Nano-composites based on three network precursors: NR, BR, and SBR rubbers

[С.М. Јовановић]

PDF/A (192 listova)

Предмет истраживања ове докторске дисертације је вишескално структурирање еластомерних нано-композита добијених од различитих прекурсора: природног каучука (NR), стирен-бутадиен каучука (SBR) и полибутадиена (BR) као и њихове смеше (NR/BR/SBR) уз испитивање утицаја садржаја и типа пунила (чађи, рециклиране гуме и рециклираног гуменог праха) као и удела различитих прекурсора мреже, температуре и  зрачења на својства умрежених еластомера. Циљ је да се укаже на суштину ојачања NR/BR/SBR еластомерних материјала употребом чађи (CB), рециклиране гуме (RR) и рециклираног гуменог праха (RP). Код замешаних умрежавајућих система одређене су реолошке карактеристике, својства бубрења као и механичка својства пре и после термооксидативног и радијационог старења. Термичка стабилност умрежавајућих система одређивана је термогравиметријском анализом (TGA). Израчунате су енергије активације умрежавања и реверзије за композите на бази NR/BR/SBR/CB/RR и NR/BR/SBR/CB/RP бленди каучука употребом реометарских кривих снимљених на различитим температурама (180 и 190оС). Скенирајућом електронском микроскопијом (SEM) потврђена је расподела честица употребљених пунила, док је инфрацрвеном спектроскопијом (FTIR) потврђена хемијска структура умрежених материјала пре и након γзрачења. За практичну примену бленди каучука где су битне карактеристике: тврдоћа, прекидна чврстоћа и прекидно издужење, пожељно је додавање RR-a и RP-a у CB пунилу. На тај начин делимично се решава нагомилани гумени отпад, смањује цена коштања готовог производа при чему се перформансе композита битно не мењају.

The subject of this doctoral dissertation is the multiscale structuring of elastomeric nanocomposites derived from various precursors: natural rubber (NR), styrene-butadiene rubber (SBR), and polybutadiene (BR), as well as their mixtures (NR/BR/SBR). This study examines the influence of filler content and type (carbon black, recycled rubber, and recycled rubber powder), as well as the proportion of various network precursors, temperature, and γ-radiation on the properties of crosslinked elastomers. The aim is to highlight the essence of reinforcing NR/BR/SBR elastomeric materials using carbon black (CB), recycled rubber (RR), and recycled rubber powder (RP). For the mixed crosslinking systems, rheological, swelling properties, and mechanical properties were assessed before and after thermo-oxidative and radiation aging. The thermal stability of these crosslinking systems was analyzed using thermogravimetric analysis (TGA). The activation energies of crosslinking and reversion were calculated for composites based on NR/BR/SBR/CB/RR and NR/BR/SBR/CB/RP rubber blends using rheometer curves recorded at different temperatures (180 and 190°C). The distribution of CB, RR, and RP particles in the rubber was examined with scanning electron microscopy (SEM). At the same time, the chemical structure of the crosslinked materials before and after γirradiation was confirmed through infrared spectroscopy (FTIR). Incorporating RR and RP into the CB filler is advantageous for practical applications of rubber blends, where essential characteristics include hardness, tensile strength, and elongation at break. This approach addresses the issue of accumulated rubber waste, lowers the costs of the finished product, and maintains the composite's performance.

каучук, бленде каучука, механичка својства, термичка стабилност, инфрацрвена спектроскопија, старење, у-зрачење, морфологија, кинетика умрежавања.

rubber, rubber blends, mechanical properties, thermal stability, infrared spectroscopy, aging, y-radiation, morphology, kinetics of crosslinking.

Текст