การประยุกต์วัสดุผงนาโน 7 ประเภทในยางซิลิโคนเหลว

ยางซิลิโคนเหลวส่วนใหญ่ประกอบด้วยพอลิเมอร์พื้นฐาน สารเสริมแรง สารเชื่อมขวาง และสารช่วยต่าง ๆ ในสัดส่วนที่แน่นอนเพื่อเตรียมยางฐานที่มีการปรับระดับตัวเองและ thixotropy แล้วผสมกับอากาศที่อุณหภูมิห้องหรือภายใต้สภาวะความร้อน อีลาสโตเมอร์ที่เกิดขึ้นจากการสัมผัสกับความชื้นในหรือกับสารเชื่อมขวาง

เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของยางซิลิโคนเหลวบริสุทธิ์นั้นแย่มาก จึงต้องมีการเสริมแรงและปรับเปลี่ยนโดยทั่วไปเพื่อตอบสนองความต้องการของการใช้งานจริง ในหมู่พวกเขาการเติมสารเสริมแรงเป็นวิธีที่กระชับและสะดวกที่สุดอย่างไม่ต้องสงสัย นาโนฟิลเลอร์ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ นาโนซิลิกา นาโนแคลเซียมคาร์บอเนต มอนต์มอริลโลไนต์อินทรีย์ ท่อนาโนคาร์บอนและกราฟีน นาโนซิงค์ออกไซด์ นาโนไททาเนียมไดออกไซด์ ซิลิคอนคาร์ไบด์ อะลูมิเนียมออกไซด์ และลวดนาโนซิลเวอร์

1. นาโนซิลิกา

วิธีการสังเคราะห์ของนาโนซิลิกาส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับวิธีเฟสก๊าซและวิธีการตกตะกอน นาโนซิลิกาที่เตรียมโดยวิธีเฟสแก๊สมีหมู่ไฮดรอกซิลที่พื้นผิวน้อย ขนาดอนุภาคสม่ำเสมอและกระจายตัวได้ดี Zhu Zhimin และคณะ ใช้ซิลิกาที่รมควันเป็นสารตัวเติมเสริมแรง และพบว่าหลังจากเติมซิลิกา 10 ส่วนแล้ว สมบัติทางกายภาพและทางกลของยางซิลิโคนเหลวก็ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และความแข็งของ Shore A ความต้านทานแรงดึงและแรงเฉือนจะสูงถึง 40 ตามลำดับ , 1.6MPa, 1.4MPa; ไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในแรงเฉือนหลังจากอายุมากขึ้น

เนื่องจากต้นทุนซิลิกาที่รมควันสูงขึ้น ซิลิกาตกตะกอนที่มีต้นทุนต่ำกว่าจึงเป็นที่สนใจ ปริมาณน้ำของซิลิกาตกตะกอนจะสูงกว่า และจำนวนไฮดรอกซิลที่พื้นผิวจะสูงกว่าซิลิกาที่มีควันมาก ซึ่งทำให้กิจกรรมพื้นผิวของซิลิกาตกตะกอนสูงมาก และเกาะติดง่าย ซึ่งไม่เอื้อต่อการกระจายตัว ในเมทริกซ์ยาง ในการแก้ปัญหานี้ มักใช้วิธีการทางกายภาพหรือทางเคมีในการปรับเปลี่ยนพื้นผิวเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการเกาะตัวเป็นก้อนและปรับปรุงการกระจายตัว

2. นาโนแคลเซียมคาร์บอเนต

นาโนแคลเซียมคาร์บอเนตมีข้อดีของขนาดอนุภาคขนาดเล็ก พื้นที่ผิวจำเพาะสูง กิจกรรมพื้นผิวสูง ปริมาณการบรรจุมาก และการประมวลผลที่สะดวก นาโนแคลเซียมคาร์บอเนตใช้กันอย่างแพร่หลายในยางซิลิโคนเหลวเป็นสารตัวเติมเสริมแรงทั่วไป

3. มอนท์มอริลโลไนต์อินทรีย์ (OMMT)

