Αφηρημένη

Αυτή η μελέτη παρασκεύασε και χαρακτήρισε έναν πολυλειτουργικό πολυμερικό προαγωγέα προσκόλλησης και αντιγηραντική ένωση με βάση το άλας τριαιθανολαμίνης του συμπολυμερούς ακρυλαμιδίου ακρυλικού οξέος (COS) χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία υπέρυθρου μετασχηματισμού Fourier (FTIR). Αξιολογήθηκε ο αντίκτυπος διαφορετικών περιεχομένων COS στις ιδιότητες εφελκυσμού, πρόσφυσης και θερμότητας του σύνθετου υλικού NBR και του σάντουιτς NBR/PET. Τα σύνθετα NBR που περιέχουν COS επέδειξαν καλή διατήρηση των μηχανικών ιδιοτήτων τους με την αύξηση του χρόνου θερμικής γήρανσης, ενώ το σύνθετο χωρίς COS παρουσίασε μείωση στις μηχανικές του ιδιότητες. Η υψηλότερη αντοχή εφελκυσμού (17,5 MPa με τιμή συγκράτησης 0,6 τοις εκατό ) μετά από 7 ημέρες θερμικής γήρανσης καταγράφηκε για το σύνθετο NBR, το οποίο περιέχει 5 phr (μέρη ανά εκατό μέρη καουτσούκ) COS (COS 5 ), σε σύγκριση με το σύνθετο NBR χωρίς COS (COS 0), το οποίο κατέγραψε 15,1 MPa με τιμή διατήρησης -27,4 τοις εκατό . Επιπλέον, το σύνθετο υλικό COS 5 βελτίωσε την αντοχή στο ξεφλούδισμα κατά 16,4 τοις εκατό σε σύγκριση με το COS 0. Τα αποτελέσματα της θερμοβαρυμετρικής ανάλυσης (TGA) υποστήριξαν την αντιθερμική επίδραση της γήρανσης του COS, όπου η τιμή αρχικής θερμοκρασίας αποσύνθεσης (Ti) αυξήθηκε κατά 11,7 και 9,3 βαθμούς, μετά την προσθήκη 5 και 10 phr COS στο σύνθετο NBR, αντίστοιχα. . Επιπλέον, οι υπόλοιπες θερμοβαρυμετρικές παράμετροι που διερευνήθηκαν εμφάνισαν σημαντική αύξηση στις τιμές τους, γεγονός που επιβεβαιώνει τη βελτίωση της θερμικής σταθερότητας του σύνθετου υλικού NBR παρουσία COS. Επίσης, η διαπερατότητα αέρα του σάντουιτς PET/NBR μειώθηκε κατά 80 τοις εκατό μετά η προσθήκη 7,5 phr COS.

Ο γλυκοσίδης του cistanche μπορεί επίσης να αυξήσει τη δραστηριότητα του SOD στους ιστούς της καρδιάς και του ήπατος και να μειώσει σημαντικά την περιεκτικότητα σε λιποφουσκίνη και MDA σε κάθε ιστό, καθαρίζοντας αποτελεσματικά διάφορες δραστικές ρίζες οξυγόνου (OH-, H2O2, κ.λπ.) και προστατεύοντας από βλάβη του DNA προκαλείται από ρίζες ΟΗ. Οι φαινυλαιθανοειδείς γλυκοσίδες του Cistanche έχουν ισχυρή ικανότητα δέσμευσης ελεύθερων ριζών, υψηλότερη αναγωγική ικανότητα από τη βιταμίνη C, βελτιώνουν τη δραστηριότητα του SOD στο εναιώρημα σπέρματος, μειώνουν την περιεκτικότητα σε MDA και έχουν μια ορισμένη προστατευτική δράση στη λειτουργία της σπερματικής μεμβράνης. Οι πολυσακχαρίτες Cistanche μπορούν να ενισχύσουν τη δραστηριότητα των SOD και GSH-Px σε ερυθροκύτταρα και πνευμονικούς ιστούς πειραματικά γηρασμένων ποντικών που προκαλούνται από D-γαλακτόζη, καθώς και να μειώσουν την περιεκτικότητα σε MDA και κολλαγόνο στους πνεύμονες και στο πλάσμα και να αυξήσουν την περιεκτικότητα σε ελαστίνη. ένα καλό αποτέλεσμα σάρωσης στο DPPH, παρατείνει το χρόνο της υποξίας σε γηρασμένα ποντίκια, βελτιώνει τη δραστηριότητα του SOD στον ορό και καθυστερεί τον φυσιολογικό εκφυλισμό του πνεύμονα σε πειραματικά γηρασμένα ποντίκια Με τον κυτταρικό μορφολογικό εκφυλισμό, τα πειράματα έχουν δείξει ότι το Cistanche έχει την καλή αντιοξειδωτική ικανότητα και έχει τη δυνατότητα να είναι φάρμακο για την πρόληψη και τη θεραπεία ασθενειών της γήρανσης του δέρματος. Ταυτόχρονα, η εχινακοσίδη στο Cistanche έχει σημαντική ικανότητα να καθαρίζει τις ελεύθερες ρίζες DPPH και μπορεί να καθαρίζει δραστικά είδη οξυγόνου, να αποτρέπει την αποικοδόμηση του κολλαγόνου που προκαλείται από ελεύθερες ρίζες και επίσης έχει μια καλή επίδραση επιδιόρθωσης στη βλάβη των ανιόντων από τις ελεύθερες ρίζες θυμίνης.

