ترکیبات آلومینیم تهیه‌شده با پیرولیز افشانه‌ای در فرمول‌بندی آمیزه‌های تایر: خواص مکانیکی و رفتار رسانندگی گرمایی رویه تایر

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 بیرجند، دانشگاه صنعتی بیرجند، گروه مهندسی شیمی، کد پستی 9719866981

2 زاهدان، دانشگاه سیستان و بلوچستان، دانشکده مهندسی شیمی، گروه مهندسی شیمی، کد پستی 9816745845

چکیده

فرضیه: افزایش رسانندگی گرمایی آمیزه‌های لاستیکی از نظر توزیع یکنواخت ‌خواص در نقاط مختلف قطعه لاستیکی و نیز کاهش زمان پخت حائز اهمیت است که بر کیفیت و قیمت نهایی محصول اثر می‌گذارد. پودر آلومینای به‌دست‌آمده از فناوری پیرولیز افشانه‌ای دارای شکل‌شناسی مناسبی است، بنابراین می‌تواند پرکننده مؤثری در آمیزه‌های تایر باشد.
روش‌ها: شکل‌شناسی، ترکیب و اندازه بلور پودر جدید با استفاده از SEM، وXRD و پخش‌سنج بررسی شد. پودر به فرمول‌بندی آمیزه رویه تایر بر پایه SBR/BR اضافه و خواص پخت، مکانیکی و نیز رفتار رسانندگی گرمایی آمیزه تعیین شد. خواص نفوذپذیری گرمایی، با نرم‌افزار شبیه‌ساز Abaqus و به‌کمک نیم‌رخ دمایی تجربی به‌دست‌آمده برای مرکز قطعه لاستیکی محاسبه شد.
یافته‌ها: مشخص شد، رسانندگی گرمایی لاستیک با وجود پرکننده آلومینا تا 3phr بهبود می‌یابد. افزایش ضریب نفوذپذیری گرمایی به بهبود پدیده انتقال فونون در ماتریس لاستیک با وجود این پرکننده رسانای گرمایی در کنار دوده نسبت داده شد. بهبود شایان توجهی نیز در رشد ترک دی‌متیا با وجود این پرکننده جدید دیده شد. سایر خواص مکانیکی به‌جز مقاومت پارگی تغییرات معنی‌داری نشان نداند. با وجود این، نتایج آزمون رئومتری نشان داد، سرعت پخت آمیزه‌ها با وجود این پودر کاهش می‌یابد. این رفتار کاهشی به ماهیت اسیدی سطح و وجود گروه‌های هیدروکسیدی در آن نسبت داده شد. بنابراین، برای اظهار نظر نهایی درباره قابلیت این پرکننده در کاهش زمان پخت تایر نیاز است تا مطالعه جامعی انجام شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Aluminum Compounds Prepared with Spray Pyrolysis in Tyre Compounds Formulations: Mechanical and Heat Conductivity Behavior of Tyre Tread

نویسندگان [English]

  • Mehdi Shiva 1
  • Saeede Akhtari 2
  • Massod Shayesteh 2
1 Department of Chemical Engineering, Birjand University of Technology, P. O. Box: 971-9866981, Birjand, Iran
2 Department of Chemical Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Postal Code 9816745845, Zahedan, Iran
چکیده [English]

Hypothesis: Increasing the heat conductivity of rubber compounds is important from viewpoint of properties of uniform distribution in different points of rubber parts and reducing the curing time that affects the quality and the final price of the product. Morphology of alumina powder obtained from spray pyrolysis technology is suitable, so it could be considered as an efficient filler for tyre compounds.
Methods: Morphology, composition and crystal size of a novel powder were investigated using SEM and XRD and dispergrader, respectively. The powder was added to a SBR/BR- based tyre tread formulation and the curing and mechanical properties as well as heat conductivity behavior were determined. Heat diffusivity properties were calculated by Abaqus simulation software with the aid of an experimental temperature profile in the center of the rubber part
Findings: It was observed that the heat conductivity of the rubber was improved at 3 phr alumina, which was attributed to the improvement of phonon transport phenomena in rubber matrix in the presence of heat conductive filler besides carbon black. A considerable improvement in DeMatia crack growth behavior of the compound was also observed in the presence of the new filler. The other mechanical properties experienced no significant changes, except tear resistance. The rheometry results showed that the curing rate of the compounds decreased in the presence of powder, which was attributed to the surface acidic nature and the presence of surface hydroxide groups. So, it is necessary to do a comprehensive study to investigate the potential of this filler in reducing tyre curing time.

