Llenwr Gwrth-Heneiddio Biomas Hybrid Newydd ar gyfer Cyfansoddion Rwber Styrene-Biwtadïen Rhan 1
May 27, 2022
Cysylltwchoscar.xiao@wecistanche.comam fwy o wybodaeth
Crynodeb:Defnyddir gwrthocsidyddion fel arfer i ymestyn oes gwasanaeth polymerau oherwydd bod grŵp hydrocsyl ffenolig y strwythur ffenol wedi'i rwystro yn rhy isel. Wedi'i ysbrydoli gan y nodwedd hon, rydym wedi cyflwyno polyphenol te gwyrdd (TP) a gefnogir ar wyneb silica sy'n cynnwys grwpiau hydroxyl ffenolig sylweddol i gael llenwad gwrth-heneiddio biomas newydd (BAF, a ddynodir fel silica-s-TP) i atgyfnerthu a gwella'r gwrth-heneiddio -heneiddio eiddo cyfansoddion rwber. Gwerthuswyd y defnydd o silica-s-TP i wella sefydlogrwydd thermol-ocsidiol a gwrthiant heneiddio golau uwchfioled (UV) rwber styren-biwtadïen (SBR). Gallai'r llenwad gwrth-heneiddio biomas hybrid nid yn unig wasgaru'n unffurf yn y matrics rwber, gan arwain at y priodweddau mecanyddol rhagorol ond hefyd yn gwella priodweddau sefydlogrwydd thermol-ocsidiol a gwrthiant heneiddio UV gyda chynnwys silica-s-TP cynyddol SBR yn amlwg. . Mae'r astudiaeth hon yn darparu strategaeth ysgafn ac ecogyfeillgar i baratoi'r llenwad biomas swyddogaethol, y gellid ei gymhwyso nid yn unig fel llenwad atgyfnerthu ond hefyd fel ychwanegyn gwrth-heneiddio mewn "rwber gwyrdd".
Geiriau allweddol:cyfansoddion rwber; llenwad gwrth-heneiddio; silica; biomas; polyphenol te; thermostabl
1. Rhagymadrodd
Mae heneiddio deunyddiau polymerig yn broblem hanfodol ar gyfer ei gymwysiadau cyfnod hir. Mae heneiddio polymer yn cael ei achosi gan wres, yn enwedig o dan dymheredd uchel am amser hir, gormodedd o ocsigen, cemegau, ac ymbelydredd uwchfioled (UV) [1]. Mae'r amrywiad cysylltiedig yn gwaethygu priodweddau a sefydlogrwydd deunyddiau polymerig ac yn cyfyngu ar eu cymwysiadau i raddau helaeth. Sef, mae heneiddio deunyddiau polymerig yn tueddu i gyflymu'r broses o ddinistrio eiddo'r deunydd, gan arwain at ostyngiad ym mywyd y gwasanaeth a chynnydd yn y defnydd o adnoddau ac, o dan rai amgylchiadau, gall fod yn drychinebus. Enghraifft arbennig o amlwg yw heneiddio teiars rwber. Mae elastomers diene, megis rwber naturiol (NR), rwber biwtadïen (BR), a rwber styrene-biwtadïen, yn elastomers pwysig yn y diwydiant modern [2,3]. Mae'r brif gadwyn o rwber yn cynnwys cadwyni annirlawn a hydrogen allyl, sy'n dueddol o heneiddio thermol-ocsidiol a thorri cadwyn moleciwlaidd [4,5]; heneiddio ocsideiddiol yw'r mwyaf cyffredin [6,7].cistanche แอ ม เว ย์Er mwyn atal heneiddio ocsideiddiol deunydd rwber ac ymestyn ei fywyd gwasanaeth, mae asiantau gwrth-heneiddio wedi'u cymhwyso i atal a dileu'r radicalau rhydd. Fodd bynnag, gall rhai asiantau gwrth-heneiddio masnachol chwarae rhan i raddau, ond mae rhai diffygion sy'n cyfyngu ar eu cymhwysiad, megis effeithlonrwydd gwrthocsidiol gwael, anweddolrwydd, a mudo hawdd. Ar ben hynny, mae'r rhan fwyaf o ocsidyddion yn wenwynig a byddant yn achosi niwed penodol i bobl a'r amgylchedd [8,9]. Felly, mae o arwyddocâd ymchwil penodol i geisio asiantau gwrth-heneiddio naturiol nad ydynt yn wenwynig.