Κάντε κλικ στο Συμπλήρωμα Cistanche Tubulosa

【Για περισσότερες πληροφορίες: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】

Λέξεις-κλειδιάΠρόσφυση · Μηχανικές ιδιότητες · Θερμικές ιδιότητες · Διαπερατότητα αέρα

Εισαγωγή

Το ελαστικό ύφασμα μπορεί να δημιουργηθεί επικαλύπτοντας υφασμάτινο ύφασμα με εμποτισμό, επίστρωση επιφάνειας ή πλαστικοποίηση. Η πιο δημοφιλής μέθοδος επιφανειακής επίστρωσης είναι η επάλειψη ενός παχύρρευστου ρευστού από μίγμα καουτσούκ (ζύμη) [1]. Η βελτίωση της πρόσφυσης μεταξύ του υφάσματος ή των ινών και της πολυμερούς μήτρας επιτυγχάνεται συνήθως μέσω φυσικής ή χημικής τροποποίησης της επιφάνειας του υφάσματος ή προσθήκης προαγωγέων πρόσφυσης [2]. Έχουν γίνει αρκετές προσπάθειες για να ενισχυθεί η πρόσφυση μεταξύ υφασμάτινου υφάσματος και καουτσούκ. Ο Doganci [3] ερεύνησε την επίδραση του γλυκιδυλο-πολυεδρικού ολιγομερούς σιλσεσκιοξανίου (GPOSS) στις ιδιότητες πρόσφυσης μεταξύ του κορδονιού PET και του καουτσούκ (φυσικό καουτσούκ μίγμα καουτσούκ στυρενίου βουταδιενίου). Διαπιστώθηκε ότι η αντοχή σε εφελκυσμό δεν άλλαξε σημαντικά ενώ η αντοχή πρόσφυσης βελτιώθηκε με την υψηλότερη αντοχή πρόσφυσης που ελήφθη στο 1 τοις εκατό του GPOSS. Οι Zhang et al. [4] βελτίωσε την πρόσφυση του υφάσματος από πολυ(m-αραμίδιο) σε καουτσούκ σιλικόνης χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό παράγοντα σύζευξης σιλανίου και επεξεργασία επιφάνειας πλάσματος N2. Η ένωση σιλανίου έδρασε ως συνδετικός παράγοντας μεταξύ υφάσματος και καουτσούκ μέσω της αντίδρασης εμβολιασμού και στις δύο επιφάνειες. Ο Subramanian και ο Nando [5] χρησιμοποίησαν το σύστημα ξηρής σύνδεσης, το οποίο περιλαμβάνει ρεσορκινόλη, πυρίτιο και εξαμεθυλενοτετραμίνη για να βελτιώσουν την πρόσφυση μεταξύ του καουτσούκ πολυχλωροπρενίου και των κορδονιών πολυβινυλικής αλκοόλης και του υφαντού υφάσματος. Η αλλαγή στην ποσότητα κάθε συστατικού είχε σημαντική επίδραση στην πρόσφυση μεταξύ καουτσούκ και κορδονιών ή υφασμάτων. Το καουτσούκ ακρυλονιτριλίου βουταδιενίου (NBR) ανήκει στην οικογένεια του ακόρεστου καουτσούκ. Το NBR παράγεται από τον συμπολυμερισμό μονομερών ακρυλονιτριλίου και βουταδιενίου. Το NBR έχει ευρείες εφαρμογές στην αυτοκινητοβιομηχανία, όπως στεγανοποιήσεις αντίστασης λαδιού και καυσίμου, δεξαμενές, εύκαμπτοι σωλήνες, δακτύλιοι κ.λπ. Καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε ακρυλονιτρίλιο, αυξάνεται η αντίσταση του NBR στο καύσιμο και το λάδι [6]. Το ύφασμα PET, συστατικό των υπό διερεύνηση σύνθετων υλικών, έχει κακή συμβατότητα λόγω της χημικής δομής της αδρανούς επιφάνειας και της ανάγκης περαιτέρω τροποποίησης της επιφάνειας ή της προσθήκης προαγωγέα πρόσφυσης για τη βελτίωση της πρόσφυσής του με διαφορετικές πολυμερείς ενώσεις [7]. Το τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο (PET) χρησιμοποιήθηκε ως ενισχυτικό για το φυσικό καουτσούκ [8] και το καουτσούκ από στυρένιο βουταδιένιο [9] όπου παρουσίαζε κακή πρόσφυση με αυτά απουσία προαγωγέα πρόσφυσης ή περαιτέρω τροποποιήσεων. Η πρόσφυση μεταξύ NBR και πολικών υφασμάτων, συμπεριλαμβανομένου του PET, είναι ασθενής [2, 7, 10, 11]. Έχουν γίνει πολλές προσπάθειες για τη βελτίωση της πρόσφυσης του NBR σε ίνες PET ή ύφασμα με βάση τη χημική αντίδραση με το NBR -C=C- [2]. Jincheng et al. [7] ερεύνησε την επίδραση δύο διαφορετικών συστημάτων προώθησης της πρόσφυσης για τη βελτίωση της πρόσφυσης μεταξύ των κορδονιών NBR και PET. Όπου το σύστημα που έχει υποστεί επεξεργασία με ένυδρη πυριτία-ρεσορκινόλη-εξαμεθοξυμεθυλ-μελαμίνη (HRH) έδειξε μεγαλύτερη βελτίωση στην πρόσφυση μεταξύ των κορδονιών NBR και PET από το σύστημα που έχει υποστεί επεξεργασία με ρεσορκινόλη-φορμαλδεΰδη-λάτεξ (RFL). Οι Razavizadeh και Jamshidi [2] βελτίωσαν την πρόσφυση μεταξύ των ινών NBR και PET μέσω καρβοξυλίωσης της επιφάνειας του υφάσματος PET χρησιμοποιώντας υπεριώδη ακτινοβολία (UV). Διαπιστώθηκε ότι η βελτίωση στη σύνδεση μεταξύ NBR και PET οφείλεται στο σχηματισμό ομοιοπολικών δεσμών στη διεπιφάνεια καουτσούκ/υφάσματος. Οι Han et al. [12] χρησιμοποίησε τιτανικό για να βελτιώσει τις ιδιότητες πρόσφυσης μεταξύ του καουτσούκ σιλικόνης και του πολυεστερικού υφάσματος. Η σκληρότητα και η αντοχή σε εφελκυσμό του σύνθετου υλικού από καουτσούκ σιλικόνης μειώθηκαν σταδιακά καθώς αυξανόταν η περιεκτικότητα σε τιτανικό, ενώ η δύναμη αποκόλλησης αυξήθηκε σε συγκέντρωση τιτανικού άλατος 0,2 τοις εκατό.

