Die Synthese und Charakterisierung von Nanokompositen aus unmodifiziertem Montmorillonit und unpolaren Kautschuken

Abstract

Die folgende Arbeit beschreibt die Herstellung und Untersuchung von elastomeren Schichtsilikat-Nanokompositen unter Verwendung des „Continuous Dynamic Latex Compounding (CDLC)“. CDLC ist eine neuartige Methode zur Herstellung von Kompositen und Nanokompositen aus Latices. Dabei wird ein Latex mit einem gequollenen Füllmaterial vermischt und unter Druck in einer Dehnströmung koaguliert. Die Nanokomposite aus den SBR-, NR- und X-SBR-Latices werden in ihren mechanischen Eigenschaften charakterisiert und daraus Rückschlüsse auf den Exfolierungsgrad der Schichtsilikatplättchen sowie den Zusammenhang zwischen Fällmethode und Exfolierungsgrad gezogen. Weiter wird die Auswahl des Schichtsilikattyps eingegrenzt. Der Einfluss des Fällmittels, und der Zusammenhang zwischen Fällmittel und Vulkanisationsverhalten werden untersucht. Es zeigte sich, dass der Auswahl des Schichtsilikats besondere Bedeutung zukommt. Die Montmorillonite mit den Bezeichnungen „Na+Cloisite“ und „Nanocor PGN“ wirken in Kautschuk-Nanokompositen bei Verwendung der Latexmethode am höchsten verstärkend in Bezug auf die mechanischen Eigenschaften. Montmorillonit mit einem geringem Anteil an Erdalkalimetallkationen, Carbonatanionen und hohem Anteil oktaedrisch koordinierter Aluminiumatome in der Schicht ist für die Verwendung in Nanokompositen aus unpolaren Kautschuken unter Verwendung der Latexmethode am Besten geeignet. Die sehr starke organische Base Diphenylguanidin (DPG) kompensiert teilweise auftretende negative Nebeneffekte in der Vulkanisation durch im Kautschuk verbliebene eher sauer wirkende Bestandteile des Fällmittels.

Es wurden Nanokomposite aus selbst hergestellten Sekundärlatices präpariert. Es zeigt sich, dass die Verstärkungswerte der über das Latexmischverfahren hergestellten Komposite denen von mechanisch eingemischten Schichtsilikaten weit überlegen ist. Auf diese Weise lassen sich auch Kautschuke zu einem Nanokomposit verarbeiten, die normalerweise nicht als Latex vorliegen.