Elastomeric nanocomposites based on EPR and oil extended EPDM

• Autorzy: Rajasekar R. , Das C.K.

Warianty tytułu

PL

Nanokompozyty elastomerowe z EPR i modyfikowanego olejem EPDM

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The crucial factor that decides the improvement of properties in rubber by the incorporation nanofiller, is its distribution in the rubber matrix. The normal mixing of non polar rubber and organically modified nanoclay may not lead for the exfoliation of the filler in the rubbery matrix. Hence, some sort of polar rubber like epoxidized natural rubber (ENR) can be used as a compatibilizer, inorder to obtain a better dispersion of the nanoclay in the matrix polymer. Epoxidized natural rubber and organically modified nanoclay composites (EC) were prepared by solution mixing. The nanoclay used in this study is Cloisite 20A. The obtained nanocomposites were incorporated in the oil-extended ethylene propylene diene monomer (OE-EPDM) with sulphur as a curing agent and also in ethylene propylene rubber (EPR) containing dicumyl peroxide curing system. The morphological studies proved the intercalation of nanoclay in ENR and further incorporation of EC in OE-EPDM and EPR matrix leads to exfoliation of the nanoclay. Curing study demonstrated faster scorch time, cure time and increase in maximum torque for the nanoclay incorporated OE-EPDM and EPR compounds compared to their controls. Dynamic mechanical thermal analysis showed increase in storage modulus and lesser damping characteristics for the compounds containing nanoclay loading in OE-EPDM and EPR matrices, accompanied by improvements in other technical properties.

PL

Czynnikiem decydującym o poprawie właściwości gumy przez dodatek nanonapełniacza jest jego zdyspergowanie w ośrodku kauczukowym. Zwykłe mieszanie niepolarnego kauczuku i nanoglinokrzemianu modyfikowanego substancją organiczną może nie doprowadzić do eksfoliacji napełniacza w matrycy kauczukowej. Dlatego, w celu uzyskania jego lepszej dyspersji w kauczuku, można zastosować jako kompatybilizator polarny, epoksydowany kauczuk naturalny (ENR). Kompozyty (EC) epoksydowanego kauczuku naturalnego i organicznie modyfikowanego nanoglinokrzmianu (Cloisite 20A) przygotowywano przez mieszanie w roztworze. Uzyskane nanokompozyty wprowadzano do EPDM modyfikowanego olejem (OE-EPDM), z siarką jako środkiem wulkanizującym oraz do kauczuku elylenowo-propylenowego (EPR) zawierającego zespół wulkanizujący z nadtlenkiem dikumylu. Badania morfologiczne potwierdziły interkalację nanoglinokrzemianu w ENR, a nastepnie jego eksfoliację po wprowadzeniu EC do OE-EPDM lub EPR. W badaniu procesu wulkanizacji stwierdzono szybszą podwulkanizację i krótszy czas wulkanizacji oraz wzrost maksymalnego momentu reometrycznego mieszanek OE-EPDM i EPR zawierających dodatek nanoglinokrzemianu w stosunku do mieszanek kontrolnych. Badania DMTA wykazaly wzrost składowej rzeczywistej modułu zespolonego oraz słabsze właściwości tłumiące mieszanek OE-EPDM i EPR zawierających EC, towarzyszyła temu poprawa innych wlaściwości technicznych.

Słowa kluczowe

EN

nanocomposites; epoxidized natural rubber (ENR); nanoclay; oil-extended ethylene propylene diene monomer (OE-EPDM); ethylene propylene rubber (EPR)

PL

nanokompozyty; nanoglinokrzemian; terpolimer etylenowo-propylenowo-dienowy; modyfikacja olejem; OE-EPDM; kauczuk etylenowo-propylenowy; EPR; epoksydowany kauczuk naturalny; ENR

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników
• Czasopismo: Elastomery
• Rocznik: 2009
• Tom: T. 13, nr 5
• Strony: 3--11
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Rajasekar R.

autor

Das C.K.