Defnyddir gwrthocsidyddion amin a ffenolig yn gyffredin mewn systemau gwrth-heneiddio rwber [10-13] O'i gymharu â'r gwrthocsidydd amin, mae gwrthocsidyddion ffenolig yn addas ar gyfer cynhyrchion rwber di-liw neu liw golau oherwydd eu nodweddion nad ydynt yn llygru ac nad ydynt yn afliwiad. Fel y gwyddys yn dda, mae cyfansoddion polyphenolic a ffenolig yn bresennol mewn nifer fawr o blanhigion, gan gynnwys te, coffi, llysiau, a ffrwythau anaeddfed. Polyffenolau te yw'r prif gynhwysion sy'n weithredol yn fiolegol mewn te gwyrdd a phrif gydran TPs yw catechins. Mae'r catechins yn cynnwys yn bennaf (-)-epicatechin(EC), (-)-epicatechin gallate(ECG), (-)-epigallocatechin (EGC), a (-)-epigallocatechin gallate (EGCG). Yn ogystal, fel math o fiomas, defnyddir TP yn eang fel gwrthocsidydd [13,14], asiant amddiffynnol UV, meddygaeth gwrth-ganser [15], cyffur gwrthfacterol [16-18], a reducer graphene ocsid oherwydd ei adweithedd uchel amnewid hydrocsyl a radicalau rhydd, a gallu sborion [19]. Roedd Yan et al. polyffenolau te dopio i mewn i gadwyni moleciwlaidd polyaniline fel math newydd o dopant effeithlon a sefydlogwr thermol. O'i gymharu â polyanilin pur, mae dopio TP i'r gadwyn moleciwlaidd o polyanilin yn gwella rhyngweithedd y segmentau cadwyn ac yn hyrwyddo dadleoli electronau [20]. Mae Guo et al. defnyddio cyfansoddion polyphenol te i leihau graphene ocsid i gael y polyphenol te lleihau graphene (TPG). Gan ddefnyddio dull cyfansawdd slyri uniongyrchol, mae'r slyri TPG yn cael ei wasgaru'n unffurf yn y polyethylen clorosulfonedig (CSM) i baratoi cyfansawdd CSM / TPG.faint o cistanche i'w gymrydCanfu'r astudiaeth fod rhyngweithio rhyngwyneb cryf rhwng CSM a TPG, sy'n gwella'n sylweddol briodweddau mecanyddol y deunydd cyfansawdd [19,21]. Yn ogystal, mae Guo et al. wedi defnyddio cyfansoddion polyphenol te fel asiantau lleihau a sefydlogwyr i swyddogaetholi graphene (JPTG), sy'n cael ei baratoi gan adwaith Mannich â graphene ocsid. Mae'r cyfansawdd rwber nitrile / JTPG yn cael ei baratoi gan y dull datrysiad aseton, ac mae priodweddau mecanyddol a dargludedd trydanol y deunydd yn gwella'n fawr [22].
Mae'r llenwad anorganig yn gynhwysyn angenrheidiol ar gyfer cynhyrchion rwber i gryfhau'r matrics rwber a lleihau'r gost. Yn y blynyddoedd diwethaf, mae nifer fawr o astudiaethau wedi nodi y gallai llenwad anorganig wedi'i addasu gan asiant cyplu silane wella gwasgariad llenwad anorganig yn y matrics rwber yn eang [23]. Yn ddiweddar, mae dull newydd o addasu wyneb llenwi anorganig gan yr ychwanegion rwber pwysau moleciwlaidd isel ar ei wyneb wedi'i sefydlu (fel dull effeithiol o gael perfformiad cyfuno ychwanegion llenwi anhyblyg ac ychwanegion rwber [24]. Er enghraifft, mae'r llenyddiaeth yn adrodd bod gall arwynebau llenwi anorganig a addaswyd gan gwrthocsidyddion rwber wireddu gwasgariad homogenaidd y llenwad a gwella'r cyfuniad rhyngwyneb rhwng y rwber a'r llenwad [25]. Fodd bynnag, yn ôl yr ymchwil berthnasol, mae adroddiadau prin ar de silica polyphenol-functionalized.Yn ogystal, nid yw ymchwilwyr wedi adrodd ar effeithiau'r polyphenol te sydd wedi'i angori ar wyneb silica ar briodweddau gwrth-heneiddio ac atgyfnerthu rwber.O ystyried perfformiad atgyfnerthu silica, gall te polyphenol biomas silica swyddogaethol ddarparu gwelliant gwell o'r priodweddau mecanyddol terfynol a gwrthocsidydd effeithiau nanocomposites rwber.
