نانو كامپوزيت لاستيك استيرن- بوتادي‌ان و سيليكاي آذرين اصلاح شده به روش پيوندزني رزين پلي بوتادي ان هيدروكسيل دارشده

Nanocomposite of SBR/Hydroxy-terminated Polybutadiene Grafted

سيليكاي آذرين اصلاح شده با رزين پلي بوتادي ان هيدروكسيل دارشده (HTPB) به كمك تولوين دي ايزوسيانات (TDI) به عنوان تقويت كننده در لاستيك استيرن - بوتادي‌ان (SBR) استفاده شد. هدف اصلي مطالعه حاضر، بررسي اثر اين روش اصلاح بر خواص آميزه لاستيكي بود. نحوه پراكنش ذرات سيليكاي اصلاح شده در آميزه لاستيكي با نمونه مشابه از ذرات سيليكاي اصلاح-نشده به وسيله ميكروسكوپ الكتروني پويشي (SEM) مقايسه شد. نتايج حاكي از پراكنش يكنواخت ذرات سيليكاي اصلاح شده در مقياس نانومتر است. نتايج آزمون مكانيكي كشش تك جهتي نيز اثر قابل توجه اصلاح سطح به كمك HTPB را بر تقويت كنندگي لاستيك SBR مشخص كرد. اين اثر قوي نه تنها از راه پراكنش نانومتري ذرات سيليكا، بلكه به دليل مشاركت پيوندهاي دوگانه سيرنشده HTPB در فرايند پخت گوگردي SBR و اتصال شيميايي لاستيك زمينه با ذرات سيليكا حاصل شده است. بررسي خواص ديناميكي- مكانيكي آميزه ها با پويش دما (رفتار گرانروكشساني خطي) ضمن نشان دادن برهم كنش قوي بين زمينه لاستيك و ذرات سيليكاي اصلاح شده، اثر تقويت كنندگي موثر اين افزودني را تاييد كرد. هم چنين، بررسي خواص ديناميكي- مكانيكي آميزه ها با پويش كرنش (رفتار گرانروكشساني غيرخطي) ايجاد شبكه پركننده را در درصدهاي كم نانوسيليكا نشان داد. اصلاح سطح سيليكا به روش پيوندزني HTPB ، تقويت كنندگي مكانيكي اين افزودني را افزايش داد. درضمن، از شدت رفتار غيرخطي آميزه به دليل كاهش اثر شكست شبكه (پديده پين) نسبت به سيليكاي اصلاح نشده كم كرده است. بنابراين، اين شيوه اصلاح سطح سيليكا مي تواند به عنوان روشي نوين در بهينه سازي خواص نهايي نانوكامپوزيت هاي لاستيكي پرشده با نانوسيليكا مطرح شود.

Modified fumed silica, grafted by hydroxyl-terminated polybutadiene (HTPB) via toluene diisocyanate (TDI) bridging, was incorporated in styrene butadiene rubber (SBR) as reinforcing filler. The main objective of this work was to study the effect of the modification method on final properties of the rubber compounds. As compared to unmodified nanosilica, scanning electron microscopy (SEM) represented nano dispersion of modified fumed silica particles in SBR compound. The results of mechanical uniaxial tensile test revealed the significant reinforcement property of HTPB-surface grafted nanosilica. This strong effect is attributed not only to nanodispersion of silica particles but also due to participation of HTPB double ligands in sulfur curing system of SBR and chemical linkage between rubber matrix and silica particles. The study of dynamic mechanical properties under temperature scan (linear viscoelasticity) displayed strong interaction between the rubber matrix and modified silica particles and it again reaffirmed the efficient reinforcement effect of this filler. Also, dynamic mechanical properties under strain scan (non-linear viscoelasticity) exhibited filler network formation at low filler content for this modified nanosilica. Surface modification of nanosilica by HTPB grafting intensified the mechanical reinforcement of the filler; meanwhile, it reduced the intensity of non-linear behavior by weakening the effect of filler network break down (Payne effect) relative to that of unmodified silica. Therefore, this method of silica surface modification could be a novel method in improvement of the final properties of filled SBR by nanosilica.