Η παρουσία ακορέστου εντός της ελαστικής μήτρας προκαλεί αστάθεια και επακόλουθη υποβάθμιση όταν υποβάλλεται σε θερμική ή οξειδωτική γήρανση που οδηγεί στη διάσπαση των ελαστικών αλυσίδων και στο σχηματισμό ομάδων που περιέχουν οξυγόνο ή πρόσθετων σταυροδεσμών εντός της ελαστικής μήτρας [13]. Αυτή η υποβάθμιση θα προκαλέσει μια δραματική πτώση στις φυσικές, χημικές και μηχανικές ιδιότητες του σύνθετου καουτσούκ, η οποία αντανακλάται αρνητικά στη διάρκεια ζωής του [14, 15]. Για να καθυστερήσει η διαδικασία αποδόμησης του ακόρεστου καουτσούκ, ενσωματώνονται χημικά αντιοξειδωτικά, όπως ενώσεις αμιδίου για να ενισχύσουν τη θερμική σταθερότητα του καουτσούκ [16]. Όπως αναφέραμε παραπάνω, το NBR είναι ένα μέλος της οικογένειας του ακόρεστου καουτσούκ, και ως εκ τούτου, ένας αντιγηραντικός παράγοντας θα πρέπει να προστεθεί στους τύπους του για να καθυστερήσει τη διαδικασία αποικοδόμησης και να αυξήσει τη διάρκεια ζωής.

Jovanović et al. [17] μελέτησε την επίδραση διαφορετικών αντιγηραντικών παραγόντων στα σύνθετα NBR/οξείδιο του σιδήρου/διμεθακρυλικό ψευδάργυρο και διαπίστωσε ότι όλοι οι αντιγηραντικοί παράγοντες βλάπτουν την πυκνότητα των σταυροειδών δεσμών και τις μηχανικές ιδιότητες του σύνθετου υλικού NBR. Το καλύτερο προστατευτικό αποτέλεσμα στους 100 βαθμούς παρείχε η διαρυλ-π-φαινυλενοδιαμίνη (DAPD) ενώ το καλύτερο αντιοξειδωτικό στους 120 βαθμούς ήταν η διφαινυλαμίνη (DPA). Οι Zhong et al. [18] τροποποίησε το οξείδιο του γραφενίου (GO) με έναν αντιγηραντικό παράγοντα p-phenylenediamine (PPD) και το χρησιμοποίησε για να βελτιώσει τη θερμική σταθερότητα του NBR. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η θερμοοξειδωτική σταθερότητα της ελαστικής μήτρας αυξήθηκε προφανώς μετά την εισαγωγή του GO-PPD. Οι μικρές αντιγηραντικές ενώσεις μπορούν να χαθούν μέσω της διάχυσης στην επιφάνεια του σύνθετου υλικού, που ακολουθείται από εξάτμιση ή διάλυση σε κατάλληλο διαλύτη. Για να αποφευχθεί η απώλεια αντιγηραντικών μορίων, χρησιμοποιήθηκαν μακρομοριακά ή πολυμερή μόρια αντιγήρανσης [19].

Αυτή η μελέτη παρασκεύασε και χαρακτήρισε έναν πολυλειτουργικό πολυμερικό προαγωγέα προσκόλλησης και αντιγηραντική ένωση με βάση το άλας τριαιθανολαμίνης του συμπολυμερούς ακρυλαμιδίου ακρυλικού οξέος (COS) χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία υπέρυθρου μετασχηματισμού Fourier (FTIR). Διερευνήθηκε η επίδραση του COS στην πρόσφυση μεταξύ NBR και PET υφάσματος και οι ιδιότητες εφελκυσμού του σύνθετου NBR. Επιπλέον, το COS χρησιμοποιήθηκε για τη βελτίωση της θερμοοξειδωτικής σταθερότητας του σύνθετου υλικού NBR. Αξιολογήθηκε η επίδραση της θερμικής γήρανσης στον εφελκυσμό του σύνθετου υλικού NBR και στις ιδιότητες πρόσφυσης του σάντουιτς PET/NBR που περιέχει διαφορετικές περιεκτικότητες σε COS. Επίσης, διερευνήθηκαν η θερμοβαρυμετρική ανάλυση (TGA) και η διαπερατότητα του αέρα.