• Materials Science Centre, Indian Institute of Technology, Kharagpur, India- 721 302

Bibliografia

• 1. Arroyo M., Lopez Manchado M.A., Herrero B. Organo-montmorillonite as substitute of carbon black in natural rubber compounds. Polymer, 2003, 44, 2447-2453.
• 2. Chang Y., Yang Y., Ryu S., Nah C. Preparation and properties of EPDM/organomontmorillonite hybrid nanocomposites. Polymer International, 2002, 51, 319-324.
• 3. Usuki A., Tukigase A., Kato M. Preparation and properties of EPDM-clay hybrids. Polymer, 2002, 43, 2185-2189.
• 4. Duquesne S., Jama C., Le Bras M., Delobel R., Recourt P., Gloaguen J.M. Elaboration of EVA-nanoclay systems - characterization, thermal behaviour and fire performance. Composites Science and Technology, 2003, 63, 1141-1148.
• 5. Arroyo M., Lopez-Manchado M.A., Valentin J.L., Carretero J. Morphology/behavior relationship of nanocomposites based on natural rubber/epoxidized natural rubber blends. Composites Science and Technology, 2007, 67, 1330-1339.
• 6. Teh P.L., Mohd Ishak Z.A., Hashim A.S., Karger-Kocsis J. Effects of epoxidized natural rubber as a compatabilizer in melt compounded natural rubber-organoclay nanocomposites. European Polymer Journal, 2004, 40, 2513-2521.
• 7. Varghese S., Karger-Kocsis J., Gatos K.G. Melt compounded epoxidized natural rubber/layered) silicate nanocomposites: structure-properties relationships. Polymer, 2003, 44, 3977-3983.
• 8. Rajasekar R., Das T., Pal K., Pal S.K., Peng Z., Chen Y., Das C.K. Use of ENR / nanoclay composites in NR gum compounds. Nano Trends: A Journal of Nanotechnology and its Applications, 2007, 3, 1-15.
• 9. Rajasekar R., Pal K., Pal S.K., Peng Z., Chen Y., Das C.K. Effect of epoxidized natural rubber-nanoclay composites in carbon black filled natural rubber vulcanizates. ICFAI Journal of Science & Technology, 2008, 4, 17-29.
• 10. Rajasekar R., Heinrich G., Das A., Das C.K. Development of SBR-nanoclay composites with epoxidized natural rubber as compatibilizer. Research Letters in Nanotechnology, 2009, Article ID 405153, doi: 10.1155/2009/405153, 1-6.
• 11. Rajasekar R., Pal K., Heinrich G., Das A., Das C.K. Development of NBR-nanoclay composites with epoxidized natural rubber as compatibilizer. Materials and Design, 2009, 30, 3839-3845.
• 12. Zilg C., Thomann R., Mülhaupt R., Finter J. Polyurethane nanocomposites containing laminated anisotropic nanoparticles derived from organophilic layered silicates. Advanced Materials, 1999, 11, 49-52.
• 13. Ganter M., Gronski W., Reichert P., Mulhaupt R. Rubber nanocomposites: Morphology and mechanical properties of BR and SBR vulcanizates reinforced by organophilic layered silicates. Rubber Chemistry and Technology, 2001, 74, 221-235.
• 14. Zhang L.Q., Wang Y., Sui Y., Yu D. Morphology and mechanical properties of clay/styrene-butadiene rubber nanocomposites. Journal of Applied Polymer Science 2000, 78, 1873-1878.
• 15. Vaia R.A., Ginnelis E.P. Polymer Melt Intercalation in Organically-Modified Layered Silicates: Model Predictions and Experiment. Macromolecules 1997, 30, 8000-8009
• 16. Kuila T., Srivastava S.K., Bhowmick A.K., Saxena A.K. Thermoplastic polyolefin based polymer -blend-layered double hydroxide nanocomposites. Composites Science and Technology, 2008, 68, 3234-3239.
• 17. Das A., Costa F.R., Wagenknecht U., Heinrich G. Nanocomposites based on chloroprene rubber: Effect of chemical nature and organic modification of nanoclay on the vulcanizate properties. European Polymer Journal, 2008, 44, 3456-3465.
• 18. Huang H.H., Wilkers G.L., Carlson J.G. Structure--property behaviour of hybrid materials incorporating tetraethoxysilane with multifunctional poly{tetramethylene oxide). Polymer, 1989, 30, 2001-2012.