کلیدواژه‌ها [English]

  • nanomaterials
  • heat conductivity
  • rubber
  • phonon transfer
  • heat diffusivity coefficient
  1. Ghoreishy M.H.R. and Abbassi-Sourki F., The Molecular Structure of SBR and Filler Type Effects on Thermal Diffusivity of SBR/BR Compounds Used in Tire Tread., Iran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 30, 139-149, 2017.
  2. Sircar A.K. and Wells J.L., Thermal Conductivity of Elastomer Vulcanizates by Differential Scanning Calorimetry, Rubber Chem. Technol., 55, 191-207,1981.
  3. Vinod V.S., Siby V., and Baby K., Degradation Behaviour of Natural Rubber–Aluminium Powder Composites: Effect of Heat, Ozone and High Energy Radiation, Polym. Degrad. Stab., 75, 405-412, 2002.
  4. Vinod V.S., Varghese S., Kuriakose B., Kerala K.T. and Varughese,  Properties of Aluminum Powder Filled Styrene Butadiene Rubber Composites, KGK Kautschuk Gummi Kunststoffe, 55, 512-517, 2002.
  5. Zhang Q., Tian M., Wu Y., Lin G., and Zhang L., Effect of Particle Size on the Properties of Mg(OH)2-Filled Rubber Composites, J. Appl. Polym. Sci., 94, 2341-2346, 2004.
  6. Karger-Kocsis J. and Wu C.M., Thermoset Rubber/Layered Silicate Nanocomposites. Status and Future Trends, Polym. Eng. Sci., 44, 1083-1093, 2004.
  7. Bokobza L., Multiwall Carbon Nanotube Elastomeric Composites: A Review, Polymer, 48, 4907-4920, 2007.
  8. Wang Z., Lu Y., Liu J., Dang Z., and Zhang L., Preparation of Nano-Zinc Oxide/EPDM Composites with Both Good Thermal Conductivity and Mechanical Properties, J. Appl. Polym. Sci., 119,1144-1155 , 2011
  9. Wang Z.H., Lu Y.L., Liu J., Dang Z.M., Zhang L.Q., and Wang W., Preparation of Nanoalumina/EPDM Composites with Good Performance in Thermal Conductivity and Mechanical Properties, Polym. Adv. Technol., 22, 2302-2310, 2011.
  10. Roy K., Jatejarungwong C., and Potiyaraj P., Development of Highly Reinforced Maleated Natural Rubber Nanocomposites Based on Sol–Gel-Derived Nano Alumina, J. Appl. Polym. Sci., 135, 46248-46257, 2018.
  11. Teena T., Ayswarya E.P. and Eby T.T., Nano Alumina as Reinforcement in Natural Rubber Composites, Int. J. Innovat. Res. Sci. Eng. Technol., 21, 2365-2370, 2013.
  12. Martin M.I., Gomez L.S., Milosevic O., and Rabanal M.E., Nanostructured Alumina Particles Synthesized by the Spray Pyrolysis Method: Microstructural and Morphological Analyses, Ceram. Int., 36,767-772, 2010.
  13. Liu C., Liu Y., Ma Q. , and He H., Mesoporous Transition Alumina with Uniform Pore Structure Synthesized by Alumisol Spray Pyrolysis, Chem. Eng. J., 163, 133-142 , 2010.
  14. Shiva M. and Arianejad M., Water Jet Rubber Powder in Passenger Tyre Tread Formulation, lran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 31, 2018.
  15. Shiva M., Hadadi A.H., Nakhaei A., and Varasteh H., Study of Abrasion of Rubber Materials by Experimental Design, Response Surface and Artificial Neural Network Modeling, lran. J. Polym. Sci. Technol. (Persian), 28, 197-209, 2015.
  16. Fukahori Y. and Yamazaki H., Mechanism of Rubber Abrasion, Part 3: How is Friction Linked to Fracture in Rubber Abrasion, Wear, 188, 19-26, 1995.
  17. Guo B., Tang Z., and Zhang L., Transport Performance in Novel Elastomer Nanocomposites: Mechanism, Design and Control, Prog. Polym. Sci., 61, 29-66, 2016.
  18. Mu Q., Feng S., and Diao G., Thermal Conductivity of Silicone Rubber Filled with ZnO, Polym. Compos., 28, 125-130, 2007.
  19. Tsekmes I.A., Kochetov R., Morshuis P.H.F., and Smit J.J., Thermal Conductivity of Polymeric Composites: A Review, IEEE International Conference on Solid Dielectrics, Bologna, Italy, June 30-July 4, 2013.