Development of compatibilized butyl rubber nanocompo-sites containing dual filler system

• Autorzy: Rajasekar R. , Malas A. , Das C.K.

Warianty tytułu

PL

Opracowanie kompatybilizowanych nanokompozytów kauczuku butylowego zawierających zespół dwóch napełniaczy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This study aims in analyzing the effect of compatibilizer for the dispersion of organically modified nanoclay in butyl rubber (IIR) matrix. Chlorobutyl rubber (CIIR) - organically modified nanoclay com-posites (CI-C) were prepared by solution mixing. The nanoclay used in this study is Cloisite 20A. The ob-tained nanocomposites were incorporated in butyl rubber (IIR) along with carbon black with sulphur as a curing agent. Morphology, curing characteristics, mechanical and gaś barrier properties ofthe nanocomposites were analysed and compared to control. The morphological studies proved the partial exfo-liation along with agglomeration of nanoclay platelets in CIIR, andfurther incorporation ofCI-C in IIR matrix enhances the exfoliation ofthe nanoclay platelets. Curing study demonstrated faster scorch time, cure time and increase in maximum torąuefor the compatibilized IIR nanocomposites containing dual filler system compared to control. Tremendous improvement in mechanical and gaś barrier properties were achieved for the same system. The tensile fractured surface of the rubber compounds observed through scanning electron microscopy shows highly rough and tortuous path for the filler containing IIR compounds.

PL

Przedstawiona praca jest ukierunkowana na przeanalizowanie wpływu środka kompatybilizującego na dyspergowanie organicznie modyfikowanego nanoglinokrzemianu w środowisku kauczuku butylowego (IIR). Kompozyty użytego jako kompatybilizatora kauczuku chlorobutylowego (CIIR) i organicznie modyfikowanego nanoglinokrzemianu (Cl-C) przygotowywano przez zmieszanie skladników w roztworze. Jako nanoglinokrzemianu użyto w badaniach Cloisite 20A. Uzyskane nanokompozyty wprowadzano do kauczuku butylowego (IIR) razem z sadzą i siarką jako środkiem sieciującym. Właściwości nanokompozytów - morfologiczne, wulkanizacyjne, mechaniczne i barierowe wobec gazu - analizowano i porównywano z próbką kontrolną. Badania morfologii wykazały częściową eksfoliację z jednoczesną aglomeracją płytek nanoglinokrzemianu w CIIR, a następnie wprowadzanie Cl-C do matrycy IIR zwiększało eksfoliację płytek nanoglinokrzemianu. Badania wulkanizacji wykazały krótszy czas podwulkanizacji i wulkanizacji oraz wzrost maksymalnego momentu obrotowego kompatybilizowanych nanokompozytów IIR zawierających dwuskładnikowy zespół napełniaczy w porównaniu z próbką kontrolną. Stosując opisany system uzyskano ogromną poprawę właściwości mechanicznych i barierowych produktu. Powierzchnia przełomu po rozciąganiu obserwowana pod mikroskopem elektronowym okazała się bardziej szorstka i nierówna w przypadku napełnionych mieszanek IIR.

Słowa kluczowe

EN

butyl rubber; compatibilizer; chlorobutyl rubber; nanocomposites; nanoclay; carbon black

PL

kauczuk butylowy; środek kompatybilizujący; kauczuk chlorobutylowy; nanokompozyty; nanoglinokrzemian; sadza

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników
• Czasopismo: Elastomery
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 16, nr 4
• Strony: 22--28
• Opis fizyczny: Bibliogr.12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Rajasekar R.

autor

Malas A.

autor

Das C.K.

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

Bibliografia

• 1. Arroyo M., Lopez Manchado M.A., Herrero B. Orga-no-montmorillonite as substitute ofcarbon black in natural rubber compounds. Polymer 2003, 44, 2447-2453.
• 3. Chang Y., Yang Y., Ryu S., Nah C. Preparation and properties of EPDM/organomontmorillonite hybrid nanocomposi-tes. 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. Liang Y., Wang Y., Wu Y, Lu Y, Zhang H., Zhang L. Preparation and properties of isobutylene-isoprene rubber (IIR)/clay nanocomposites. Polymer Testing 2005, 24. 12-17.
• 5. Liang Y, Ma J., Lu Y., Wu Y., Zhang L., Mai Y. Effects of heat and pressure on intercalation structures of isobutylene-isoprene rubber/clay nanocomposites. I. Prepared by melt blending. Journal of Polymer Science Fart B: Polymer Physics, 2005, 43, 2653-2664.
• 6. Kato M., Tsukigase A., Tanaka H., Usuki A., Inai I. Preparation and properties of isobutylene-isoprene rubber-clay nanocomposites. Journal of Polymer Science: PartA: Polymer Chemistry, 2006, 44, 1182-1188.
• 7. Karger-Kocsis J., Zhang Z.; In: Balta Calleja J.F., Michler G.H., (eds.); Mechanical properties of polymers based on nanostructure and morphology, New York, CRC Press, Marcel Dekker, 2005, 547-596.
• 8. Reichert P., Nitz H., Klinke S., Brandsch R., Thomann R., Mulhaupt R. Poly(propylene)/organoclay nanocomposite formation: Influence of compatibilizer functionality and organoclay modification. Macromolecular Materials and Engineering 2000, 275. 8-17.
• 9. Sen S.K., Dasgupta B., Banerjee S. Effect of introduction of heterocyclic moieties into polymer backbone on gas transport properties of fluorinated poly(ether imide) membranes. Journal of Membranę Science 2009, 343. 97-103.
• 10. Franta I. Elastomers and rubber compounding materials. Studies in polymer science:l, 1989, 399.
• 11. Kim M.S., Kim G.H., Chowdhury S.R. Polybutadiene rubber/organoclay nanocomposites: Effect of organoclay with various modifier concentrations on the vulcanization behavior and mechanical properties. Polymer Engineering and Science 2007, 47, 308-313.
• 12. Wang Y., Zhang H., Wu Y., Yang J., Zhang L .Preparation, structure, and properties of a novel rectorite/styrene-buta-diene copolymer nanocomposite. Journal of Applied Polymer Science 2005, 96, 324-328.