Yn y papur hwn, cyflwynwyd math newydd o silica wedi'i addasu gan TP (silica-s-TP) fel llenwad gwrth-heneiddio biomas, yn lle ychwanegion gwrth-heneiddio organig confensiynol, i'r matrics SBR i wella perfformiad thermo- heneiddio ocsideiddiol a phriodweddau mecanyddol. Astudiwyd yn systematig ddylanwadau llenwi gwrth-heneiddio biomas ar wasgariad, adlyniad rhyngwynebol, priodweddau mecanyddol, ac eiddo gwrth-heneiddio cyfansoddion SBR. Fel y disgwyliwyd, roedd y silica-s-TP yn arddangos atgyfnerthu rwber rhagorol ac eiddo gwrth-heneiddio bod yr asiantau gwrth-heneiddio rwber amine neu ffenolig traddodiadol gyda chynnwys llenwi cyfartal oherwydd manteision cyfunol asiant gwrth-heneiddio llenwi a biomas trwy'r bondio cemegol rhwng silica a TP.beth yw cistancheNodau'r gwaith hwn yw paratoi llenwr biomas hybrid newydd y gellid ei gymhwyso fel math o ychwanegyn gwrth-heneiddio nad yw'n wenwynig gydag eiddo gwrthocsidiol ac atgyfnerthu rhagorol ar gyfer y diwydiant "rwber gwyrdd".
2. Arbrofol
2.1.Deunyddiau
Cynhyrchwyd SBR (1502) gan Sefydliad Cynhyrchion Rwber Guangzhou, Guangzhou, Tsieina. Cafwyd polyphenol te (TP) o Shenzhen Shanghai Bioengineering Co., Ltd., Shenzhen, Tsieina. Prynwyd silica newydd (FINE-SIL 518) ag arwynebedd penodol o 200-220 m²/g gan Huiming Chemical Co., Ltd., Jiangxi, Tsieina. Roedd actifyddion fel asid stearig(SA) ac ocsid sinc (ZnO), cyflymydd N-cyclohexyl benzothiazole-2-sulphenamide (CBS), a sylffwr anhydawdd vulcanization (S) yn gynhyrchion gradd ddiwydiannol ac yn cael eu defnyddio fel y'u derbyniwyd. Roedd dibutyltin dilaurate (DBTDL), ac ethanol absoliwt yn adweithyddion dadansoddol ac fe'u defnyddiwyd fel y'u derbyniwyd.
2.2. Paratoi Llenwr Gwrth-Heneiddio Biomas Hybrid Organig-Anorganig
Dangoswyd llwybr synthesis llenwi gwrth-heneiddio biomas (silica-s-TP) yn Ffigur 1. Paratowyd Silica-s-TP trwy ddull ysgafn ac un cam. 15.0g ychwanegwyd silica at fflasg tri gwddf 500 mL a'i wasgaru mewn ethanol absoliwt 300 ml, ac yna ychwanegwyd 1g TP a sawl diferyn o DBTDL i'r crogiant. Ar ôl ei droi ar 50 gradd am 11 h, caiff y gymysgedd ei hidlo a'i olchi gydag ethanol am 4 gwaith. Yna, cafodd y cynnyrch ei sychu mewn popty gwactod ar 80C i bwysau cyson.
