İtakonik Asitle Modifiye Edilmiş Stiren - Bütadien Kauçuk / Haloysit Nanotüp Nanokompozitleri

Abstract

Stiren-bütadien kauçuk (SBR), tüm sentetik kauçuk üretiminin yarısına karşılık gelir. SBR, güçlendirici dolgu maddesi kullanılmadığı durumlarda çoğu uygulama için uygun değildir. SBR karışımlarında yaygın olarak kullanılan dolgu maddeleri karbon karası (CB), silica ve killerdir. Yüksek L/D oranıyla haloysit nanotüp (HNTs), polimerlerin özelliklerini geliştirir. Kauçuk makromolekülleriyle olan uyumsuzluğundan dolayı, modifiye edilmeden kullanıldığında haloysitin kauçuk içerisindeki dağılımı yeterli olmaz ve kauçuk matrisiyle zayıf bir arayüzey etkileşimi gösterir. SBR/HNTs nanokompozitlerinin özelliklerini iyileştirmek için çalışmalar yapılmış ve sorbik asit, metakrilik asit gibi reaktif modifiye ajanları kullanılmıştır. Bunun yanı sıra, literatürde kauçuk matrisinde HNTs ve CB’nin dolgu maddesi olarak birlikte kullanıldıkları çalışmaların sayıları sınırlıdır. Bu çalışmada, itakonik asit (IA), çift karboksilik grubu ve reaktif asitlerin olumlu etkileri sebebiyle, SBR/HNTs ve SBR/HNTs/CB nanokompozitleri için, SBR ve HNTs arasında modifiye ajanı olarak değerlendirilmiştir. 15 adet kauçuk karışımı laboratuvar milinde hazırlanmıştır (HNTs miktarı 0-40 phr; IA miktarı 0-5 phr; CB miktarı 0-40 phr). Karışımlar, 180oC’de ve reometrede belirlenen süreler boyunca hidrolik preste pişirilmiştir. Nanokompozitlerin pişme karakteristikleri, termal, fiziko-mekanik, morfolojik ve yanmazlık özellikleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara gore, IA’nın HNTs dağılımında iyileştirici özellikler gösterdiği ancak fazla miktarda IA kullanımının karışımların çapraz bağlanma reaksiyonunu önemli ölçüde geciktirdiği belirlenmiştir. Haloysit, SBR özelliklerini iyileştirmek için CB’siz ya da CB’li karışımlar için sınırlı miktarlarda dolgu maddesi olarak kullanılabilir.

Styrene-butadiene rubber (SBR) represents half of all synthetic rubber production. SBR is not sufficient in common applications without compounding with reinforcing filler. Popular fillers used in SBR compounds are carbon black (CB), silica, and clays. Halloysite nanotubes (HNTs) with large L/D ratio provide improved properties of polymers. Due to low compatibility with rubber macromolecules, HNTs decrease dispersion quality and show poor interfacial interaction in rubber matrices without surface modification. There have been some attempts for improving the performance of SBR/HNTs nanocomposites with reactive modifiers e.g. sorbic acid and methacrylic acid. Beside this, limited studies, which HNTs and CB were used together in rubber compounds, can be found in literature. Itaconic acid (IA) is also considered as a modifier with its higher reactivity owing to double carboxylic groups and positive effects of reactive acids. In this study, effect of IA has been evaluated as a modifier between HNTs and SBR matrices in SBR/HNTs and SBR/HNTs/CB nanocomposites. 15 nanocomposite samples were prepared in laboratory 2-roll mill. (HNTs amount 0-40 phr; IA amount 0-5 phr; CB amount 0-40 phr.) They were cured at hydraulic press at 180oC during determined time at rheometer. Cure characteristics, thermal, physico-mechanical, morphological, and flammability properties of the nanocomposites were determined. It has been concluded that, IA is effective on HNTs dispersion, but also excess amount of IA significantly retards the vulcanization reaction. HNTs may be used as a filler to modify SBR compounds with and without CB in limited ratios.