Nouvo Hybrid Biomass Anti-Aging Filler Pou Styrene-Butadiene Rubber Composites Pati 2

Tanpri kontakteoscar.xiao@wecistanche.compou plis enfòmasyon

3. Rezilta ak Diskisyon

3.1. Karakterizasyon Silica-s-TP

Figi 2a montre espèk FTIR nan silica primitif, TP, ak silica-s-TP respektivman. Spectre pou silica nan prezans pics karakteristik nan 3440 cm- ak 1630 cm-I, respektivman, se pou gwoup hydroxyl etann pou silanol hydroxyls ak gwoup hydroxyl koube dlo absòbe sou sifas silice[27]. Jan yo montre nan spectre enfrawouj TP la, pik tipik yo nan 3340 cm-1 ak 1348 cm-l yo atribiye a etann ak koube idwojèn gratis oswa entramolekilè, respektivman. Anplis de sa, pik yo nan 1698 cm-l, 1621 cm-I, ak 1448 cm-I yo atribiye nan C=O etann, C{=C vibrasyon sou bag la, ak CH koube, respektivman. . Pandan se tan, pik yo nan 1144 cm-I ak 1034 cm-' yo tout atribiye a CO-Cstretching [32]. Konpare silica-s-TP a ak pi bon kalite TP a, spectre enfrawouj silica-s-TP montre yon spectre tipik ki sanble ak silica.sistanchPik karakteristik TP yo envizib nan spectre silica-s-TP akòz ti kantite TP grefon sou sifas silica. Deteksyon pi sansib sou sifas silica-s-TP ka ilistre estrikti sifas silica-s-TP.

Figi 2. (a) spectre FTIR, (b) spectre absòpsyon UV-VIS, (c) koub TGA, ak (d) spectre XPS O 1s nan silica primitif, TP, ak silica-s-TP (fittings pik nan silica). -s-TP nan koub yo mens).

Konvèsyon TP nan silica-s-TP manifeste pa UV-VIS spèktroskopi nan Figi 2b. Echantiyon silica, TP, ak silica-s-TP yo gaye nan dlo deyonize. Spectre a nan silica pa montre absòpsyon evidan nan seri a absòpsyon tipik iltravyolèt. Pik absòpsyon TP nan 220 ak 270 nm te asiyen nan T-πt ak n-πt'tranzisyon nan estrikti a konjige nan benzèn soti nan TP [19]. Silica-s-TP a parèt menm jan absòpsyon ak TP nan 220 ak 270 nm tou. Sa a klèman montre ke TP te grefon avèk siksè sou yon sifas silica ak gwoup idroksil yo.

Tanpri klike la a pou w konnen plis

Analiz Thermogravimetric te aplike pou estime kontni TP sipòte sou sifas patikil silica ak koub silica, TP, ak silica-s-TP yo te ekspoze nan Figi 2c. Koub tèrmogravimetrik silica-s-TP ka divize an de etap pandan seri tanperati ki soti nan 30 a 800 degre. Premye etap ki anba a 150 degre te atribiye a dezidratasyon dlo adsorbée ak retire gwoup silanol sou sifas silica. Lè sa a, etap ki pi wo a 200 degre yo te atribiye nan dekonpozisyon nan tèmik nan molekil TP grefon. Efikasite chaj la kalkile ak Ekwasyon (3) [33]:

LE: Loading Efikasite; Wc: pwa a nan silica nan 800 degre C;

WA-c: pwa molekil TP chaje sou silica (silica-s-TP) nan 800 degre C; WA: pwa molekil TP a 800 degre.

Ak valè a kalkile nan imobilize TP sou sifas nano-silica te apeprè 3.4 wt pousan. Mezi XPS sou karakterizasyon sifas echantiyon yo pi sansib [34]. Spectre O1s silica, TP, ak silica-s-TP, ak pik ekipman silica-s-TP (kob mens) yo montre nan Figi 2d nan koub mens. Kòm Figi 2d montre, pik prensipal la nan O1s nan silica nan 532.6eVis asiyen nan Si-OH. Konpare ak silica, enèji obligatwa O 1s pou silica-s-TP diminye atribiye a reyaksyon chimik ant Si-OH ak TP. Pandan ke pik la ka divize an kat kalite oksijèn nan COH, Si-OC, COC, ak-C=O nan enèji yo obligatwa nan 531.8, 532.3, 532.9, ak 533.5 eV, respektivman. Sa a konsistan avèk reyaksyon chimik ant gwoup Si-OH ak TP pou jenere atòm oksijèn ak diferan enèji obligatwa [35]. Se poutèt sa, rezilta XPS yo plis demontre lyezon siksè nan TP sou sifas la silica.

