Abstrakt

In dieser Studie wurde mithilfe der Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR) ein multifunktionaler polymerer Haftvermittler und eine Anti-Aging-Verbindung auf Basis des Triethanolaminsalzes von Acrylamid-Acrylsäure-Copolymer (COS) hergestellt und charakterisiert. Der Einfluss verschiedener COS-Gehalte auf die Zug-, Haftungs- und thermischen Eigenschaften von NBR-Verbundwerkstoff und NBR/PET-Sandwich wurde bewertet. Die COS-haltigen NBR-Verbundwerkstoffe zeigten eine gute Beibehaltung ihrer mechanischen Eigenschaften mit zunehmender thermischer Alterungszeit, während die mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs ohne COS abnahmen. Die höchste Zugfestigkeit (17,5 MPa mit einem Retentionswert von 0,6 Prozent) nach 7 Tagen thermischer Alterung wurde für NBR-Verbundwerkstoff verzeichnet, der 5 phr (Teile pro hundert Teile Gummi) COS (COS 5) enthält ), im Vergleich zu NBR-Verbundwerkstoff ohne COS (COS 0), der 15,1 MPa mit einem Retentionswert von -27,4 Prozent aufzeichnete. Darüber hinaus verbesserte der COS 5-Verbundwerkstoff die Schälfestigkeit um 16,4 Prozent im Vergleich zum COS 0. Die Ergebnisse der thermogravimetrischen Analyse (TGA) bestätigten die antithermische Alterungswirkung von COS, wobei der Wert der anfänglichen Zersetzungstemperatur (Ti) um 11,7 bzw. 9,3 Grad anstieg, nach der Zugabe von 5 bzw. 10 phr COS zum NBR-Verbundwerkstoff . Darüber hinaus zeigten die anderen untersuchten thermogravimetrischen Parameter einen deutlichen Anstieg ihrer Werte, was die Verbesserung der thermischen Stabilität des NBR-Verbundwerkstoffs in Gegenwart von COS bestätigt. Auch die Luftdurchlässigkeit des PET/NBR-Sandwichs nahm danach um 80 Prozent ab die Zugabe von 7,5 phr COS.

Das Glykosid von Cistanche kann auch die SOD-Aktivität im Herz- und Lebergewebe erhöhen und den Gehalt an Lipofuscin und MDA in jedem Gewebe deutlich reduzieren, wodurch verschiedene reaktive Sauerstoffradikale (OH-, H₂O₂ usw.) effektiv abgefangen und vor DNA-Schäden geschützt werden verursacht durch OH-Radikale. Cistanche-Phenylethanoidglykoside haben eine starke Fähigkeit, freie Radikale abzufangen, eine höhere Reduktionsfähigkeit als Vitamin C, verbessern die Aktivität von SOD in der Spermiensuspension, reduzieren den MDA-Gehalt und haben eine gewisse schützende Wirkung auf die Funktion der Spermienmembran. Cistanche-Polysaccharide können die durch D-Galaktose verursachte Aktivität von SOD und GSH-Px in Erythrozyten und Lungengewebe experimentell seneszierender Mäuse steigern, außerdem den Gehalt an MDA und Kollagen in Lunge und Plasma verringern und den Gehalt an Elastin erhöhen eine gute Abfangwirkung auf DPPH, verlängert die Zeit der Hypoxie bei seneszenten Mäusen, verbessert die Aktivität von SOD im Serum und verzögert die physiologische Degeneration der Lunge bei experimentell seneszenten Mäusen. Bei der zellulären morphologischen Degeneration haben Experimente gezeigt, dass Cistanche über eine gute antioxidative Fähigkeit verfügt und hat das Potenzial, ein Medikament zur Vorbeugung und Behandlung von Hautalterungskrankheiten zu sein. Gleichzeitig hat Echinacosid in Cistanche eine erhebliche Fähigkeit, freie DPPH-Radikale abzufangen und kann reaktive Sauerstoffspezies abfangen, den durch freie Radikale verursachten Kollagenabbau verhindern und hat auch eine gute Reparaturwirkung auf Schäden durch Thymin-Radikalanionen.

