بررسی روش‌های اصلاح سطح سیلیکا با عامل‌های پلیمری و استفاده از آن در کامپوزیت‌های لاستیکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی پلیمر، دانشکده‌ی مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 کارشناس ارشد، گروه مهندسی پلیمر، دانشکده‌ی مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

3 دانشجوی دکترای تخصصی، گروه مهندسی پلیمر، دانشکده‌ی مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

4 تهران-خیابان جلال آل احمد- پل نصر-دانشگاه تربیت مدرس-دانشکده مهندسی شیمی-گروه مهندسی پلیمر

چکیده

استفاده از پُرکننده‌های تقویتی مانند سیلیکا به‌منظور بهبود خواص مکانیکی، دینامیکی و حرارتی آمیزه‌های لاستیکی ضروری‌ست. امروزه کاربرد سیلیکا به‌جای دوده در آمیزه‌های رویه‌ی تایر به دلیل کاهش مقاومت غلتشی و به‌تبع آن کاهش مصرف سوخت و تولید آلاینده‌ها موردتوجه قرار گرفته است. بااین‌وجود مشکل عمده در زمینه‌ی استفاده از سیلیکا در آمیزه‌های لاستیکی، اختلاط دشوار، پراکنش نامناسب و قابلیت انباشتگی زیاد ذره‌های سیلیکا در بسترهای لاستیکی به‌دلیل برهم‌کنش پایین پلیمر-پُرکننده و هم‌چنین برهم‌کنش بالای پُرکننده- پُرکننده است. از این‌رو اصلاح سطح سیلیکا با عامل‌های هیدروکربنی به‌منظور افزایش سازگاری آن با بستر پلیمری ضروری خواهد بود. در این راستا راهکارهای گوناگونی مانند اصلاح سطح از راه پیوند مولکول‌های جفت‌کننده مطرح بوده است. در سال‌های اخیر اصلاح سطح سیلیکا از راه عامل‌های پلیمری به‌دلیل افزایش برهم‌کنش پلیمرـ پُرکننده و دست‌یابی به ساختار نانوکامپوزیت به‌شدت موردتوجه قرار گرفته است. این مقاله به بررسی روش‌های موجود در زمینه‌ی اصلاح سطح سیلیکا با عامل‌های پلیمری و استفاده از آن‌ها در سامانه‌های لاستیکی می‌پردازد.

کلیدواژه‌ها


1. K. Stöckelhuber, A. Svistkov, A. Pelevin, G. Heinrich," Impact of filler surface modification on large scale mechanics of styrene butadiene/silica rubber composites", Macromolecules; 44:4366- 81, 2011.
2. M. R. Pourhossaini, M. Razzaghi-Kashani, "Grafting hydroxy-terminated polybutadiene onto nanosilica surface for styrene butadiene rubber compounds", Applied Polymer Science; 124:4721-8, 2012.
3. http://www.greencarcongress.com
4. Ansarifar, A., et al., Reinforcing effect of silica and silane fillers on the properties of some natural rubber vulcanisates. Rubber Chem Technol, 2003. 76(5): p. 1290- 1310.
5. D. D. Parker and J. L. Koenig, Effect of Pre-coated Vs. Added Coupling Agents on the Vulcanization of Silica-filled Polyisoprene. The Journal of Adhesion, 2000. 73(2): p. 299 - 311.
6. Ansarifar, A., S. F. Shiah, and M. Bennett, Optimising the chemical bonding between silanised silica nanofiller and natural rubber and assessing its effects on the properties of the rubber. International Journal of Adhesion and Adhesives, 2006. 26(6): p. 454-463.
7. Nasir, M. and G.K. Teh, The effects of various types of crosslinks on the physical properties of natural rubber. European Polymer Journal, 1988. 24(8): p. 733-736.
8. Ansarifar, A., et al., Enhancing the mechanical properties of styrene–butadiene rubber by optimizing the chemical bonding between silanized silica nanofiller and the rubber. Journal of Applied Polymer Science, 2007. 105(2): p. 322- 332.
9. Ansarifar, A., et al., Using a silanized silica nanofiller to reduce excessive amount of rubber curatives in styrene-butadiene rubber. Journal of Applied Polymer Science, 2011. 119(2): p. 922-928.
10. Takamura, M., T. Yamauchi, and N. Tsubokawa, Grafting and crosslinking reaction of carboxyl-terminated liquid rubber with silica nanoparticles and carbon black in the presence of Sc(OTf)3. Reactive and Functional Polymers, 2008. 68(6): p. 1113- 1118.
11. Castellano, M., Conzatti, L., Costa, G., Falqui, L., Surface modification of silica: 1. Thermodynamic aspects and effect on elastomer reinforcement. Polymer, 2005. 46(3): p. 695- 703.
12. Dondi, D., Buttafava, A., Stagnaro, P., Turturro, A., Priola, A., The radiation- induced grafting of polybutadiene onto silica. Radiation Physics and Chemistry. 78(7-8): p. 525-530.
13. Gauthier, C., Reynaud, E., Vassoille, R., Ladouce-Stelandre, L., Analysis of the non-linear viscoelastic behaviour of silica filled styrene butadiene rubber. Polymer, 2004. 45(8): p. 2761-2771.
14. S. A. Kim, R. Mangal, L. A. Archer, "Relaxation dynamics of nanoparticle-tethered polymer chains", Macromolecules; 48(17): 6280- 6293, 2015.
15. Peng, Z. and L.X. Kong, A thermal degradation mechanism of polyvinyl alcohol/silica nanocomposites. Polymer Degradation and Stability, 2007. 92(6): p. 1061- 1071.
16. Peng, Z., L.X. Kong, and S.-D. Li, Thermal properties and morphology of a poly(vinyl alcohol)/silica nanocomposite prepared with a self-assembled monolayer technique. Journal of Applied Polymer Science, 2005. 96(4): p. 1436- 1442.
17. Peng, Z., Xue kong, L., Li, S., Chen, Y., Huang, M., Self-assembled natural rubber/silica nanocomposites: Its preparation and characterization. Composites Science and Technology, 2007. 67(15-16): p. 3130- 3139.
18. Peng, Z., L.X. Kong, and S.-D. Li, Non-isothermal crystallisation kinetics of self-assembled polyvinylalcohol/silica nano-composite. Polymer, 2005. 46(6): p. 1949-1955.
19. Kim, B. and S. Park, Nanosilica-reinforced UV-cured polyurethane dispersion. Colloid & Polymer Science, 2006. 284(9): p. 1067- 1072.
20. Nontasorn, P., Chavadej, S., Rangsunvigit, P., Haver, J., Admicellar polymerization modified silica via a continuous stirred-tank reactor system: Comparative properties of rubber compounding. Chemical Engineering Journal, 2005. 108(3): p. 213.
21. Rangsunvigit, P., Mixed surfactants for silica surface modification by admicellar polymerization using a continuous stirred tank reactor. Chemical Engineering Journal, 2008. 136(2-3): p. 288- 294.
22. Nah, C., Plasma surface modification of silica and its effect on properties of styrene–butadiene rubber compound. Polymer International, 2002. 51(6): p. 510- 518.
23. Biederman, H. and D. SlavInská, Plasma polymer films and their future prospects. Surface and Coatings Technology, 2000. 125(1-3): p. 371- 376.
24. Mangal, R., Wen, Y., Choudhury, S., Archer, L., Multiscale Dynamics of Polymers in Particle-Rich Nanocomposites. Macromolecules, 2016.