اثردوده بر ريزساختار و خواص مكانيكي اسفنج هاي لاستيكي توليد شده به روش تك مرحله اي

Effect of carbon black on morphological and mechanical properties of rubber foams produced by a single-step method

در اين پژوهش، اسفنج هاي سلول بسته لاستيك NR با درصد هاي مختلف دوده توسط روش تك مرحله اي و با استفاده از قالب گيري فشاري توليد شده، ريخت شناسي، خواص فيزيكي و مكانيكي آن ها مورد بررسي قرار گرفت. چگالي اسفنج هاي توليد شده در اين پژوهش مستقل از درصد دوده به دست آمد كه از مزاياي توليد اسفنج به روش يك مرحله اي بوده و بر خلاف نتايج ساير مطالعات گزارش شده است. مطالعه رفتار پخت آميزه اسفنج ها نشان داد كه افزايش دوده از مقدار 0 تا phr30 باعث افزايش مقدار پخت از mol/cm35-10 ×5/6 به mol/cm3 5-10×3/8، افزايش سرعت پخت از (/min%) 1/16 به (/min%) 2/23، كاهش زمان پخت از 2/9 به 8/5 دقيقه و هم چنين افزايش گشتاور نهايي از 8/5 بهNm 4/10 شد. نتايج مطالعه ريز ساختار اسفنج ها با استفاده از ميكروسكوپ نوري روبشي (SEM) نشان داد كه دوده به عنوان عامل هسته گذار عمل كرده و چگالي سلولي را از N/cm38به N/cm3140 افزايش داده است. هم چنين باعث كاهش اندازه سلول ها از µm579 به µm255 شده است. افزايش درصد دوده در اسفنج توليد شده، باعث كاهش اندازه سلول ها و هم چنين افزايش خواص ماتريس لاستيكي شد. اين امر به افزايش مدول و سختي اسفنج به ترتيب به ميزان MPa 8/0 و shore A 40 منجر شد. رفتار جذب و انعكاس امواج صدا نشان داد كه اسفنج هاي لاستيكي بيش از %90 امواج صدا را منعكس كرده و حدود %10 امواج را جذب مي كنند.

In this research, closed-cell natural rubber foams were produced using a single-step compression molding. The effect of carbon black content on morphology, physical and mechanical properties of the foams were examined. Results showed that in this methodology, the foam density was independent of reinforcement percentage, which is a unique characteristic of single-step foams that contrasts with other previous observations. The study of curing behavior of foam compounds showed that the carbon black increasing from 0 to 30 phr increased the crosslink density (CLD) from 6.5 to 8.3*10-5 mol/cm3, the cure rate from 16.1 to 23.2 (%/min) and the ultimate torque from 5.8 to 10.4 Nm, while, reduced curing time from 9.2 to 5.8 min. The scanning electron microscope (SEM) results showed that the reinforcement acted as a nucleation agent increasing the cell density from 8 N/cm3 to 140 N/ cm3 and reducing the cell size from 579μm to 255μm. The increase of reinforcing content in the produced foams reduced the cells size and enhanced the properties of the rubber matrix. Accordingly, the modulus and hardness of the foams were increased by 0.8MPa and 40 shore A, respectively. Results of sound absorption and reflection showed that the rubber foam reflects the sound waves more than 90% and absorbs waves about 10%.