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SchlüsselwörterHaftung · Mechanische Eigenschaften · Thermische Eigenschaften · Luftdurchlässigkeit

Einführung

Gummierte Stoffe können durch Imprägnierung, Oberflächenbeschichtung oder Laminierung von Textilstoffen hergestellt werden. Die beliebteste Methode der Oberflächenbeschichtung ist das Auftragen einer viskosen Flüssigkeit aus Gummimischung (Teig) [1]. Die Verbesserung der Haftung zwischen Stoff bzw. Fasern und Polymermatrix wird üblicherweise durch physikalische oder chemische Modifikation der Stoffoberfläche oder den Zusatz von Haftvermittlern erreicht [2]. Es wurden verschiedene Anstrengungen unternommen, um die Haftung zwischen Textilgewebe und Gummi zu verbessern. Doganci [3] untersuchte den Einfluss von glycidylpolyedrischem oligomerem Silsesquioxan (GPOSS) auf die Haftungseigenschaften zwischen PET-Kordel und Gummi (Naturkautschuk-Styrol-Butadien-Kautschukmischung). Es wurde festgestellt, dass sich die Zugfestigkeit nicht wesentlich veränderte, während die Haftfestigkeit verbessert wurde, wobei die höchste Haftfestigkeit bei 1 Prozent GPOSS erreicht wurde. Zhang et al. [4] verbesserten die Haftung von Poly(m-aramid)-Gewebe an Silikonkautschuk durch eine Kombination aus Silan-Haftvermittler und N2-Plasma-Oberflächenbehandlung. Die Silanverbindung fungierte über eine Pfropfreaktion auf beiden Oberflächen als Bindemittel zwischen Stoff und Gummi. Subramanian und Nando [5] verwendeten das Trockenbindungssystem, das Resorcin, Kieselsäure und Hexamethylentetramin umfasst, um die Haftung zwischen Polychloropren-Gummi und Polyvinylalkohol-Schnüren und -Geweben zu verbessern. Die Änderung der Menge der einzelnen Komponenten hatte einen erheblichen Einfluss auf die Haftung zwischen Gummi und Schnüren oder Stoffen. Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) gehört zur Familie der ungesättigten Kautschuke. NBR wird durch Copolymerisation von Acrylnitril- und Butadienmonomeren hergestellt. NBR findet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in der Automobilindustrie, beispielsweise als öl- und kraftstoffbeständige Dichtungen, Tanks, Schläuche, Tüllen usw. Mit zunehmendem Acrylnitrilgehalt nimmt die Kraftstoff- und Ölbeständigkeit von NBR zu [6]. PET-Gewebe, ein Bestandteil der untersuchten Verbundwerkstoffe, ist aufgrund seiner inerten chemischen Oberflächenstruktur und der Notwendigkeit einer weiteren Oberflächenmodifizierung oder der Zugabe eines Haftvermittlers zur Verbesserung der Haftung mit verschiedenen Polymerverbindungen schlecht verträglich [7]. Polyethylenterephthalat (PET) wurde als Verstärkungsmittel für Naturkautschuk [8] und Styrol-Butadien-Kautschuk [9] verwendet, wo es ohne Haftvermittler oder weitere Modifikationen eine schlechte Haftung aufwies. Die Haftung zwischen NBR und polaren Stoffen, einschließlich PET, ist schwach [2, 7, 10, 11]. Es wurden viele Anstrengungen unternommen, um die Haftung von NBR an PET-Fasern oder -Geweben zu verbessern, basierend auf der chemischen Reaktion mit NBRs -C=C- [2]. Jincheng et al. [7] untersuchten die Wirkung zweier verschiedener haftvermittelnder Systeme zur Verbesserung der Haftung zwischen NBR- und PET-Schnüren. Dabei zeigte das mit hydratisiertem Siliciumdioxid-Resorcin-Hexamethoxymethyl-Melamin (HRH) behandelte System eine stärkere Verbesserung der Haftung zwischen NBR- und PET-Schnüren als das mit Resorcin-Formaldehyd-Latex (RFL) behandelte System. Razavizadeh und Jamshidi [2] verbesserten die Haftung zwischen NBR- und PET-Fasern durch Carboxylierung der PET-Gewebeoberfläche mittels ultravioletter (UV) Bestrahlung. Es wurde festgestellt, dass die Verbesserung der Bindung zwischen NBR und PET auf die Bildung kovalenter Bindungen an der Grenzfläche Gummi/Gewebe zurückzuführen ist. Han et al. [12] verwendeten Titanat, um die Haftungseigenschaften zwischen Silikonkautschuk und Polyestergewebe zu verbessern. Die Härte und Zugfestigkeit des Silikonkautschuk-Verbundwerkstoffs nahm mit zunehmendem Titanatgehalt allmählich ab, wohingegen die Schälkraft bis zu einer Titanatkonzentration von 0,2 Prozent zunahm.

