220 m²/g tika iegādāts no Huiming Chemical Co., Ltd., Jiangxi, Ķīna. Aktivatori, piemēram, stearīnskābe(SA) un cinka oksīds(ZnO), paātrinātājs N-cikloheksilbenzotiazol-2-sulfamīds (CBS) un vulkanizācijas nešķīstošs sērs (S) bija rūpnieciskas kvalitātes produkti un tika izmantoti, kā saņemts. Dibutiltina dilaurāts (DBTDL) un absolūtais etanols bija analītiski reaģenti, un tos izmantoja, kā saņēma.

2.2. Organiski neorganiska hibrīda biomasas pretnovecošanās pildvielas sagatavošana

Biomasas pretnovecošanās pildvielas (silīcija dioksīda-s-TP) sintēzes ceļš tika parādīts 1. attēlā. Silīcija dioksīds-s-TP tika sagatavots ar vieglu un viena soļa metodi. 500 ml trīskaklu kolbai pievienoja 15,0 g silīcija dioksīda un izkliedēja 300 ml absolūtā etanolā, un pēc tam suspensijā pievienoja 1 g TP un vairākus pilienus DBTDL. Pēc 11 stundu maisīšanas 50°C temperatūrā maisījumu filtrē un 4 reizes mazgā ar etanolu. Pēc tam produkts tika žāvēts vakuuma krāsnī 80 ° C temperatūrā līdz nemainīgam svaram.

2.3.SBR/silīcija dioksīda-s-TP kompozītu sagatavošana

SBR kompozītmateriālus, kas sagatavoti, piepildot dažādu silīcija dioksīda un silīcija dioksīda-s-TP pildvielu saturu, sajauca ar aktivatoru, akseleratoru un vulkanizāciju istabas temperatūrā 10 minūtes attiecīgi ar divrullīšu dzirnavām. SBR/silīcija dioksīda-s-TP kompozītmateriālu sastāvdaļas ir uzskaitītas 1. tabulā. Kompozītmateriālu nosaukums ir SBR/ST-x, kur x nozīmē silīcija dioksīda-s-TP x fhr. Pēc tam sagatavotie savienojumi tika karsti saspiesti 160 ° C temperatūrā optimālajam sacietēšanas laikam. Pēc tam paraugi tika presē konservēti līdz 1 mm biezai loksnei 160°Cand, kas sagriezta hanteles A parauga formā.

2.4.Raksturojums

Rentgena fotoelektrona spektroskopijas (XPS) testi tika veikti thermo Fisher Scientific ESCALAB250 XiXPS (Thermo Fisher Scientific Company, Waltham, MA, ASV). Furjē transformācijas infrasarkanā (FTIR) spektroskopija tika iegūta no Bruker Vector 33 FTIR spektrometra (Bruker Technology Co., Ltd., Pekina, Ķīna) diapazonā no 4000 cm-l līdz 400 cm-1. Termogravimetrisko analīzi (TGA) veica NETZSCH TG209F1 (NETZSCH group, Selb, Vācija) no 30 °C līdz 800 °C līdz 10 °C/min un Nz atmosfērā. Paraugu UV-VIS absorbcijas spektri tika iegūti ar Lambda 35 spektrometru (Perkin Elmer, Waltham, MA, USA), un paraugi tika izkliedēti dejonizētā ūdenī. Merlina skenēšanas elektronmikroskopa(SEM)instruments(ZEISSCo.Ltd., Jena, Vācija) tika izmantots, lai novērotu pildvielas dispersijas morfoloģiju gumijas matricas lūzuma virsmā. SBR savienojumu vulkanizācijas īpašības tika veiktas rotoru reometram UR-2030 (U-CAN DYNA TEX INC., Taipeja, Taivāna).pirkt cistancheAsaru un stiepes testi tika veikti ar U-CAN UT-2060 instrumentu (U-CAN DYNA TEX INC., Taipeja, Taivāna) saskaņā ar standartu ISO 37-2005. Paraugu šķērssaites blīvums tika mērīts ar līdzsvara pietūkuma metodi, kā ziņots iepriekš [25].bioflavonoīdiDinamiskais mehāniskais analizators (DMA)tika mērīts ar TA Q800 dinamisko mehānisko analizatoru (TA instrumenti, Šanhaja, Ķīna) no -80 °C līdz 80°C līdz 2°C/min. UV novecošanās testam SBR kompozītmateriāli tika ievietoti UV novecošanās testēšanas iekārtā (Dongguan Zhenglan Precision Instruments Co., Ltd., Dongguan, Ķīna) 1,2 un 3 d 50 ° C temperatūrā. UV starojuma intensitāte bija 0,83 W/m².

Glītu SBR un SBR/silīcija dioksīda-s-TP kompozītu stikla pāreju konstatēja NETZSCH DSC204F (NETZSCHGroup, Selb, Vācija). Pirmkārt, kompozītmateriāli bija izotermiski pie-80 ° C 5 minūtes un pēc tam karsēja līdz 30 ° C ar ātrumu 10 ° C / min Nz plūsmā. Pēc tam eksperimentālie parametri tika piešķirti siltuma jaudas solim △Cpn un imobilizētā polimēra slāņa Xim svara daļai [26-28]. △Cpn un Xim tika aprēķināti šādi:

kur ACpo un △Cp bija siltuma jaudas lēciens nepiepildītu un piepildītu polimēru kompozītu stikla pārejas reģionā [29-31]. w bija pildvielas svara daļa gumijas savienojumos.

Šis raksts ir iegūts no vietas, kur ACpo un △Cp bija siltuma jaudas lēciens nepiepildītu un piepildītu polimēru kompozītu stikla pārejas reģionā [29-31]. w bija pildvielas svara daļa gumijas savienojumos.