Слоистое самособирающееся покрытие повышает стойкость натурального каучука к растворителям и дает функцию реагирования на влажность

Предыстория и стратегия исследования

Натуральный каучук широко используется в шинах, уплотнителях и других областях из – за его превосходной эластичности и механических свойств, но его низкая стойкость к маслу и органическим растворителям ограничивает его использование в сложных условиях. Исследование, опубликованное в Journal of Applied Polymer Science, предлагает общую стратегию: создание химически стабильного полимерного покрытия на поверхности натурального каучука с помощью слоя самосборки (layer – by – layer self – assembly) для повышения его стойкости к растворителям и дальнейшего внедрения функции реагирования на влажность.

Структура покрытия и стойкость к растворителям

Исследование с использованием полидиметилхлорида аммония (PDDA) и полистирола сульфоната натрия (PSS) последовательно осаждается на поверхности резины, а затем образец погружается в водный раствор поливинилового спирта (PVA), образуя композитное покрытие. Это покрытие эффективно защищает натуральный каучук от эрозии и растворения органическим растворителем, так что покрытый каучук остается цельным в толуоле более 15 часов, в обычных маслах более 7 дней без ущерба для его механических свойств. Этот результат означает, что в резиновых изделиях, требующих воздействия масла или органических растворителей, технология поверхностного покрытия, как ожидается, продлит срок службы и уменьшит потери, вызванные растворением и растворением.

Функция реагирования на влажность и датчик Применение

для дальнейшего использования характеристик чувствительности к влажности PVA, равномерно осаждается в виде микрокапель на стороне поверхности натурального каучука, в сочетании с превосходными механическими свойствами натурального каучука, для подготовки натурального резинового материала с способностью реагировать на влажность. Материал может деформироваться при изменении влажности, и исследование расширило его потенциальное применение до области датчиков влажности. Это сочетание функционального покрытия с эластичной матрицей дает новые идеи для разработки многофункциональных натуральных каучуковых композитов.

Откровение для промышленности полимерных добавок

С точки зрения шинной и каучуковой промышленности, исследование не включает в себя непосредственно традиционные резиновые добавки, но его стратегия поверхностного покрытия и конструкция резиновой формулы в антивозрастных агентах, антиоксидантах, системах вулканизации, усиленных наполнителях и других потенциальных синергических пространствах. Например, покрытие, стойкое к растворителям, может уменьшить эрозию резиновой матрицы маслом, тем самым косвенно уменьшая потребление антивозрастных и антиоксидантов; Характеристики реакции на влажность PVA в сочетании с системой наполнения, такой как белый уголь, могут открыть новое направление для интеллектуальных резиновых изделий. Кроме того, процесс слоистой самосборки прост, и исследования считают, что он обладает потенциалом масштабирования, что обеспечивает путь для функциональной обработки резиновых поверхностей. Тем не менее, исследование в настоящее время находится в лабораторной стадии, долгосрочная стабильность покрытия в условиях динамической усталости, старения, а также совместимость с системой сульфирования, усиливающей наполнитель, все еще нуждается в дальнейшей проверке.

Значение и ограничения исследования

В целом, работа по созданию покрытия PDDA / PSS / PVA на поверхности натурального каучука посредством слоистой самосборки обеспечивает интеграцию функции устойчивости к растворителям и реакции на влажность, обеспечивает простой и, возможно, масштабируемый подход к разработке многофункциональных композитов натурального каучука. Тем не менее, в исследовании не рассматриваются эксплуатационные испытания в реальных условиях шины, влияние покрытия на характеристики вулканизации каучука, взаимодействие с добавочными наполнителями, такими как белый уголь и черный, и долгосрочная стойкость к погоде неясны, это вопросы, требующие внимания для последующего промышленного применения.

Источник: Solvent‐Resistant Natural Rubber With Humidity‐Responsive Functionality Enabled by Layer‐by‐Layer Self‐Assembly for Sensor Applications， Обработано химикатами Herun.