Das Vorhandensein von Ungesättigtheit innerhalb der Kautschukmatrix führt bei thermischer oder oxidativer Alterung zu Instabilität und anschließendem Abbau, was zur Spaltung von Kautschukketten und zur Bildung sauerstoffhaltiger Gruppen oder zusätzlicher Vernetzungen innerhalb der Kautschukmatrix führt [13]. Dieser Abbau führt zu einem dramatischen Rückgang der physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften des Gummiverbundwerkstoffs, was sich negativ auf seine Lebensdauer auswirkt [14, 15]. Um den Abbauprozess des ungesättigten Kautschuks zu verzögern, werden chemische Antioxidantien wie Amidverbindungen eingearbeitet, um die thermische Stabilität des Kautschuks zu erhöhen [16]. Wie oben erwähnt, gehört NBR zur Familie der ungesättigten Kautschuke und daher sollte seinen Formeln ein Alterungsschutzmittel zugesetzt werden, um den Abbauprozess zu verzögern und die Lebensdauer zu verlängern.

Jovanović et al. [17] untersuchten den Einfluss verschiedener Alterungsschutzmittel auf NBR/Eisenoxid/Zinkdimethacrylat-Verbundwerkstoffe und stellten fest, dass alle Alterungsschutzmittel die Vernetzungsdichte und die mechanischen Eigenschaften des NBR-Verbundwerkstoffs beeinträchtigten. Die beste Schutzwirkung bei 100 Grad hatte Diaryl-p-phenylendiamin (DAPD), während das beste Antioxidans bei 120 Grad Diphenylamin (DPA) war. Zhong et al. [18] modifizierten das Graphenoxid (GO) mit einem Alterungsschutzmittel p-Phenylendiamin (PPD) und verbesserten damit die thermische Stabilität von NBR. Die Ergebnisse zeigten, dass die thermooxidative Stabilität der Kautschukmatrix nach der Einführung von GO-PPD offensichtlich zunahm. Die kleinen Anti-Aging-Verbindungen können durch Diffusion an die Oberfläche des Verbundwerkstoffs und anschließende Verdunstung oder Auflösung in einem geeigneten Lösungsmittel verloren gehen. Um den Verlust von Anti-Aging-Molekülen zu vermeiden, wurden makromolekulare oder polymere Anti-Aging-Moleküle verwendet [19].

In dieser Studie wurde mithilfe der Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR) ein multifunktionaler polymerer Haftvermittler und eine Anti-Aging-Verbindung auf Basis des Triethanolaminsalzes von Acrylamid-Acrylsäure-Copolymer (COS) hergestellt und charakterisiert. Die Wirkung von COS auf die Haftung zwischen NBR- und PET-Gewebe und die Zugeigenschaften von NBR-Verbundwerkstoffen wurden untersucht. Darüber hinaus wurde COS verwendet, um die thermooxidative Stabilität des NBR-Verbundwerkstoffs zu verbessern. Die Auswirkung der thermischen Alterung auf die Zugfestigkeit des NBR-Verbundwerkstoffs und die Haftungseigenschaften des PET/NBR-Sandwichs, die unterschiedliche COS-Gehalte enthalten, wurde bewertet. Außerdem wurden die thermogravimetrische Analyse (TGA) und die Luftdurchlässigkeit untersucht.