3.2. Mòfoloji SBR Composites

Figi 3 montre SEM foto yo nan SBR pwòp ak SBR / silica-s-TP konpoze ak kantite lajan an piti piti ogmante nan silica-s-TP. Soti nan seksyon an frajil nan SBR, jan yo montre nan Figi 3a, koup transvèsal la nan matris la eksprime kontinyèl ak prèske lis eksepte pou kèk ZnO ak lòt aditif kawotchou aglomerat. Kòm yon kalite nouvo nan filler kawotchou fonksyonèl, pwopriyete yo dispèsyon nan silica-s-TP nan matris la SBR yo amelyore ak kontni an filler ogmante jan yo parèt nan Figi 3b-f. Konpare ak yon matris SBR pwòp, koup transvèsal frajil nan SBR/silica-s-TP konpoze vin graj, ak mòfoloji sa a sanble ak lòt rapò ki gen rapò konsènan kawotchou/silica konpoze [36-38]. Li evidan, pa gen okenn granul evidan ekspoze nan konpoze yo SBR / silica-s-TP. Menm ak ogmantasyon kantite lajan an te ajoute nan silica-s-TP, dispèsyon nan biomass filler anti-aje nan matris la kawotchou se jistis inifòm ak san fòmasyon total evidan. Anplis de sa, molekil TP grefon yo pa ka sèlman redwi kontni gwoup idroksil sou sifas silica a, men tou aji kòm espas pou anpeche patikil silica yo rasanble nan matris kawotchou a [3941].

3.3. Entèraksyon entèfas ant Biomass Anti-Aging Filler ak kawotchou

Rubber molecular chains have a unique long-chain sharpness which is sensitive to the local condition[42]. Hence, the variation morphology of the rubber chain during the glass transition process can be illustrated by the heat capacity of the SBR composite[43]. The DSC curves of neat SBR and SBR/silica-s-TP composites in the glass transition region are shown in Figure 4a. The values of ACP shown in Figure 4b are in a regular sequence of neat SBR>SBR/ST-10>SBR/ST-20>SBR/ST-30>SBR/ST-40>SBR/ST-50, sigjere ke chèn kawotchou a restriksyon ant entèstis filler ak kontni an ogmante nan silica-s-TP, ki bay yon enfliyans konsiderab sou tranzisyon an vè. Figi 4b[44] montre ke variationalXim nan konpoze SBR ranpli yo montre tou ke kapasite mouvman chèn polymère diminye ak kantite lajan an ogmante nan silica-s-TP anti-aje. Pandan se tan, reprezantasyon an schematic nan kouch polymère immobilize sou silica-s-TP oswa sifas nanopartikul ki pa modifye SBR te ekspoze nan Figi 4c, d. Kouch polymère immobilize ki pi epè sou sifas silica-s-TP fè konbinezon biomass filler ak matris kawotchou pi byen sere. Anplis, akòz sifas patikil filler yo modifye pa TP, entèraksyon entèfas amelyore ant filler anti-aje ak matris kawotchou pote yon mas nan chenn molekilè kawotchou konplitché sou sifas la silica-s-TP, ki fè segman chèn kawotchou difisil pou detann. pandan rejyon an tranzisyon an vè epi pote nan pi ba kapasite chalè a. Kouch polymère immobilize abondan an se yon kalite modifye sifas pou jenere yon entèraksyon entèfasyal entans filler-kawoutchou ak amelyore pwopriyete fizik SBR / silica-s-TP konpoze [34].

3.4.Aging Rezistans nan SBR Composites Plen ak Anti-Aging Filler

Retarde aje enpòtan anpil pou aplikasyon pratik nan tout polymère, espesyalman materyèl kawotchou ak lyezon doub kabòn-kabòn enstore. Tès DMA yo te itilize pou revele afeksyon tèmo-oksidatif aje nan konpoze SBR sou mouvman an chèn [45]. Koub DMA SBRST-30 ak diferan tan aje tèrmo-oksidatif yo montre nan Figi 5a, ak valè pik tanjant pèt (tan δ) vs. diferan tan aje pou SBR / silica-s-TP konpoze yo ekspoze nan Figi 5b. Valè pik yo nan konpoze SBR/silica-s-TP te gen yon bès modere ak tan an aje ogmante (Figi 5a), epi ajoute 30 phr nan silica-s-TP te kapab reyalize yon bès minim (Figi 5b) akòz abondan idroksil fenolik la. gwoup ki soti nan polifenol te sipòte sou sifas silica ki ka kaptire radikal yo gratis ki te pwodwi nan kraze nan chèn molekilè kawotchou pandan aje tèrmo-oksidatif, ak plis mete restriksyon sou kwa-linking twòp. Sepandan, ak kontni silica-s-TP ogmante a 40 oswa 50 phr, valè pik echantiyon yo diminye sevè, ki se pwobableman akòz kantite lajan an ogmante nan kontni filler rijid ki ka limite anpil chanjman nan chenn kawotchou yo. Pakonsekan, yon kantite apwopriye nan silica-s-TP ka bay pwoteksyon alontèm pa anpeche radikal yo gratis ki te pwodwi pandan aje tèrmo-oksidatif [45].