Πειραματικός

Υλικά

Το καουτσούκ ακρυλονιτριλίου βουταδιενίου (NBR) με την εμπορική ονομασία KRYNAC® 2850 F αγοράστηκε από την Zeon Advanced Polymix, Ταϊλάνδη, όπου η περιεκτικότητα σε ακρυλονιτρίλιο είναι 27,5 wt. τοις εκατό, πυκνότητα 0,97 g/cm3 και ιξώδες Mooney ML (1 συν 4) 100 βαθμοί 48. Ακρυλαμίδιο (AAm), μονομερή ακρυλικού οξέος (AA) με καθαρότητα 99 τοις εκατό, υπερθειικό αμμώνιο (APS), 98 τοις εκατό και τριαιθανολαμίνη (TEA), το 98 τοις εκατό ελήφθη από την εταιρεία Merck, Γερμανία. Το πολυεστερικό ύφασμα ελήφθη από τη Misr Helwan for Textiles, Αίγυπτος. Μαύρος άνθρακας (N220) με εμβαδόν εξωτερικής επιφάνειας (STSA), m2 /g 106 m2 /g παρέχεται από την Alexandria Carbon Black, Αίγυπτος. Η εξαμεθυλενοτετραμίνη (HMT) με καθαρότητα 99 τοις εκατό αγοράστηκε από την Alfa Aesar, Γερμανία. Άλλα χημικά παρασχέθηκαν από την El-Gomhouria For Trading Chemicals, Αίγυπτος.

Προετοιμασία ΚΟΣ

Σε τρίλαιμη φιάλη 500 mL με συμπυκνωτή, γυάλινο θερμόμετρο και είσοδο αερίου N2, παρασκευάστηκε το COS. Η φιάλη γεμίστηκε με 90 g απεσταγμένου νερού και ρυθμίστηκε σε θερμοκρασία 90 βαθμών. Ο ρυθμός ανάδευσης ρυθμίστηκε στις 250 rpm. 30 g AAm διαλύθηκαν σε 30 g απεσταγμένου νερού και αναμίχθηκαν με 30 g ΑΑ. Το διάλυμα εκκινητή παρασκευάστηκε με διάλυση 1,2 g APS σε 18,8 g απεσταγμένου νερού, το οποίο προστέθηκε ταυτόχρονα σε 3 ώρες με διάλυμα μονομερούς μετά από καθαρισμό με αέριο άζωτο για να απομακρυνθεί το διαλυμένο οξυγόνο. Για να επιτευχθεί πλήρης μετατροπή μονομερούς, τα περιεχόμενα της φιάλης διατηρήθηκαν στους 90 βαθμούς για δύο ώρες. Μετά από ψύξη σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, τα περιεχόμενα της φιάλης εξουδετερώθηκαν πλήρως με τριαιθανολαμίνη μέχρι ρΗ 7. Το προϊόν ξηράνθηκε στους 105 βαθμούς για 24 ώρες για να απομακρυνθεί όλο το νερό, αποδίδοντας ένα υλικό υψηλού ιξώδους. Η δομή του COS επιβεβαιώθηκε χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία υπερύθρου μετασχηματισμού Fourier (FTIR) φασματοφωτόμετρο Nicolet 380, Thermo Scientific, Waltham USA.

Ανάμιξη καουτσούκ και προετοιμασία σάντουιτς υφάσματος-καουτσούκ

Σε εργαστηριακό μύλο δύο κυλίνδρων (152 mm-330 mm) με λόγο τριβής 1:1,4, το NBR και άλλα συστατικά αναμειγνύονται σε θερμοκρασία δωματίου. Πριν από την προσθήκη του πληρωτικού και άλλων συστατικών που αναφέρονται στον Πίνακα 1, το NBR μασώθηκε για 10 λεπτό. Η αιθάλη προστέθηκε μέσα σε 4 λεπτά ενώ τα άλλα συστατικά προστέθηκαν σχεδόν μέσα σε 5 λεπτά. Το συνολικό μείγμα, μετά την πλήρη προσθήκη όλων των συστατικών, υποβλήθηκε σε περαιτέρω μάσηση για 3 λεπτά. Οι διαφορετικές ρεομετρικές παράμετροι, δηλαδή ο χρόνος σκλήρυνσης (t90), ο χρόνος καύσης (ts2), η ελάχιστη ροπή (ML) και η μέγιστη ροπή (MH), προσδιορίστηκαν χρησιμοποιώντας το Rheometer MDR 2000, Alpha Technologies, UK. Η ροπή δέλτα (ΔΜ) υπολογίστηκε αφαιρώντας το ML από το MH. Η ζύμη παρασκευάστηκε βυθίζοντας μικρά κομμάτια από κάθε μείγμα σε τολουόλιο (η αναλογία ήταν 1 μέρος μίγματος καουτσούκ: 1,5 μέρος τολουολίου και στη συνέχεια αφέθηκε να φουσκώσει για 72 ώρες. Το διογκωμένο λάστιχο αναδεύτηκε με το χέρι κάθε 24 ώρες. Το σάντουιτς από καουτσούκ από ύφασμα Πάχος 0,7±0,1 mm λήφθηκε απλώνοντας ένα στρώμα ζύμης στο ύφασμα χρησιμοποιώντας ένα εφαρμοστή μεμβράνης.Το ύφασμα επικαλυμμένο με καουτσούκ διπλώθηκε για να σχηματίσει ένα σάντουιτς από ύφασμα-καουτσούκ, στη συνέχεια τυλίχτηκε γύρω από το μεταλλικό τύμπανο και καλύφθηκε με βαμβακερά ρούχα για να αποφευχθεί στρέβλωση κατά τη διάρκεια της διαδικασίας βουλκανισμού Η διαδικασία σκλήρυνσης έλαβε χώρα σε φούρνο με κυκλοφορία αέρα στους 155 βαθμούς Τα βουλκανισμένα φύλλα παρασκευάστηκαν με χύτευση συμπίεσης σε ηλεκτρικά θερμαινόμενη πρέσα στους 155 βαθμούς υπό πίεση 150 kg/cm2.