Experimental

Materialien

Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) unter dem Handelsnamen KRYNAC® 2850 F wurde von Zeon Advanced Polymix, Thailand, gekauft, wo der Acrylnitrilgehalt 27,5 Gew.-% beträgt. Prozent, Dichte von 0,97 g/cm3 und Mooney-Viskosität ML (1 plus 4) 100 Grad 48. Acrylamid (AAm), Acrylsäure (AA)-Monomere mit einer Reinheit von 99 Prozent, Ammoniumpersulfat (APS), 98 Prozent, und Triethanolamin (TEA), 98 Prozent wurden von der Firma Merck, Deutschland, bezogen. Der Polyesterstoff wurde von Misr Helwan for Textiles, Ägypten, bezogen. Ruß (N220) mit äußerer Oberfläche (STSA), m2/g 106 m2/g wurde von Alexandria Carbon Black, Ägypten, bereitgestellt. Hexamethylentetramin (HMT) mit einer Reinheit von 99 Prozent wurde von Alfa Aesar, Deutschland, bezogen. Weitere Chemikalien wurden von El-Gomhouria For Trading Chemicals, Ägypten, bereitgestellt.

Vorbereitung von COS

In einem 500-ml-Dreihalskolben mit Kühler, Glasthermometer und N2-Gaseinlass wurde COS hergestellt. Der Kolben wurde mit 90 g destilliertem Wasser gefüllt und auf eine Temperatur von 90 Grad eingestellt. Die Rührgeschwindigkeit wurde auf 250 U/min eingestellt. 30 g AAm wurden in 30 g destilliertem Wasser gelöst und mit 30 g AA gemischt. Die Initiatorlösung wurde durch Auflösen von 1,2 g APS in 18,8 g destilliertem Wasser hergestellt und gleichzeitig über 3 Stunden mit Monomerlösung versetzt, nachdem mit Stickstoffgas gespült wurde, um gelösten Sauerstoff zu entfernen. Um eine vollständige Monomerumwandlung zu erreichen, wurde der Kolbeninhalt zwei Stunden lang bei 90 Grad gehalten. Nach dem Abkühlen auf Umgebungstemperatur wurde der Kolbeninhalt vollständig mit Triethanolamin bis zu einem pH-Wert von 7 neutralisiert. Das Produkt wurde 24 Stunden lang bei 105 Grad getrocknet, um das gesamte Wasser zu entfernen, was ein hochviskoses Material ergab. Die Struktur des COS wurde mittels Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FTIR) Nicolet 380-Spektrophotometer, Thermo Scientific, Waltham USA, bestätigt.

Gummimischung und Herstellung von Gewebe-Gummi-Sandwiches

Auf einer Labor-Zweiwalzenmühle (152 mm-330 mm) mit einem Reibungsverhältnis von 1:1,4 werden das NBR und andere Zutaten bei Raumtemperatur gemischt. Vor der Zugabe des Füllstoffs und anderer in Tabelle 1 aufgeführter Komponenten wurde das NBR 1 {19}} Minute lang geknetet. Der Ruß wurde innerhalb von 4 Minuten hinzugefügt, während die anderen Bestandteile fast innerhalb von 5 Minuten hinzugefügt wurden. Die Gesamtmischung wurde nach der vollständigen Zugabe aller Zutaten einer weiteren 3-minütigen Mastikation unterzogen. Die verschiedenen rheometrischen Parameter, nämlich Aushärtezeit (t90), Scorch-Zeit (ts2), minimales Drehmoment (ML) und maximales Drehmoment (MH), wurden mit dem Rheometer MDR 2000, Alpha Technologies, UK, bestimmt. Das Deltadrehmoment (ΔM) wurde durch Subtrahieren von ML von MH berechnet. Der Teig wurde hergestellt, indem kleine Stücke jeder Mischung in Toluol getaucht wurden (das Verhältnis war 1 Teil Gummimischung: 1,5 Teile Toluol) und dann 72 Stunden lang quellen gelassen wurde. Der gequollene Gummi wurde alle 24 Stunden manuell gerührt. Das Stoff-Gummi-Sandwich von Eine Dicke von 0,7 ± 0,1 mm wurde durch Verteilen einer Teigschicht auf dem Stoff mit einem Filmapplikator erreicht. Der gummibeschichtete Stoff wurde gefaltet, um ein Stoff-Gummi-Sandwich zu bilden, dann um die Metalltrommel gerollt und zum Schutz mit Baumwolltüchern abgedeckt Verformung während des Vulkanisationsprozesses. Der Aushärtungsprozess erfolgte in einem Umluftofen, der auf 155 Grad eingestellt war. Die vulkanisierten Platten wurden durch Formpressen in einer elektrisch beheizten Presse bei 155 Grad und einem Druck von 150 kg/cm2 hergestellt.