Pou evalye efè byomass anti-aje nanofiller silica-s-TP dispèse nan matris kawotchou a sou anti-aje alontèm, tès XPS yo te itilize yo obsève pwosesis difizyon oksijèn nan SBR/silica-s-TP konpoze ak diferan kontni filler apre tan kimilatif aje. Spectre XPS SBR/ST-30 pandan aje a 100 degre nan zewo, senk, sèt, ak nèf jou, respektivman, montre nan Figi 5c. Pwopòsyon molè korespondan O/C pou konpoze SBR/silica-s-TP ak plizyè fwa aje montre nan Figi 5d. Konfòm ak rezilta analiz mekanik dinamik ki anwo yo, ogmantasyon rapò O/C pou SBR/ST-30 montre ki pi ba a, revele pwoteksyon antioksidatif alontèm pou matris SBR reyalize lè yo ajoute 30 phr biomass filler anti-aje. .

Cistanche ka anti-aje

Kòm yon kalite roman filler anti-aje, pwopriyete anti-aje ak ranfòse nan enkòporasyon dirèk nan silica-s-TP nan matris kawotchou a se faktè trè enpòtan pou evalye pèfòmans li yo. Pakonsekan, pwopriyete anti-aje SBR/silica-s-TP konpoze yo te evalye pa konpare varyasyon pwopriyete mekanik pandan aje tèmik-oksidatif nan 100 degre pou jou piti piti ogmante jan yo montre nan Figi 6. Anvan tèmik-oksidatif aje, la fòs rupture nan konpoze kawotchou te ogmante piti piti ak kantite lajan an filler Biomass anti-aje ogmante (Figi 6a). Konpare ak SBR ki pa ranpli a, fòs rupture SBR/ST-50 gen prèske yon ogmantasyon kat fwa epi li gen anpil chans akòz entèraksyon entèfas améliorée kawotchou-filler ak ekselan pèfòmans ranfòsman silica-s-TP kòm filler byomass nan matris kawotchou a. Apre aje tèmik-oksidatif, rekonbinasyon an nan chèn nan kawotchou ki fraktire kout fè yon ogmantasyon gradyèl nan dansite nan crosslink nan tout SBR konpoze (Figi 6b) [46].kolestewòl cistanchePou ogmantasyon pi dousman SBR/ST -30 dansite crosslink, li ka konkli ke 30 phr nan efè anti-aje silica-s-TP se ekselan nan matris la kawotchou. Anplis de sa, retansyon pwopriyete mekanik SBR / silica-s-TP konpoze te montre yon evalyasyon dirèk nan pwosesis la aje: rezistans nan oksidasyon nan tout echantiyon SBR diminye pandan ekstansyon an nan tan tèmik-oksidatif aje epi ki mennen nan yon diminisyon enpòtan nan fòs rupture ak elongasyon nan kraze jan yo montre nan Figi 6c,d. An patikilye, to a nan diminisyon nan SBR/ST -30 konpoze se pi dousman an, ak to a retansyon fòs rupture ka rete pi wo a 80 pousan ak elongasyon relatif la nan kraze ka kenbe pi wo a 75 pousan apre nèf jou nan aje. Sa a endike ke enkòporasyon an nan 30 phr silica-s-TP nan matris kawotchou ofri yon aktivite alontèm anti-aje ki retade pwosesis la aje. Anplis de sa, mekanis nan silica-s-TP nan matris kawotchou yo anpeche tèmik-oksidatif aje ak UV iradyasyon ekspoze nan Figi 6e. Estrikti nan filler la anti-aje byomass se pwobableman menm jan ak antioksidan an anpeche fenolik la. Lè echantiyon SBR/silica-s-TP la te ekspoze a oksidasyon tèmik oswa iradyasyon UV, gwoup idroksil fenolik ki antrave sou sifas silica-s-TP se trè enstab epi fasil pou pèdi elektwon, ak per-oxyradical ki te fòme pa la. ka rupture nan chèn molekilè kawotchou ka byen vit kaptire ki mennen nan eliminasyon radikal gratis.efè segondè cistanche deserticola,Se poutèt sa, antioksidan byomass nan silica-s-TP pa ka sèlman efektivman amelyore pwopriyete a anti-aje nan kawotchou, men tou, ranfòse pwopriyete fizik-mekanik nan matris la kawotchou kòm yon kalite byomass nanofiller.