Μηχανικές μετρήσεις

Οι ιδιότητες εφελκυσμού μετρήθηκαν σύμφωνα με το ASTM D{{0}}. Πέντε δείγματα σε σχήμα κουδουνιού από κάθε δείγμα μετρήθηκαν χρησιμοποιώντας μια μηχανή δοκιμής εφελκυσμού γενικής χρήσης (Zwick Z{010, Γερμανία) με ταχύτητα σταυρού 500 mm/min. Η αντοχή πρόσφυσης μετρήθηκε σύμφωνα με το ASTM D 413–17 με ταχύτητα σταυροειδούς κεφαλής 50 mm/min χρησιμοποιώντας τη μηχανή δοκιμής εφελκυσμού γενικής χρήσης. Πέντε επίπεδες λωρίδες με πλάτος, μήκος και πάχος 25 συν 3,−0 mm, 12±0,5 cm και 0,7±0,1 mm, αντίστοιχα. Τα μέρη του ενός άκρου των δειγμάτων διαχωρίστηκαν με το χέρι σε επαρκή απόσταση ώστε να επιτρέπεται η προσάρτηση των διαχωρισμένων άκρων στις λαβές της μηχανής δοκιμής εφελκυσμού. Ο διαχωρισμός των στρώσεων δείγματος έγινε σε γωνία περίπου 180 μοιρών.

Η θερμική παλαίωση έγινε, σύμφωνα με το ASTM D573-19, σε φούρνο σε θερμοκρασία 70 βαθμών για 7 ημέρες. Σε διαφορετικούς χρόνους γήρανσης (1, 3 και 7 ημέρες) ελήφθησαν πέντε δείγματα και δοκιμάστηκαν. Η παρακράτηση στο ακίνητο μπορεί να υπολογιστεί ως εξής:

όπου Pa και Pb είναι η ιδιότητα που μετράται μετά και πριν από τη γήρανση, αντίστοιχα.

Θερμοβαρυμετρική Ανάλυση (TGA)

Η επίδραση του COS στη θερμική σταθερότητα του σύνθετου NBR πραγματοποιήθηκε με την TGA-60 Shimadzu Company, Ιαπωνία. 5 mg όλων των δειγμάτων θερμάνθηκαν από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος στους 600 βαθμούς με ρυθμό 10 βαθμών/λεπτό υπό αέριο Ν2 με ρυθμό ροής 30 ml/min.

Μετρήσεις διαπερατότητας αέρα

Η διαπερατότητα αέρα μέσω του επικαλυμμένου υφάσματος διαστάσεων 50*50*0,7 mm μετρήθηκε με χρήση Ηλεκτρονικού Ελεγκτή Διαπερατότητας Αέρα (SDL 021A). Οι τιμές διαπερατότητας αέρα εκφράστηκαν σε cm3/s/cm2. Η δοκιμή διεξήχθη σε πίεση 999 Pa. Η μέτρηση της διαπερατότητας αέρα πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με το ASTM D737. Τα αποτελέσματα που αναφέρονται εδώ είναι ο μέσος όρος των πέντε μετρήσεων για κάθε δείγμα.

Αποτελέσματα και συζήτηση

Χαρακτηρισμός πολυ (AAc-co-AAm)/TEA (COS)