Mechanische Messungen

Die Zugeigenschaften wurden gemäß ASTM D{{0}} gemessen. Fünf hantelförmige Proben jeder Probe wurden mit einer Universal-Zugprüfmaschine (Zwick Z010, Deutschland) bei einer Traversengeschwindigkeit von 500 mm/min gemessen. Die Haftfestigkeit wurde gemäß ASTM D 413–17 bei einer Traversengeschwindigkeit von 50 mm/min mit der Universal-Zugprüfmaschine gemessen. Fünf ebene Streifen mit einer Breite, Länge und Dicke von 25 plus 3,−0 mm, 12 ± 0,5 cm bzw. 0,7 ± 0,1 mm. Die Teile eines Endes der Proben wurden von Hand auf einen ausreichenden Abstand getrennt, um die Befestigung der getrennten Enden an den Griffen der Zugprüfmaschine zu ermöglichen. Die Trennung der Probenschichten erfolgte in einem Winkel von etwa 180 Grad.

Die thermische Alterung wurde gemäß ASTM D573-19 in einem Ofen bei einer Temperatur von 70 Grad für 7 Tage durchgeführt. Zu unterschiedlichen Reifezeiten (1, 3 und 7 Tage) wurden fünf Proben entnommen und untersucht. Der Selbstbehalt an der Immobilie lässt sich wie folgt berechnen:

wobei Pa und Pb die nach bzw. vor der Alterung gemessenen Eigenschaften sind.

Thermogravimetrische Analyse (TGA)

Der Einfluss von COS auf die thermische Stabilität von NBR-Verbundwerkstoffen wurde mit TGA-60 Shimadzu Company, Japan, durchgeführt. 5 mg aller Proben wurden von Umgebungstemperatur auf 600 Grad mit einer Geschwindigkeit von 10 Grad/Minute unter N2-Gas mit einer Durchflussrate von 30 ml/Minute erhitzt.

Messungen der Luftdurchlässigkeit

Die Luftdurchlässigkeit durch das beschichtete Gewebe mit den Abmessungen 50*50*0,7 mm wurde mit dem elektronischen Luftdurchlässigkeitstester (SDL 021A) gemessen. Die Luftdurchlässigkeitswerte wurden in cm3/s/cm2 ausgedrückt. Der Test wurde bei einem Druck von 999 Pa durchgeführt. Die Messung der Luftdurchlässigkeit erfolgte gemäß ASTM D737. Die hier gemeldeten Ergebnisse sind der Durchschnitt von fünf Messungen für jede Probe.

Resultate und Diskussion

Charakterisierung von Poly (AAc-co-AAm)/TEA (COS)