Montmorillonite (MMT) เป็นชั้นซิลิเกตทั่วไปและเป็นสารตัวเติมที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมยาง เพื่อปรับปรุงความเข้ากันได้ของ MMT กับยางซิลิโคน โดยปกติแล้วจะมีการดัดแปลงแบบออร์แกนิกเพื่อให้ได้ OMMT ผลการศึกษาพบว่า OMMT สามารถกระจายตัวได้ดีในเมทริกซ์ยางซิลิโคน ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของยางซิลิโคนได้อย่างมาก

4. ท่อนาโนคาร์บอน (CNTs)

เนื่องจากอัตราส่วนกว้างยาว โมดูลัสสูง ความเหนียวสูงมาก และความหนาแน่นต่ำของ CNT พวกเขาจึงได้รับความสนใจอยู่เสมอ ดังนั้นการวิจัยของ CNT ในด้านยางซิลิโคนเหลวเสริมแรงจึงมีความครอบคลุมมากขึ้นเรื่อยๆ

5. กราฟีน

กราฟีนเป็นวัสดุนาโนแบบสองมิติที่มีการจัดเรียงโครงตาข่ายหกเหลี่ยมซึ่งเกิดจากการผสมพันธุ์ของอะตอมคาร์บอน sp2 มีคุณสมบัติทางไฟฟ้า ความร้อน และทางกายภาพ และทางกลที่ดีเยี่ยม อีกทั้งยังมีประสิทธิภาพการทำงานที่มั่นคง แหล่งกว้าง และการเตรียมการที่เรียบง่าย , เป็นสารตัวเติมที่เหมาะเป็นอย่างยิ่ง

6. นาโนซิงค์ออกไซด์

ZnO เป็นสารกระตุ้นการหลอมโลหะที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมยาง และยังสามารถใช้เป็นสารตัวเติมเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพและทางกล และการนำความร้อนของวัสดุ

ตามทฤษฎีแล้ว การลดขนาดอนุภาคของ ZnO และการเพิ่มพื้นที่ผิวจำเพาะจะเป็นประโยชน์ในการปรับปรุงปฏิกิริยา ดังนั้น nano-ZnO จึงสามารถใช้เป็นสารเติมแต่งเสริมการทำงานสำหรับยางซิลิโคนเหลวได้ นอกจากนี้ ZnO ยังเป็นสารป้องกันรังสียูวีที่ดีที่มีคุณสมบัติต่อต้านริ้วรอย ZnO ที่ได้รับการดัดแปลงยังสามารถให้คุณสมบัติใหม่แก่ยางซิลิโคน เช่น คุณสมบัติในการทำความสะอาดตัวเอง

7. นาโนไททาเนียมไดออกไซด์

นาโนไททาเนียมไดออกไซด์มีลักษณะเฉพาะของข้อบกพร่องที่พื้นผิวน้อยกว่า อะตอมที่ไม่ได้รับการจับคู่มากกว่า และพื้นที่ผิวจำเพาะที่ใหญ่ เมื่อใช้เพื่อเสริมความแข็งแรงของยาง มีแนวโน้มที่จะเกิดการยึดเกาะทางกายภาพหรือทางเคมี และเพิ่มไซต์เชื่อมขวาง ซึ่งเป็นประโยชน์ในการปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของวัสดุยาง หลังจากที่อยู่ภายใต้แรงภายนอกในสนามความเค้น นาโนไททาเนียมไดออกไซด์จะสร้างการเปลี่ยนรูปโดเมนขนาดเล็กในเมทริกซ์เพื่อดูดซับพลังงาน และวัสดุยางมีความต้านทานรังสีที่ดี

ฟิลเลอร์เสริมแรงที่ใช้งานได้อื่นๆ นอกจากฟิลเลอร์เสริมแรงระดับนาโนที่ใช้งานได้ดังที่กล่าวมาแล้ว ยังมีฟิลเลอร์เสริมแรงอีกหลายประเภท เช่น ซิลิกอนคาร์ไบด์, อลูมินา, ลวดนาโนซิลเวอร์ เป็นต้น ฟิลเลอร์เสริมแรงเหล่านี้ไม่เพียงแต่สามารถปรับปรุงทางกายภาพได้อย่างมีประสิทธิภาพเท่านั้น คุณสมบัติของยางซิลิโคนเหลว คุณสมบัติทางกลยังสามารถบอกคุณสมบัติพิเศษบางอย่างได้อีกด้วย