Είναι καλά κατανοητό ότι το πολυακρυλικό (PAA) έχει ομάδες καρβοξυλικού οξέος, οι οποίες θα μπορούσαν να αναπτύξουν διαφορετικές διαμοριακές αλληλεπιδράσεις όπως ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις, δεσμούς υδρογόνου και αλληλεπιδράσεις ιόντων διπόλου με άλλα πολυμερή και επιφανειοδραστικά. Πολλές έρευνες έχουν δείξει ότι υπάρχουν ισχυρές αλληλεπιδράσεις του ΡΑΑ με άλλα πολυμερή και τασιενεργά σε υδατικά διαλύματα. Υπάρχουν μεγάλες δυνατότητες για τη χρήση αυτών των αλληλεπιδράσεων σε διαφορετικές πολυμερικές βιομηχανικές εφαρμογές. Οι διαμοριακές αλληλεπιδράσεις επηρεάζουν τη δόνηση των ομάδων σε τμήματα πολυμερούς, αυτές οι πληροφορίες μπορούν να ληφθούν με ανάλυση FTIR. Το σχήμα 1 δείχνει τα φάσματα FTIR του πολυ (AA-co-AAm) και του πολυ (AA-co-AAm)/TEA (COS). Το φάσμα FTIR του πολυ (AA-co-AAm) επιβεβαιώνει το σχηματισμό ενός συμπολυμερούς ακρυλικού οξέος και ακρυλαμιδίου, όπως είναι εμφανές από ζώνες που εμφανίστηκαν στα 3160 και 3310 cm−1 που υποδηλώνουν την τάνυση N–H της μονάδας ακρυλαμιδίου και του O– H τάνυση ακρυλικής μονάδας αντίστοιχα. Ασύμμετρη και συμμετρική διάταση του C–H βρίσκονται στα 2980 και 2820 cm1, αντίστοιχα. Η δόνηση τάνυσης καρβονυλίου δίνει μια κορυφή στα 1660 και 1690 cm−1, και δεν βρέθηκε χαρακτηριστική κορυφή δόνησης τάνυσης C=C [20]. Η αντίδραση του TEA με το πολυ (AA-co-AAm) επιβεβαιώνεται στο φάσμα FTIR του COS, ενώ η ζώνη που εμφανίστηκε στα 3410 cm−1 υποδηλώνει το τέντωμα O–H. Ασύμμετρη και συμμετρική διάταση του C–H βρίσκονται στα 2980 και 2820 cm1, αντίστοιχα. Οι χαρακτηριστικές κορυφές του τεντώματος C=O εμφανίζονται στα 1590 και 1690 cm−1. Συμμετρική και ασύμμετρη διάταση του COO− βρίσκονται στα 1380 cm-1 και 1410 cm−1, αντίστοιχα στο φάσμα poly(AA-co-AAm) και στα 1360 και 1420 cm-1 στο φάσμα COS . Αυτά τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι οι καρβοξυλικές ομάδες του PAA σχηματίζουν δεσμούς υδρογόνου με το NH2 στη μονάδα ακρυλαμιδίου του συμπολυμερούς και αυτό διασπάται σε COO -, το οποίο συμπλέκεται με το TEA [21, 22].

