Abfallreifenpulver + Elektronenstrahlung: Stabilere Leistung für HDPE/Kohlenschwarz PTC-Verbundwerkstoffe

Abfallreifengummipulver baut leitfähige Wege, der Raumtemperatur-Widerstand sinkt deutlich

In HDPE / CB leitfähigen Verbundwerkstoffen bestimmt der Dispersionszustand von Kohlenschwarz (CB) direkt die Bildungseffizienz des leitfähigen Netzwerks. Die Forschung führte das Schleifen von Abfallreifengummipulver (GTR) als stabile Dispersionsphase in das HDPE-Substrat ein, und GTR-Partikel komprimierten das effektive Verteilungsvolumen von CB, nachdem sie den Raum einnahmen, um einen Volumenausschlusseffekt zu erzeugen, der dazu führte, dass CB-Partikel einander nahen und leitfähige Wege bilden. Wenn der GTR-Gehalt von 0 auf 30 Gew.-% erhöht wurde, sank der Logarithmus des Raumtemperatur-Volumenwiderstands des Verbundwerkstoffs (logρv) von 1,08 auf 0,38, was auf eine deutliche Verbesserung der Leitfähigkeit hindeutet. Der Hinzufüge von GTR bringt jedoch auch ein Problem mit sich: Die PTC-Festigkeit verringert sich von 4,80 auf 3,24 aufgrund der sinkenden Kristallität des Verbundwerkstoffs und der schwächeren thermischen Expansionswirkung von HDPE. Die PTC-Festigkeit ist ein wichtiger Indikator für die Messung der Selbstbegrenzungsfähigkeit von leitfähigen Verbundwerkstoffen, deren Rückgang bedeutet, dass es nur auf den Volumenausschlusseffekt schwierig ist, den niedrigen Raumtemperatur-Widerstand und die hohe PTC-Festigkeit gleichzeitig zu berücksichtigen.

Elektronenstrahlung Vernetzung: Unterdrückung von NTC, Verbesserung der PTC-Festigkeit und Kreislaufstabilität

Um die oben genannten Widersprüche zu lösen, hat die Forschung die weitere Verwendung von Elektronenstrahlung (EB) zur Vernetzung von Verbundstoffen durchgeführt. Die durch Strahlung gebildeten Vernetzungen begrenzten die Molekülkettenbewegung und die CB-Migration von HDPE, stabilisierten die Verteilung von Kohlenschwarz und beseitigten den NTC-Effekt bei hohen Temperaturen. Bei Verbundwerkstoffen mit GTR erhöht sich die PTC-Festigkeit nach Bestrahlung auf 6,93, 5,97, 5,19 und 4,93. Nach drei thermischen Zyklen sank die PTC-Intensitätsveränderungsrate auf 2,02%, 1,51%, 1,93% und 4,67%, was eine deutliche Verbesserung der Zyklustabilität anzeigt. Mechanisch gesehen bildet die EB-Strahlungsvernetzung eine Synergie mit dem GTR-Volumenausschlusseffekt: GTR ist für den Aufbau dichterer leitfähiger Wege bei Raumtemperatur verantwortlich und das Netzwerk ist für die Verriegelung der leitfähigen Netzwerkstruktur bei hohen Temperaturen verantwortlich, die gemeinsam dazu beitragen, dass das Material ein besseres Gleichgewicht zwischen niedrigem Raumtemperaturwiderstand, hoher PTC-Festigkeit und stabiler Hochtemperaturreaktion erzielt.

Bedeutung für die Reifen- und Kautschukindustrie

Diese Studie bietet einen kostengünstigen Weg zur wertvollen Nutzung von Abfallreifen. Der Bereich der Reifenrenovierung und Recycling hat sich seit langem mit dem Problem des geringen Mehrwerts von Abfallgummipulver konfrontiert, und diese Arbeit hat GTR von einer einfachen Füllkomponente in eine funktionelle Phase des regulierten leitfähigen Netzwerks verwandelt und den Anwendungsraum von Abfallgummi in PTC-leitfähigen Kompositen wie selbstregulierter Heizung und Überstromschutz erweitert.

Aus der Sicht der Gummi-Rezeptur und Verarbeitung ist die Kontrolle der Verteilung von Kohlenschwarz, der Vernetzung des Netzwerks und die Bewertung der Stabilität des Wärmezyklus mit der Verstärkungsfüllstoffverteilung, der Netzwerkregulierung des Schwefelsystems und dem Test der Alterungsbeständigkeit in der Gummiindustrie verbunden. Obwohl sich die Studie auf HDPE/CB-Systeme und nicht auf herkömmliche Reifenklebstoffe konzentriert, können ihre Ideen zur synergischen Regulierung der räumlichen Verteilung von Füllstoffen und der Vernetzungsstruktur eine methodische Referenz für die Konstruktion von Gummihilfsmittelformulierungen liefern, einschließlich der Verbesserung der Füllstoffkombination, der Auswahl von Vernetzungssystemen und der Garantie von Antialterungsmitteln und Antioxidantien für langfristige thermische Stabilität. Es ist wichtig anzumerken, dass die Studie keine spezifischen Hilfsmittel wie Antialterungsmittel, Antioxidantien oder weißes Kohlenschwarz direkt betrifft, und die oben genannten Zusammenhänge zu einer branchenübergreifenden technischen Erkenntnis gehören und nicht zu den Schlussfolgerungen der Studie selbst.

Quelle: Enhanced Positive Temperature Coefficient Behavior of High‐Density Polyethylene/Carbon Black Composites via Waste Rubber Volume Exclusion and Electron‐Beam Irradiation Crosslinking，Journal of Applied Polymer Science，DOI: 10.1002/app.71674

Quelle der Informationen: Enhanced Positive Temperature Coefficient Behavior of High‐Density Polyethylene/Carbon Black Composites via Waste Rubber Volume Exclusion and Electron‐Beam Irradiation Crosslinking， Durch befeuchtete Chemiker aufgeräumt.