Dispersion mechanisms of carbon black in an elastomer matrix

• Autorzy: Collin V. , Peuvrel-Disdier E.

Warianty tytułu

PL

Mechanizmy dyspergowania sadzy w matrycy elastomeru

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Dispersion mechanisms of carbon black pellets in an uncured SBR elastomer matrix under shear conditions were studied using a rheo-optical approach. A transparent counter-rotating plate-and-plate shear cell coupled with an optical microscope was used. Elementary mechanisms of dispersion such as rupture, erosion of isolated carbon black pellets were investigated. A criterion for rupture and an erosion law were determined. The rupture mechanism was shown to be governed by a critical shear stress which is inversely proportional to the pellet size. The erosion mechanism was found to be characterized by a constant eroded volume per strain unit. The eroded volume was shown to be independent of the initial pellet size but to depend on the applied shear stress and the strain.

PL

Mechanizmy dyspergowania peletyzowanej sadzy w nieusieciowanej matrycy kauczuku butadienowo-styrenowego (SBR), w polu naprężeń ścinających, badano metodą reooptyczną. Zastosowano w tym celu reometr płytkowy o specjalnej konstrukcji komory, umożliwiającej rejestrację "in situ" procesu dyspergowania za pomocą mikroskopu optycznego. Przedmiotem badań były elementarne mechanizmy dyspergowania, takie jak pękanie oraz erozja izolowanych cząstek sadzy. Określono kryteria, w jakich zachodzi każdy z wymienionych wyżej procesów. Mechanizm pękania jest zdeterminowany przez krytyczne naprężenia ścinające, które są odwrotnie proporcjonalne do wielkości cząstek sadzy. Mechanizm erozji został scharakteryzowany za pomocą parametru określającego objętość zdyspergowanej w ten sposób sadzy, przypadającą na jednostkę wydłużenia. Wykazano, że rozmiary peletek sadzy, w przeciwieństwie do wielkości zastosowanych naprężeń ścinających i stopnia deformacji, nie mają wpływu na efektywność erozji objętościowej cząstek napełniacza.

Słowa kluczowe

EN

carbon black; elastomer; dispersion; shear; rheo-optics

PL

sadza; kauczuk; dyspergowanie; naprężenia ścinające; badania reooptyczne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników
• Czasopismo: Elastomery
• Rocznik: 2005
• Tom: T. 9, nr specjal
• Strony: 9--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys.

Twórcy

autor

Collin V.

• Ecole des Mines de Paris, Centre de Mise en Forme des Matériaux, UMR CNRS / Ecole des Mines de Paris N°7635, BP207, 06904 Sophia-Antipolis, France

autor

Peuvrel-Disdier E.

• Ecole des Mines de Paris, Centre de Mise en Forme des Matériaux, UMR CNRS / Ecole des Mines de Paris N°7635, BP207, 06904 Sophia-Antipolis, France

Bibliografia

• 1. Nakajima N., Rubber Chemistry Technology 54, 1981, 266
• 2. Hamed G.R., Rubber Chemical and Technology 73 (3), 2000, 524
• 3. Rwei S. P., Feke D. L., Manas-Zloczower I., Polym. Eng. Sci. 30, 1990, 701
• 4. Rwei S. P., Feke D. L., Manas-Zloczower I., Polym. Eng. Sci. 31, 1991, 558
• 5. Yamada H., Manas-Zloczower I. and Feke D. L., Powder Technol., 92, 1997, 163
• 6. Yamada H., Manas-Zloczower I. and Feke D. L., Rubber Chem. Technol., 71, 1998, 3
• 7. Seyvet O., Navard P., J. Applied Polym. Sci., 80, 2001, 1627
• 8. Pomchaitaward C., Manas-Zloczower I., Feke D. L., Chem. Eng. Sci., 58, 2003, 1859
• 9. Mènard P., Bikard J., Budtova T., Peuvrel-Disdier E., 3D numerical simulation of the behaviour of spherical particles suspended in a newtonian fluid mbmitted to a simple shear, in preparation
• 10. Astruc M., Collin V., Rusch S., Navard P., Peuvrel-Disdier E., J. Appl. Polym. Sci. 91, 2004, 3292
• 11. Jeffer G.B., Proc. Roy. Soc. London, A 102, 1922, 161
• 12. Brenner H., Chem. Eng. Sci., 19, 1964, 631
• 13. Bagste D. F., Tom, D., Chem. Eng. Sci., 29, 1974, 1773
• 14. Bolen W. R., Colwell R. E., Intensive mixing, SPE Journal, August, 1958, 24
• 15. Mc Kelvey J. M., Polymer Processing, John Wiley & Son, Inc, NY, 1962
• 16. Rumpf H., Agglomeration W. A. Knepper ed., New York, 1962
• 17. Horwat S. W., Feke D. L., Manas-Zloczower I., Powder Technol., 72 (1), 1992, 113
• 18. Bohin F., Manas-Zloczower I., Feke D. L., Chem. Eng. Sci., 51(23), 1996, 5193
• 19. Kendall K., Powder Metallurgy, 31(1), 1988, 28
• 20. Shiga S. and Furuta M., Rubber Chemistry and Technology 85, 1985, 1
• 21. Kao S. V., Mason S. G., Nature, 253, 1975, 619-621
• 22. Powell R. L., Mason S. G., AlChe Journal, 28 (2). 1982, 286
• 23. Scurati A., Feke D.L., Manas-Zloczower I., Model and analysis of kinetics erosion in simple shear flows, Rubber Division Meeting, Savannah, Georgia, april 28th -may 1st, (2002)
• 24. Collin V., Etude rhèo-optiąue des mècanismes de dispersion du noir de carbone dans des èlastomeres, These de Doctorat, Ecole des Mines de Paris, Sophia Antipolis, France, 2004.
• 25. Collin V., Peuvrel-Disdier E., In-situ study of dispersion mechanisms of carbon black in an elastomer under shear, submitted to J. Applied Polym Sci.
• 26. Astruc M., Etude rhèo-optiąue des mècanismes de dispersion de mèlanges sous cisaillement simple: 1. Melanges concentres de polymeres immiscibles, 2. Melanges polymeres-charges poreuses, These de Doctorat, Ecole des Mines de Paris, Sophia Antipolis, France, 2001
• 27. Alsteens B., Avalosse T., Legat V., -Elastomery, 2005, in this volume
• 28. Alsteens B., Legat V., Avalosse T., Elastomery, 2005, in this volume