Ρεομετρικές ιδιότητες και πυκνότητα σταυροδεσμών

Ο Πίνακας 2 δείχνει την επίδραση διαφορετικών περιεχομένων COS στις ρεομετρικές ιδιότητες των σύνθετων υλικών NBR. Μπορεί να φανεί ότι η διαφορά μεταξύ της ελάχιστης ροπής (ML) και της μέγιστης ροπής (MH), η οποία εκφράζεται με ΔM, μειώθηκε σταδιακά με την αύξηση του COS εντός του σύνθετου NBR. Αυτό δείχνει ότι η ακαμψία του σύνθετου καουτσούκ μειώθηκε καθώς αυξήθηκε η περιεκτικότητα σε COS. Η τιμή του ΔM εξαρτάται άμεσα από την αντίδραση διασύνδεσης, όπου η τιμή ΔM αυξάνεται με την αύξηση της πυκνότητας σταυροσύνδεσης [23]. Η μείωση του ΔM με την αύξηση της συγκέντρωσης COS εντός του σύνθετου αποδίδεται στην πυκνότητα σταυροσύνδεσης του σύνθετου υλικού που μειώνεται σταδιακά με την αύξηση του περιεχομένου COS, όπου μειώθηκε από 71,89*10 −5 g−1. mol για COS0 έως 57,47*1{{50}} −5 g−1.mol για COS10, όπως υποδεικνύεται στον Πίνακα 3 [24]. Επιπλέον, ο Πίνακας 2 έδειξε ότι η προσθήκη COS στο σύνθετο NBR επιτάχυνε τη διαδικασία βουλκανισμού όπως υποδεικνύεται από τη μείωση του χρόνου καύσης (ts2), του βέλτιστου χρόνου σκλήρυνσης (t90) και του δείκτη ρυθμού σκλήρυνσης [CRI=100/ (t90-ts2)]. Nakason et al. [25] διαπίστωσε ότι η προσθήκη πληρωτικών που περιέχουν ομάδες υδροξυλίου στη δομή τους στο σύνθετο καουτσούκ μπορεί να επιταχύνει τη διαδικασία βουλκανισμού. Παρόμοιο αποτέλεσμα είχαμε και στην περίπτωσή μας, όπου η επιταχυντική δράση του COS μπορεί να αποδοθεί στην παρουσία πολλών υδροξυλομάδων στη δομή του. Ο Πίνακας 3 έδειξε ότι, η πυκνότητα σταυροδεσμών του σύνθετου υλικού NBR μειώθηκε από 71,89 *10 −5 g−1.mol για το σύνθετο COS 0 σε 63,5310 −5 g−1.mol μετά την προσθήκη 2,5 phr COS. Η πυκνότητα συνέχισε να μειώνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε COS εντός του σύνθετου NBR. Επιπλέον, το NBR είναι ακόρεστο, επομένως, είναι ιδιαίτερα ευαίσθητο στη διαδικασία αποικοδόμησης όταν εκτίθεται σε θερμοοξειδωτική γήρανση που οδηγεί στο σπάσιμο των πολυμερών αλυσίδων. Το σπάσιμο των πολυμερών αλυσίδων συμβαίνει μέσω αλυσιδωτών αντιδράσεων ελεύθερων ριζών που παράγουν ομάδες που περιέχουν οξυγόνο όπως καρβοξυλικά οξέα, κετόνες, αλδεΰδες και εποξείδια [13]. Αυτή η διαδικασία αποικοδόμησης επιδεινώνει τις φυσικομηχανικές ιδιότητες του σύνθετου ελαστικού. Χημικά αντιοξειδωτικά προστίθενται συχνά στα ελαστομερή διενίου για να δεσμεύουν τις ελεύθερες ρίζες και να επιβραδύνουν τη διαδικασία γήρανσης. Αυτά τα αντιοξειδωτικά μπορούν να αυξήσουν σημαντικά τη θερμοοξειδωτική σταθερότητα του καουτσούκ [26, 27]. Οι μικρές αντιγηραντικές ενώσεις μπορούν να χαθούν μέσω της διάχυσης στην επιφάνεια του σύνθετου υλικού, που ακολουθείται από την εξάτμιση. Διαλυτό αντιοξειδωτικό, μπορεί να διαλυθεί σε κατάλληλο διαλύτη όταν το σύνθετο έρχεται σε επαφή με αυτό [28]. Για να αποφευχθεί η απώλεια αντιγηραντικών μορίων, χρησιμοποιήθηκαν μακρομοριακά ή πολυμερή μόρια αντιγήρανσης [19]. Πολλές πολυμερικές αντιγηραντικές ενώσεις με βάση το ακρυλαμίδιο χρησιμοποιήθηκαν για τη βελτίωση των ιδιοτήτων γήρανσης διαφορετικών πολυμερών [29, 30]. Η αποτελεσματικότητα κατά της γήρανσης μπορεί να αξιολογηθεί μέσω της διατήρησης στις μηχανικές ιδιότητες του σύνθετου υλικού που περιέχει την αντιγηραντική ένωση [31]. Ο Πίνακας 3 έδειξε επίσης τη δράση κατά της θερμικής γήρανσης του COS, όπου η πυκνότητα διασταύρωσης εντός του σύνθετου υλικού COS 0 μειώθηκε δραματικά με την αύξηση του χρόνου γήρανσης, ενώ τα σύνθετα που περιέχουν COS παρουσίασαν καλή αντοχή στη θερμική γήρανση, όπως φαίνεται από την αύξηση του πυκνότητα σταυροδεσμών με την αύξηση του χρόνου γήρανσης. Η πυκνότητα διασταύρωσης μειώθηκε από 71,89*10 −5 g−1.mol για COS 0 σε 54,10 *10 −5 g−1.mol με τιμή συγκράτησης -24.74 τοις εκατό μετά από γήρανση στους 70 βαθμούς για 7 ημέρες Οπως αναφερεται. Το COS 7.5 έδωσε την υψηλότερη τιμή πυκνότητας σταυροσύνδεσης 72,80 *10 −5 g−1.mol με τιμή συγκράτησης 22,93 τοις εκατό. Η διατήρηση στην τιμή πυκνότητας σταυροσύνδεσης αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε COS έως 7,5 phr και στη συνέχεια μειώνεται όπου κατέγραψε τιμή διατήρησης 13,14 τοις εκατό για το COS 10 μετά από 7 ημέρες γήρανσης, όπως φαίνεται στο Σχ. 2.