Es ist allgemein bekannt, dass Polyacryl (PAA) Carbonsäuregruppen aufweist, die verschiedene intermolekulare Wechselwirkungen wie elektrostatische Wechselwirkungen, Wasserstoffbrückenbindungen und Dipolionen-Wechselwirkungen mit anderen Polymeren und Tensiden entwickeln können. Viele Untersuchungen haben gezeigt, dass es in wässrigen Lösungen starke Wechselwirkungen von PAA mit anderen Polymeren und Tensiden gibt. Es besteht ein großes Potenzial für die Nutzung dieser Wechselwirkungen in verschiedenen industriellen Polymeranwendungen. Intermolekulare Wechselwirkungen beeinflussen die Schwingung von Gruppen an Polymersegmenten. Diese Informationen können durch FTIR-Analyse gewonnen werden. Abbildung 1 zeigt die FTIR-Spektren von Poly (AA-co-AAm) und Poly (AA-co-AAm)/TEA (COS). Das FTIR-Spektrum von Poly (AA-co-AAm) bestätigt die Bildung eines Copolymers aus Acrylsäure und Acrylamid, wie aus den Banden hervorgeht, die bei 3160 und 3310 cm−1 auftraten, was auf die N-H-Streckung der Acrylamideinheit und O– hinweist. H-Streckung der Acrylateinheit bzw. Asymmetrische und symmetrische Streckung von C–H werden bei 2980 bzw. 2820 cm1 gefunden. Die Carbonylstreckschwingung ergibt einen Peak bei 1660 und 1690 cm−1, und es wird kein charakteristischer Streckschwingungspeak von C=C gefunden [20]. Die Reaktion von TEA mit Poly (AA-co-AAm) wird im FTIR-Spektrum von COS bestätigt, wohingegen die bei 3410 cm−1 erscheinende Bande die O-H-Streckung anzeigt. Asymmetrische und symmetrische Streckung von C–H werden bei 2980 bzw. 2820 cm1 gefunden. Die charakteristischen Peaks der C=O-Streckung erscheinen bei 1590 und 1690 cm−1. Symmetrische und asymmetrische Streckung von COO− finden sich bei 1380 cm-1 bzw. 1410 cm−1 im Poly(AA-co-AAm)-Spektrum und bei 1360 und 1420 cm-1 im COS-Spektrum . Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Carboxylgruppen von PAA Wasserstoffbrückenbindungen mit NH2 in der Acrylamideinheit des Copolymers bilden und es zu COO − dissoziiert, das mit dem TEA einen Komplex bildet [21, 22].

