Wpływ plazmochemicznie modyfikowanych nanorurek węglowych na właściwości wulkanizatów siarkowych kauczuku butadienowo-styrenowego

• Autorzy: Gozdek T. , Siciński M. , Bieliński D. M. , Okraska M. , Szymanowski H. , Piątkowska A.

Warianty tytułu

EN

Influence of plasma-chemically modified carbon nanotubes on properties of sulphur vulcanizates of styrene-butadiene rubber

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących aktywowanego plazmą tlenową szczepienia funkcyjnych silanów: winylowego (Silan V) lub merkaptanowego (Silan M), na powierzchni funkcjonalizowanych wielościennych nanorurek węglowych (multi-walled carbon nanotubes, MWCNT): karboksylowanych (CNT-COOH) i hydroksylowanych (CNT-OH). Zbadano wpływ modyfikacji na swobodną energię powierzchniową MWCNT oraz jej składowe, jak również wpływ mocy plazmy na efektywność szczepienia silanów na aktywowanej powierzchni nanorurek. Stwierdzono, że silany wprowadzone na powierzchnię MWCNT mają wpływ na strukturę węzłów sieci przestrzennej siarkowych wulkanizatów kauczuku butadienowo-styrenowego (SBR). Uzyskany efekt wzmocnienia wulkanizatów napełnionych zmodyfikowanymi plazmowo-chemicznie MWCNT polega na szczepieniu chemicznym silanów na ich powierzchni - zwiększających oddziaływania na granicy faz kauczuk-napełniacz, oraz pękaniu nanorurek - poprawiających ich dyspersję w kauczuku.

EN

The work presents results of studies devoted to plasma-activated grafting of silanes: vinyl- (Silane V) or mercapto- (Silane M) ones, onto the surface of functionalized multi-walled carbon nanotubes (MWCNT): carboxylated (CNT-COOH) and hydrogenated (CNT-OH) ones. Influence of the modification on the free surface energy of MWCNT and its components, as well as the influence of plasma energy on the efficiency of silane grafting onto activated surface of nanotubes have been studied. The effect of silanes grafted onto the surface of MWCNT on crosslink structure of sulphur vulcanizates of styrene-butadiene rubber (SBR) has been confirmed. Obtained strengthening of the vulcanizates filled with plasma-chemically modified MWCNT has been explained by chemical grafting of silanes onto their surface - being responsible for an increase of interphase rubber-filler interactions and a scission of nanotubes - making their dispersion in rubber matrix improved.

Słowa kluczowe

PL

plazma; modyfikacja; nanorurki węglowe; MWCNT; nanokompozyty elastomerowe; struktura węztów sieci; właściwości mechaniczne

EN

plasma; modification; carbon nanotube; MWCNT; elastomer nanocomposites; crosslink structure; mechanical properties

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników
• Czasopismo: Elastomery
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 21, nr 1
• Strony: 12--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gozdek T.

• Instytut Technologii Polimerów i Barwników, Wydział Chemiczny Politechniki Łódzkiej, ul. Stefanowskiego 12/16, 90-924 Łódź

autor

Siciński M.

• Instytut Technologii Polimerów i Barwników, Wydział Chemiczny Politechniki Łódzkiej, ul. Stefanowskiego 12/16, 90-924 Łódź

autor

Bieliński D. M.

• Instytut Technologii Polimerów i Barwników, Wydział Chemiczny Politechniki Łódzkiej, ul. Stefanowskiego 12/16, 90-924 Łódź

autor

Okraska M.

• Instytut Technologii Polimerów i Barwników, Wydział Chemiczny Politechniki Łódzkiej, ul. Stefanowskiego 12/16, 90-924 Łódź

autor

Szymanowski H.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny Politechniki Łódzkiej, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź

autor

Piątkowska A.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, ul. Wólczyńska 133, Warszawa

Bibliografia

• 1. Wolff S., Wang J., „Filler-elastomer interactions. Part IV The effect of the surface energies of fillers on elastomer reinforcement", Rubber Cham. Technol. 1992,65,329-342.
• 2. Dierkes W.K., Guo R., Mathew T., Tiwari M., Datta R.N., Talma A.G., Noordemeer J.W.M., van Ooij W.J., „A key to enhancement of compatibility and dispersion in elastomer blends", Kautsch. Gummi Kunstst., 2011, 64, 28-35.
• 3. Chityala A., van Ooij W.J., „Plasma deposition of polymer films on PMMA powders using vacuum fluidisation techniques", Surf. Eng., 2000, 16, 299-302.
• 4. Bieliński D.M., Parys G., Szymanowski H., „Plazmochemiczna modyfikacja powierzchni sadzy jako napełniacza mieszanek gumowych", Przem. Chem., 2012, 91, 1508-1512.
• 5. Popov V., „Carbon nanotubes: properties and application", Mater. Sci. Eng.: Reports, 2004, 43 (3), 61-102.
• 6. Mittal V. (red.), Surface modification of nanotube fillers. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2011.
• 7. Siciński M., Bieliński D.M., Gozdek T., Piątkowska A., Kleczewska J., Kwiatos K., „Kompozyty elastomerowe z dodatkiem grafenu lub MWCNT modyfikowanych plazmochemicznie". Inż. Mater., 2013, 34, 854-858.
• 8. Xu T., Yang J., Liu J., Fu Q., „Surface modification of multi-walled carbon nanotubes by oxygen plasma", Appl. Surf Sci., 2007, 253, 8945-8951.
• 9. Owens D.K., Wendt R.C., „Estimation of the surface free energy of polymers", J. Appl. Polym. Sci., 1969, 13, 1741-1747.
• 10. Flory P.J., Rehner J., „Statistical mechanics of crosslinked polymers networks", J. Chem. Phys., 1943, 11, 521-527.
• 11. Saville B., Watson A.A., „Structural characterization of sulfur-vulcanized rubber networks", Rubber Chem. Technol., 1967, 40, 100-148.
• 12. Siciński M., Gozdek T., Bieliński D.M., Szymanowski H., Kleczewska J., Piątkowska A., „Plasma-modified graphene nanoplatelets and multiwalled carbon nanotubes as fillers for advanced rubber composites", IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2015, 87, 012012.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).