Ιδιότητες εφελκυσμού

Οι ιδιότητες εφελκυσμού των σύνθετων υλικών NBR συμπεριλαμβανομένων διαφορετικών περιεχομένων COS παρουσιάζονται στο Σχ. 3. Μπορεί να φανεί ότι η αντοχή εφελκυσμού του σύνθετου υλικού NBR μειώθηκε σταδιακά με την αύξηση της περιεκτικότητας σε COS. Η αντοχή σε εφελκυσμό μειώθηκε κατά 11,1 τοις εκατό μετά την προσθήκη 2,5 phr COS και έφτασε το 18,8 τοις εκατό μετά την προσθήκη 10 phr, σε σύγκριση με το COS 0. Η μείωση της αντοχής σε εφελκυσμό μπορεί να αποδοθεί στη μείωση της πυκνότητας σταυροδεσμών με την αύξηση του COS εντός του σύνθετου υλικού. Η άμεση επίδραση της πυκνότητας σταυροειδούς σύνδεσης μέσα σε ένα πολυμερές σύνθετο υλικό στις μηχανικές του ιδιότητες έχει συζητηθεί εκτενώς στην προηγούμενη βιβλιογραφία, όπου οι μηχανικές ιδιότητες όπως η αντοχή εφελκυσμού, ο συντελεστής ελαστικότητας και οι ιδιότητες σκληρότητας αυξάνονται ενώ η επιμήκυνση κατά τη θραύση μειώνεται με την αύξηση της πυκνότητας σταυροδεσμών [32-35 ]. Παρόμοια αποτελέσματα λήφθηκαν εδώ, όπου η αντοχή σε εφελκυσμό μειώθηκε καθώς μειώθηκε η πυκνότητα σταυροδεσμών του σύνθετου υλικού NBR. Πραγματοποιήθηκε μια δοκιμή επιταχυνόμενης θερμοοξειδωτικής γήρανσης για την αξιολόγηση της αντοχής στη θερμοοξειδωτική γήρανση των σύνθετων υλικών NBR με και χωρίς COS. Επιπλέον, με την αύξηση του χρόνου γήρανσης, η πυκνότητα σταυροειδών συνδέσμων εντός του COS 0 μειώθηκε ως αποτέλεσμα της θερμικής υποβάθμισης, και κατά συνέπεια, η αντοχή σε εφελκυσμό του COS 0 μειώθηκε απότομα με την επέκταση του χρόνου γήρανσης. Η αντίσταση στη θερμική οξειδωτική γήρανση του COS μπορεί να οφείλεται στην ικανότητα των ομάδων αμιδίου και υδροξυλίου να παρέχουν το πρωτόνιό τους να αντιδρά με τις ρίζες οξυγόνου και υδρογονάνθρακα και κατά συνέπεια να καθυστερεί τη θερμική αποικοδόμηση του σύνθετου υλικού NBR [36, 37]. Μπορεί να φανεί ότι οι τιμές συγκράτησης της αντοχής σε εφελκυσμό για το COS 0 ήταν -7.2, {{20}}.5 και -27.4 μετά την έκθεση για γήρανση για 1, 3 και 7 ημέρες, αντίστοιχα, όπως φαίνεται στο Σχ. 3Α. Τα σύνθετα υλικά NBR που περιέχουν COS παρουσίασαν μεγαλύτερη αντοχή στη διαδικασία γήρανσης. Επιπλέον, η τιμή συγκράτησης στην αντοχή εφελκυσμού αυξήθηκε με την αύξηση της περιεκτικότητας σε COS στο σύνθετο υλικό NBR, όπου οι τιμές συγκράτησης στην αντοχή εφελκυσμού των COS 2.5, COS 5, COS 7.5 και COS 10 μετά από 7 ημέρες παλαίωσης ήταν -8.6 τοις εκατό, -1.7 τοις εκατό, 0.6 τοις εκατό και 1,2 τοις εκατό, αντίστοιχα. Μετά από 7 ημέρες επιταχυνόμενης γήρανσης, οι τιμές αντοχής σε εφελκυσμό των σύνθετων υλικών που περιέχουν NBR ήταν υψηλότερες από αυτές του COS 0, όπου οι τιμές αντοχής σε εφελκυσμό ήταν 15,1, 16,9, 17,1, 16,8 και 17,1 MPa για το COS {{68} }, COS 2.5, COS 5, COS 7.5 και COS 10, αντίστοιχα. Η επίδραση του περιεχομένου COS και του χρόνου γήρανσης στην επιμήκυνση του σύνθετου NBR κατά τη θραύση φαίνεται στο Σχ. 3Β. Μπορεί να φανεί ότι η επιμήκυνση στο σπάσιμο μειώθηκε ελαφρώς καθώς η περιεκτικότητα σε COS αυξήθηκε εντός του σύνθετου NBR. Επιπλέον, το σύνθετο COS 0 έδειξε σημαντική μείωση στην επιμήκυνση κατά την τιμή θραύσης με την αύξηση του χρόνου παλαίωσης, με μείωση 32,4 τοις εκατό σε σύγκριση με το μη παλαιωμένο σύνθετο COS {{1{03}}. Οι τιμές επιμήκυνσης στο σπάσιμο μετά από 7 ημέρες γήρανσης για COS 0, COS 2,5, COS 5, COS 7,5 και COS 10 ήταν 425,9,515,1, 515,2, 530,3 και 535,1 τοις εκατό με τιμές διατήρησης {{8 }}.4, -17.2, -16.6, -13.8 και -10.8 τοις εκατό, αντίστοιχα. Ο συντελεστής ελαστικότητας αυξάνεται καθώς αυξάνεται η ακαμψία και η πυκνότητα των σταυροδεσμών εντός του σύνθετου υλικού [38, 39]. Όπως υποδεικνύεται στο Σχ. 3Γ, ο συντελεστής ελαστικότητας του COS 0 μειώθηκε όσο αυξανόταν ο χρόνος γήρανσης ενώ η απώλεια του συντελεστή ελαστικότητας του COS0 ήταν 4,9, -9,0 και -14,6 τοις εκατό μετά τη γήρανση χρόνο 1, 3 και 7 ημερών. Αυτό θα μπορούσε να αποδοθεί στη θερμική αποικοδόμηση των πολυμερών αλυσίδων που προκαλείται από τη θερμική γήρανση, η οποία βλάπτει την πυκνότητα των σταυροδεσμών και επομένως το μέτρο ελαστικότητας [33, 35]. Η διατήρηση του συντελεστή ελαστικότητας για τα σύνθετα NBR που περιέχουν COS ως αντιγηραντικό παράγοντα ήταν υψηλότερη από αυτή του σύνθετου υλικού COS 0. Τα σύνθετα υλικά NBR που περιέχουν COS είχαν υψηλότερη τιμή συγκράτησης σε όλες τις ιδιότητες εφελκυσμού μετά τη γήρανση και εμφάνισαν υψηλότερες ιδιότητες εφελκυσμού σε σύγκριση με το COS 0 μετά από γήρανση για 7 ημέρες, γεγονός που επιβεβαιώνει την υψηλή απόδοση του COS ως αντιθερμικής γήρανσης.

【Για περισσότερες πληροφορίες: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】