اصلاح سطح نانوذره‌های سیلیکا به‌منظور بهبود توزیع‌پذیری در آمیزه‌ی لاستیکی SBR/BR

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

عضو پژوهشی- معاونت پژوهشی جهاد دانشگاهی فارس

چکیده

در این پژوهش اصلاح سطح شیمیایی نانوذره‌های سیلیکا با عوامل فعال در مجاورت حلال، کاتالیزور و شرایط معین آزمایشگاهی در دستور کار قرار گرفت تا تجمع و کلوخه‌یی شدن نانوذره‌ها در اثر غلتک کاری به برهمکنش پرکننده- پرکننده کاهش‌یافته و برهمکنش پرکننده- ماتریس الاستومری و سازگاری آن‌ها با یکدیگر بهبود یابد، و در نتیجه‌ی آن توزیع‌پذیری نانوذره‌ها در ماتریس کائوچویی جهت دستی‌ای به خواص مطلوب‌تر، بهتر صورت گیرد. ماده مورداستفاده جهت اصلاح سطح نانوذره‌های سیلیکا، ترکیب سیلانی بیس تری اتوکسی سیلیل پروپیل تتراسولفاید (TESPT) است. ماتریس کائوچویی مورداستفاده در این پروژه آمیزه‌ی مخلوط SBR/BR بود که کاربردهای فراوانی دارد و در رویه‌ی تایر خودروهای سواری مورداستفاده قرار می‌گیرد. تهیه‌ی ماتریس لاستیکی با استفاده از غلتک آزمایشگاهی انجام شد. از آزمون‌های طیف‌سنجی زیر قرمز (FT-IR) و وزن‌سنجی گرمایی (TGA) برای آنالیز و شناسایی اصلاح سطح نانوذره‌ها، و از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای بررسی توزیع‌پذیری و اندازه‌ی نانوذره‌های سیلیکا در ماتریس کائوچویی استفاده گردید. در آزمون اسپکتروسکوپی مادون‌قرمز انتقال فوریه (FT-IR) پیک‌های جذبی مشاهده شده در اعداد موجی 2859 و cm-1 2927 (مربوط به ارتعاش کششی کربن sp3 گروه‌های C-H موجود در ترکیب TESPT) نشان داد که گروه‌های آلی روی سطح نانوذره‌های سیلیکای معدنی قرار گرفته است. آزمون TGA نشان داد که نانوذره‌های اصلاح‌شده نسبت به نانوذره‌های سیلیکای خالص (اصلاح‌نشده)، کاهش وزن بیشتری به مقدار حدود %12 داشته که مربوط به وجود گروه‌های آلی روی نانوذره‌های اصلاح شده است. تصاویر SEM توزیع خوب و یکنواخت نانوذره‌های سیلیکای اصلاح شده در ماتریس کائوچویی را در مقایسه با نانوذره‌های خالص نشان داد. هم‌چنین توسط آزمون SEM، اندازه‌ی نانومتری نانوذره‌های اصلاح شده در ماتریس کائوچویی تأیید شد.

کلیدواژه‌ها


1. Li X. O., Cao Z., Stable superhydrophobic surfaces over a wide pH range, Applied Surface Science, 254, 7, 2158-2161, 2008.
2. Zou H., Wu S., Shen J., “Polymer/Silica Nanocomposites: Preparation, Characterization, Properties, and Applications” Chemal Review, 108, 3893–3957, 2008.
3. Jal P.K., Patel S., Mishra B.K., “Chemical modification of silica surface by immobilization of functional groups for extractive concentration of metal ions” Talanta 62, 1005–1028, 2004.
4. Shiek M. J. P., “Colloidal silica Fundamentals and applications”, Taylor & Francis Group LLC, Cambridge, 2006.
5. Cichomski E., Dierkes W.K., "Influence of Physical and Chemical Polymer-filler Bonds on Wet Skid Resistance and Related Properties of Passenger Car Tire Tread", Deutsche Kautschuk-Tagung, Nurnberg, Germany, 2012.
6. Shiva M., Atashi H., "Improvement in Tear Resistance and Crack Growth of Tire Tread Compound with Effective Cure Systems and Use of Semi-Reinforcement Fillers", 2008.
7- جعفری م.، رحیمی آ.، شکرالهی پ.، " اصلاح سطح نانوذرات ITO به‌منظور بهبود توزیع‌پذیری در ماتریس پلیمری " شماره ثبت 78708.
8. Jafari M, Rahimi A, Shokrolahi P, Langroudi A E, “Synthesis of antistatic hybrid nanocomposite coatings using surface modified indium tin oxide (ITO) nanoparticles”, Journal of Coatings Technology and Research, 11, 587-593, 2014.
9- جعفری م.، رحیمی آ.، شکرالهی پ.، ارشاد لنگرودی آ.، " تهیه پوشش‌های نانوکامپوزیتی هیبریدی ضدالکتریسیته ساکن دارای نانوذرات ITO " شماره ثبت 78705.
10. Li H., Song Y. H., Zheng Q., “Effect of Incorporating Starch/ Silica Compound Fillers Into Uncured SSBR on Its Dynamic Rheological Properties”, Chinese Journal of Polymer Science, 26, 6, 751-757, 2008.
11. Lin, O. H., Akil, H. M., & Mohd Ishak, Z. A. “Surface‐activated nanosilica treated with silane coupling agents/polypropylene composites: Mechanical, morphological, and thermal studies”, Polymer Composites, 32, 10, 1568-1583, 2011.
12. Yang J., S., Tang D., Huang Y., “New insight into the flocculation behavior of hydrophilic silica in styrene butadiene rubber composites”, Royal Society of Chemistry, 5, 2015.
13. Li, Y., Han, B., Liu, L., Zhang, F., Zhang, L., Wen, S., & Shen, J. “Surface modification of silica by two-step method and properties of solution styrene butadiene rubber (SSBR) nanocomposites filled with modified silica”, Composites Science and Technology, 88, 69-75, 2013.
14. Chen, G., Zhou, S., Gu, G., Yang, H., & Wu, L., “Effects of surface properties of colloidal silica particles on redispersibility and properties of acrylic-based polyurethane/silica composites” Journal of colloid and interface science, 281(2), 339-350, 2005.