اصلاح سطح نانوذره‌هاي سيليكا به‌منظور بهبود توزيع‌پذيري در آميزه‌ي لاستيكي SBR/BR

Surface Modification of Silica Nanoparticles for Better Distribution in SBR/BR Rubber Compounds

در اين پژوهش اصلاح سطح شيميايي نانوذره‌هاي سيليكا با عوامل فعال در مجاورت حلال، كاتاليزور و شرايط معين آزمايشگاهي در دستور كار قرار گرفت تا تجمع و كلوخه‌يي شدن نانوذره‌ها در اثر غلتك كاري به برهمكنش پركننده- پركننده كاهش‌يافته و برهمكنش پركننده- ماتريس الاستومري و سازگاري آن‌ها با يكديگر بهبود يابد، و در نتيجه‌ي آن توزيع‌پذيري نانوذره‌ها در ماتريس كائوچويي جهت دستي‌اي به خواص مطلوب‌تر، بهتر صورت گيرد. ماده مورداستفاده جهت اصلاح سطح نانوذره‌هاي سيليكا، تركيب سيلاني بيس تري اتوكسي سيليل پروپيل تتراسولفايد (TESPT) است. ماتريس كائوچويي مورداستفاده در اين پروژه آميزه‌ي مخلوط SBR/BR بود كه كاربردهاي فراواني دارد و در رويه‌ي تاير خودروهاي سواري مورداستفاده قرار مي‌گيرد. تهيه‌ي ماتريس لاستيكي با استفاده از غلتك آزمايشگاهي انجام شد. از آزمون‌هاي طيف‌سنجي زير قرمز (FT-IR) و وزن‌سنجي گرمايي (TGA) براي آناليز و شناسايي اصلاح سطح نانوذره‌ها، و از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) براي بررسي توزيع‌پذيري و اندازه‌ي نانوذره‌هاي سيليكا در ماتريس كائوچويي استفاده گرديد. در آزمون اسپكتروسكوپي مادون‌قرمز انتقال فوريه (FT-IR) پيك‌هاي جذبي مشاهده شده در اعداد موجي 2859 و cm-1 2927 (مربوط به ارتعاش كششي كربن sp3 گروه‌هاي C-H موجود در تركيب TESPT) نشان داد كه گروه‌هاي آلي روي سطح نانوذره‌هاي سيليكاي معدني قرار گرفته است. آزمون TGA نشان داد كه نانوذره‌هاي اصلاح‌شده نسبت به نانوذره‌هاي سيليكاي خالص (اصلاح‌نشده)، كاهش وزن بيشتري به مقدار حدود %12 داشته كه مربوط به وجود گروه‌هاي آلي روي نانوذره‌هاي اصلاح شده است. تصاوير SEM توزيع خوب و يكنواخت نانوذره‌هاي سيليكاي اصلاح شده در ماتريس كائوچويي را در مقايسه با نانوذره‌هاي خالص نشان داد. هم‌چنين توسط آزمون SEM، اندازه‌ي نانومتري نانوذره‌هاي اصلاح شده در ماتريس كائوچويي تأييد شد.

In this research, chemical surface modification with active groups in the present of solvent, catalyst and laboratory certain condition is performed to decrease agglomeration and aggregation of nanoparticles which is caused by filler-filler interactions and to improve fillermatrix interactions and their compatibility to each other and as a result, nanoparticles distribution in rubber matrix would be better to achieve desirable properties. The used material for surface modification of silica nanoparticles is a silane compound, bis (triethoxysilylpropyl) tetrasulfide (TESPT). The used matrix in this research is SBR/BR rubber compound which has numerous applications and utilized for tire tread of passenger cars. Fabricating of rubber matrix is done by laboratory mill. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and Thermogravimetric analysis (TGA) were used to analysis and investigate of nanoparticles surface modification and scanning electron microscopy (SEM) is utilized to survey distribution and silica nanoparticles size in rubber matrix. In FTIR analysis, absorption peaks at 2859 cm-1 and 2927 cm-1 (related to stretching vibration of sp3 C of C-H groups of TESPT) showed that organic groups attached to inorganic silica nanoparticles. TGA experiment illustrated that modified nanoparticles in compared with pure silica nanoparticles (unmodified) had more weight loss (~12%) due to organic groups of modified nanoparticles. SEM photographs described well and uniform distribution of modified silica nanoparticles in comparison with pure nanoparticles in rubber matrix. Also, nano-metric size of modified nanoparticles was approved by SEM.