Rheometrische Eigenschaften und Vernetzungsdichte

Tabelle 2 zeigt die Auswirkung unterschiedlicher COS-Gehalte auf die rheometrischen Eigenschaften von NBR-Verbundwerkstoffen. Es ist ersichtlich, dass der Unterschied zwischen minimalem Drehmoment (ML) und maximalem Drehmoment (MH), der durch ∆M ausgedrückt wird, mit zunehmendem COS innerhalb des NBR-Verbundwerkstoffs allmählich abnahm. Dies weist darauf hin, dass die Steifigkeit des Gummiverbundstoffs mit zunehmendem COS-Gehalt abnahm. Der Wert von ∆M hängt direkt von der Vernetzungsreaktion ab, wobei der ∆M-Wert mit zunehmender Vernetzungsdichte zunimmt [23]. Die Abnahme von ∆M mit zunehmender COS-Konzentration innerhalb des Verbundwerkstoffs wird darauf zurückgeführt, dass die Vernetzungsdichte des Verbundwerkstoffs mit zunehmendem COS-Gehalt allmählich abnimmt und von 71,89*10 −5 g−1 abnimmt. mol für COS0 auf 57,47*1{{50}} −5 g−1.mol für COS10, wie in Tabelle 3 angegeben [24]. Darüber hinaus zeigte Tabelle 2, dass die Zugabe von COS zum NBR-Verbundwerkstoff den Vulkanisationsprozess beschleunigte, was durch die Verringerung der Anvulkanisationszeit (ts2), der optimalen Aushärtungszeit (t90) und des Aushärtungsratenindex [CRI=100/“ angezeigt wurde. (t90-ts2)]. Nakason et al. [25] fanden heraus, dass die Zugabe von Füllstoffen, die Hydroxylgruppen in ihrer Struktur enthalten, zum Gummiverbundstoff den Vulkanisationsprozess beschleunigen kann. In unserem Fall hatten wir ein ähnliches Ergebnis, wobei die Beschleunigungswirkung von COS auf das Vorhandensein vieler Hydroxylgruppen in seiner Struktur zurückzuführen ist. Tabelle 3 zeigt, dass die Vernetzungsdichte des NBR-Verbundwerkstoffs nach der Zugabe von 2,5 phr COS von 71,89 * 10 -5 g-1,mol für Verbundwerkstoff COS 0 auf 63,5310 -5 g-1,mol abnahm. Die Abnahme der Vernetzung Die Dichte nahm mit zunehmendem COS-Gehalt im NBR-Verbundwerkstoff weiter ab. Darüber hinaus ist NBR ungesättigt und daher besonders anfällig für den Abbauprozess, wenn es thermooxidativer Alterung ausgesetzt wird, was zum Bruch von Polymerketten führt. Das Aufbrechen von Polymerketten erfolgt über Kettenreaktionen freier Radikale, bei denen sauerstoffhaltige Gruppen wie Carbonsäuren, Ketone, Aldehyde und Epoxide entstehen [13]. Dieser Abbauprozess verschlechtert die physikalisch-mechanischen Eigenschaften des Gummiverbundwerkstoffs. Dien-Elastomeren werden häufig chemische Antioxidantien zugesetzt, um freie Radikale abzufangen und den Alterungsprozess zu verlangsamen. Diese Antioxidantien können die thermooxidative Stabilität von Gummi erheblich erhöhen [26, 27]. Die kleinen Anti-Aging-Verbindungen können durch Diffusion an die Oberfläche des Verbundwerkstoffs und anschließende Verdunstung verloren gehen. Als lösliches Antioxidans kann es in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst werden, wenn das Komposit damit in Kontakt kommt [28]. Um den Verlust von Anti-Aging-Molekülen zu vermeiden, wurden makromolekulare oder polymere Anti-Aging-Moleküle verwendet [19]. Viele polymere Antialterungsverbindungen auf Acrylamidbasis wurden verwendet, um die Alterungseigenschaften verschiedener Polymere zu verbessern [29, 30]. Die Anti-Aging-Wirksamkeit kann anhand der Beibehaltung der mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs, der die Anti-Aging-Verbindung enthält, bewertet werden [31]. Tabelle 3 zeigt auch die antithermische Alterungswirkung von COS, wobei die Vernetzungsdichte innerhalb des COS 0 -Verbundwerkstoffs mit zunehmender Alterungszeit dramatisch abnahm, wohingegen die COS-haltigen Verbundwerkstoffe eine gute Beständigkeit gegenüber thermischer Alterung zeigten, wie durch die Zunahme von angezeigt Vernetzungsdichte mit zunehmender Alterungszeit. Die Vernetzungsdichte sank von 71,89*10 −5 g−1.mol für COS 0 auf 54,10 *10 −5 g−1.mol mit einem Retentionswert von -24,74 Prozent nach 7-tägiger Alterung bei 70 Grad wie angezeigt. Der COS 7,5 ergab den höchsten Vernetzungsdichtewert von 72,80 *10 −5 g−1.mol mit einem Retentionswert von 22,93 Prozent. Die Retention des Vernetzungsdichtewerts steigt mit der Erhöhung des COS-Gehalts auf bis zu 7,5 phr und nimmt dann ab, wobei nach 7-tägiger Alterung ein Retentionswert von 13,14 Prozent für COS 10 verzeichnet wird, wie in Abb. 2 dargestellt.