Figi 6. (a) Pwopriyete mekanik SBR/silica-s-TPcomposites; (b) dansite crosslink, (c,d) retansyon pwopriyete mekanik SBR/silica-s-TP konpoze pandan aje tèrmo-oksidatif nan 100 degre, (e) reprezantasyon schematic nan mekanis silica-s-TP. nan matris kawotchou yo anpeche tèmik-oksidatif aje ak UV iradyasyon.

Figi 7a, ak b montre retansyon fòs rupture ak elongasyon nan repo pou fèy SBR / silica-s-TP apre UV aje pou youn, de ak twa jou. Li evidan, iltravyolèt te gen yon enpak kritik sou pèfòmans mekanik tout echantiyon SBR / silica-s-TP. Retansyon yo nan fòs rupture akelongasyon nan kraze nan SBR / silica-s-TP konpoze diminye rapidman ak tan an UV aje ogmante, akòz fwagmantasyon nan chenn makromolekilè kawotchou. Sepandan, ak kontni an ogmante nan filler byomass anti-aje, enkòporasyon an konpoze SBR nan silica-s-TP ekspoze pi bon efikasite rezistans aje pandan ekspoze a alontèm iltravyolèt. San sezi, fòs la rupture ak elongasyon nan kraze nan SBR/ST -30 konpoze tou de rete nan 55 pousan ak 77 pousan, pwouve ekselan efikasite nan UV anti-aje nan silica-s-TP. Foto optik sifas SBR konpoze apre twa jou ekspoze UV ​​yo parèt nan Figi 7c-g. Pou SBR enkòpore ak kontni silica-s-TP plis pase 20 phr konpoze, fant yo pa fon ak diskontinu. Okontrè, fant gwo twou san fon ak kontinyèl yo detekte sou sifas la nan konpoze an ki enkòpore ak pi ba kontni nan silica-s-TP. Li posib akòz kontni an pi wo nan silica-s-TP pote yon abondans nan TP nan sa yo konpoze yo anpeche kwasans lan nan fant ansanm ak polymère yo.benefis cistancheKòm Figi 7h montre, dansite krak chak echantiyon montre yon tandans bès byen file apre li fin ajoute kontni filler ki depase 20 phr pou chak 100 phr kawotchou. Fant yo ap grandi nan pwosesis reyaksyon an pral fini akòz rankontre patikil yo inaktif, epi fant yo se sèlman posib yo elaji plis pa kraze oswa sote patikil yo inaktif [46]. Pakonsekan, silica-imobilize TP nan modération asire yon distribisyon ki pi estab ak omojèn nan biomass filler anti-aje nan matris la SBR, ki bay monte nan pwopriyete a eksepsyonèl anti-aje pase echantiyon yo ranpli ensifizan.

Figi 7.(a,b)Retansyon pwopriyete mekanik SBR/silica-s-TP konpoze anvan ak apre UVaging nan 50 degre; (cg) fotomikrograf optik (50-pliye) UVexposed (3 d) Konpoze SBR ki gen diferan kontni silica-s-TP: (c) 10 phr, (d) 20phr, (e) 30 phr, (f) 40 phr ak (g) 50 phr; (h) tablo tandans dansite krak kont silica. -s-TP kontni.

4. Konklizyon

An rezime, yo te rapòte yon roman ibrid byomass anti-aje nanofiller pou amelyore estabilite tèmik-oksidatif ak rezistans UVaging nan SBR san yo pa ajoute lòt antioksidan tradisyonèl ti-molekil yo te rapòte, sou kont nan polifenol te vèt imobilize sou sifas la silica. Fonksyonalizasyon nan sifas silica ak TP demontre pwopriyete a dezirab pou montre amelyore estabilite tèmik-oksidatif, espesyalman ajoute 30 phr silica-s-TP nan matris la SBR. Anplis de sa, ak kontni an ogmante nan silica-s-TP, pwopriyete a nan UVaging rezistans te ogmante piti piti.cistanche OstraliKontrèman ak antioksidan tradisyonèl ki ba molekil la, silica-s-TP pa sèlman te montre dispèsyon filler eksepsyonèl, ak entèraksyon entèfas kawotchou-filler, men tou li te montre amelyore estabilite ak volatilité. Rezilta yo ofri tou enspirasyon pou aplike materyèl la anti-aje byomass nan kawotchou vèt yo, aditif kawotchou ekolojik-zanmi, ak zòn nan nanofilye fonksyonèl.

Atik sa a soti nan Materyèl 2020, 13, 4045; doi:10.3390/ma13184045 www.mdpi.com/journal/materials