2.3.Paratoi Cyfansoddion SBR/Silica-s-TP
Cymysgwyd cyfansoddion SBR a baratowyd trwy lenwi gwahanol gynnwys silica a llenwyr silica-s-TP ag activator, cyflymydd, a vulcanization ar dymheredd yr ystafell am 10 munud gan felin dwy gofrestr, yn y drefn honno. Rhestrir cydrannau cyfansoddion SBR/silica-s-TP yn Nhabl 1. Enw'r cyfansoddion yw SBR/ST-x, lle mae x yn golygu x phr o silica-s-TP. Yna, cafodd y cyfansoddion parod eu gwasgu'n boeth ar 160 gradd ar gyfer yr amser halltu gorau posibl. Yna, cafodd y samplau eu gwasgu i ddalen 1 mm o drwch ar 160 gradd a'u torri i siâp sbesimen dumbbell A.
2.4.Nodweddiad
Perfformiwyd profion sbectrosgopeg ffotoelectron pelydr-X (XPS) ar Thermo Fisher Scientific ESCALAB250 XiXPS (Thermo Fisher Scientific Company, Waltham, MA, UDA). Cafwyd sbectrosgopeg isgoch trawsnewid pedwar (FTIR) o sbectromedr Bruker Vector 33 FTIR (Bruker Technology Co, Ltd., Beijing, Tsieina) yn yr ystod o 4000 cm-l i 400 cm-1. Cynhaliwyd dadansoddiad thermogravimetrig (TGA) ar NETZSCH TG209F1 (NETZSCH Group, Selb, yr Almaen) o 30 gradd i 800 gradd wrth 10 gradd / mun ac yn yr atmosffer Nz. Cafwyd sbectra amsugno UV-VIS o samplau gyda sbectromedr Lambda 35 (Perkin Elmer, Waltham, MA, UDA), a gwasgarwyd y samplau mewn dŵr deionized. Defnyddiwyd offeryn microsgop electron sganio Merlin (SEM) (ZEISSCo.Ltd., Jena, yr Almaen) i arsylwi morffoleg gwasgariad y llenwad yn wyneb torri asgwrn y matrics rwber. Cynhaliwyd nodweddion vulcanization y cyfansoddion SBR ar rotorau rheometer UR-2030(U-CAN DYNA TEX INC., Taipei, Taiwan).prynu cistanchePerfformiwyd profion rhwygiad a tynnol ar offeryn U-CAN UT-2060 (U-CAN DYNA TEX INC., Taipei, Taiwan) yn unol â safon ISO 37-2005. Mesurwyd dwysedd crosslink y samplau gan y dull chwyddo ecwilibriwm fel yr adroddwyd yn flaenorol [25].bioflavonoidauMesurwyd y dadansoddwr mecanyddol deinamig (DMA) gyda dadansoddwr mecanyddol deinamig TA Q800 (TA Instruments, Shanghai, China) o -80 gradd i 80 gradd wrth 2 radd / mun. Ar gyfer y prawf heneiddio UV, gosodwyd y cyfansoddion SBR mewn peiriant profi heneiddio UV (Dongguan Zhenglan Precision Instruments Co., Ltd., Dongguan, Tsieina) am 1,2, a 3 d ar 50 gradd. Dwysedd ymbelydredd UV oedd 0.83 W/m².
Canfuwyd trawsnewidiad gwydr o gyfansoddion SBR a SBR/silica-s-TP taclus gan NETZSCH DSC204F (NETZSCHGroup, Selb, yr Almaen). Yn gyntaf, roedd y cyfansoddion yn isothermol ar -80 gradd am 5 munud ac yna eu gwresogi i 30 gradd ar gyfradd o 10 gradd /munud o dan lif Nz. Yna, neilltuwyd y paramedrau arbrofol i'r cam cynhwysedd gwres △Cpn a ffracsiwn pwysau'r haen polymer ansymudol Xim [26-28]. △ Cyfrifwyd Cpn a Xim fel a ganlyn:
lle ACpo a △Cp oedd y naid cynhwysedd gwres yn y rhanbarth trawsnewid gwydr o gyfansoddion polymer heb eu llenwi a'u llenwi [29-31]. w oedd ffracsiwn pwysau'r llenwad mewn cyfansoddion rwber.
Mae'r erthygl hon wedi'i thynnu o ble roedd ACpo a △Cp yn naid cynhwysedd gwres yn y rhanbarth trawsnewid gwydr o gyfansoddion polymer heb eu llenwi a'u llenwi [29-31]. w oedd ffracsiwn pwysau'r llenwad mewn cyfansoddion rwber.