Zugeigenschaften

Die Zugeigenschaften von NBR-Verbundwerkstoffen mit unterschiedlichen COS-Gehalten sind in Abb. 3 dargestellt. Es ist ersichtlich, dass die Zugfestigkeit von NBR-Verbundwerkstoffen mit zunehmendem COS-Gehalt allmählich abnahm. Die Zugfestigkeit nahm nach der Zugabe von 2,5 phr COS um 11,1 Prozent ab und erreichte 18,8 Prozent nach der Zugabe von 1 0 phr im Vergleich zu COS 0. Die Abnahme der Zugfestigkeit kann auf die Abnahme der Vernetzungsdichte mit steigendem COS innerhalb des Verbundwerkstoffs zurückgeführt werden. Der direkte Einfluss der Vernetzungsdichte innerhalb eines Polymerkomposits auf seine mechanischen Eigenschaften wurde in der früheren Literatur ausführlich diskutiert, wobei mechanische Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Elastizitätsmodul und Härteeigenschaften mit zunehmender Vernetzungsdichte zunehmen, während die Bruchdehnung abnimmt [32–35]. ]. Ähnliche Ergebnisse wurden hier erzielt, wobei die Zugfestigkeit mit abnehmender Vernetzungsdichte des NBR-Verbundwerkstoffs abnahm. Ein beschleunigter thermooxidativer Alterungstest wurde durchgeführt, um die thermooxidative Alterungsbeständigkeit von NBR-Verbundwerkstoffen mit und ohne COS zu bewerten. Darüber hinaus nahm mit zunehmender Alterungszeit die Vernetzungsdichte innerhalb von COS 0 ab der thermischen Zersetzung, und folglich nahm die Zugfestigkeit von COS 0 mit zunehmender Alterungszeit stark ab. Die thermische oxidative Alterungsbeständigkeit von COS kann auf die Fähigkeit von Amid- und Hydroxylgruppen zurückzuführen sein, sein Proton zur Reaktion mit den Sauerstoff- und Kohlenwasserstoffradikalen bereitzustellen und folglich den thermischen Abbau des NBR-Verbundwerkstoffs zu verzögern [36, 37]. Es ist ersichtlich, dass die Retentionswerte der Zugfestigkeit für COS 0 nach der Exposition -7.2, {{20}}.5 und -27.4 betrugen einer Alterung von 1, 3 bzw. 7 Tagen, wie in Abb. 3A dargestellt. Die COS-haltigen NBR-Verbundwerkstoffe zeigten eine höhere Beständigkeit gegenüber dem Alterungsprozess. Darüber hinaus stieg der Retentionswert der Zugfestigkeit mit zunehmendem COS-Gehalt im NBR-Verbundwerkstoff, wobei die Retentionswerte der Zugfestigkeit COS 2,5, COS 5, COS 7,5 und COS 10 nach 7 Tagen Alterung betrugen betrugen -8,6 Prozent, -1,7 Prozent, 0,6 Prozent bzw. 1,2 Prozent. Nach 7 Tagen beschleunigter Alterung waren die Zugfestigkeitswerte von NBR-haltigen Verbundwerkstoffen höher als die von COS 0, wobei die Zugfestigkeitswerte für COS {{68} 15,1, 16,9, 17,1, 16,8 und 17,1 MPa betrugen. }, COS 2,5, COS 5, COS 7,5 bzw. COS 10. Die Auswirkung des COS-Gehalts und der Alterungszeit auf die Bruchdehnung des NBR-Verbundwerkstoffs ist in Abb. 3B dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die Bruchdehnung mit zunehmendem COS-Gehalt im NBR-Verbundwerkstoff leicht abnahm. Darüber hinaus zeigte der COS 0-Verbundwerkstoff mit zunehmender Alterungszeit eine signifikante Abnahme des Bruchdehnungswerts, mit einer Abnahme von 32,4 Prozent im Vergleich zum ungealterten COS {{103}}-Verbundwerkstoff. Die Bruchdehnungswerte nach 7 Tagen Alterung für COS 0, COS 2,5, COS 5, COS 7,5 und COS 10 betrugen 425,9, 515,1, 515,2, 530,3 und 535,1 Prozent mit Retentionswerten von {{85 }}.4, -17.2, -16.6, -13.8 bzw. -10.8 Prozent. Der Elastizitätsmodul steigt mit zunehmender Steifigkeit und Vernetzungsdichte innerhalb des Verbundwerkstoffs [38, 39]. Wie in Abb. 3C gezeigt, nahm der Elastizitätsmodul von COS 0 mit zunehmender Alterungszeit ab, wohingegen der Verlust des Elastizitätsmoduls von COS0 nach der Alterung 4,9, -9,0 und -14,6 Prozent betrug Zeit von 1, 3 und 7 Tagen. Dies könnte auf den durch thermische Alterung verursachten thermischen Abbau von Polymerketten zurückzuführen sein, der die Vernetzungsdichte und damit den Elastizitätsmodul beeinträchtigt [33, 35]. Die Beibehaltung des Elastizitätsmoduls war bei NBR-Verbundwerkstoffen, die COS als Alterungsschutzmittel enthielten, höher als bei dem COS 0-Verbundwerkstoff. Die NBR-Verbundwerkstoffe, die COS enthalten, hatten nach der Alterung einen höheren Retentionswert in allen Zugeigenschaften und zeigten nach einer Alterung von 7 Tagen höhere Zugeigenschaften als COS 0, was die hohe Wirksamkeit von COS als antithermische Alterung bestätigt.

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