Opracowanie nowych opartych na krzemie środków sprzęgających jako dyspersantów napełniacza krzemionkowego do mieszanek „zielonych” opon
Loading...
Date
2023
Authors
Advisor
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Development of novel silicon-based coupling agents as silica filler dispersants for „green” tire compounds
Abstract
Termin “zielone opony” odnosi się do wysokosprawnych opon do samochodów osobowych zawierających krzemionkę jako wzmacniający napełniacz. Główną zaletą “zielonych” opon jest niezwykle niski opór toczenia, co wiąże się z doskonałą wydajnością spalania paliwa. Niestety, krzemionka jako materiał polarny jest trudna do zmieszania z matrycą kauczukową. Biorąc powyższe pod uwagę, celem niniejszej rozprawy jest opracowanie nowych związków krzemu jako ekologicznych i ekonomicznych dyspersantów napełniacza w produkcji “zielonych” opon. Zatem, otrzymano N-funkcjonalizowane pochodne trialkoksysililowe oraz S-funkcjonalizowane pochodne silatranowe. Następnie, wpływ nowych związków na właściwości potomnych materiałów kompozytowych SSBR/BR/SiO2 został dogłębnie zbadany, w odniesieniu do handlowych silanowych środków sprzęgających. N-funkcjonalizowane pochodne trialkoksysililowe wywołały znacznie gorszy opór toczenia niż handlowy silan. Spowodowane było to wytworzeniem zaawansowanej sieci napełniacza indukowanym przez polarne atomy azotu, podczas gdy nie udało się osiągnąć wystarczających oddziaływań napełniacza z matrycą polimerową. Z drugiej strony, pochodne silatranowe okazały się obiecującymi dyspersantami napełniacza krzemionkowego, wolnymi od lotnych związków organicznych. Niemniej, potrzebna jest dalsza optymalizacja procedury mieszania kauczuku.
The term “green” tire refers to high-performance passenger car tire which contains silica as a reinforcing filler. The main asset of “green” tire is remarkably low rolling resistance, therefore it offers significantly better fuel efficiency than conventional tire made of carbon black filler only. Unfortunately, silica, as a highly polar material, is difficult to mix with the rubber matrix. In view of above, the main objective of this thesis was to develop novel organosilicon derivatives as ecological and economical silica filler dispersants in “green” tire compounding. Hence, N-containing trialkoxysilyl derivatives and S-functionalized silatrane derivatives were obtained. Then, the influence of the new compounds on the behavior of the derived SSBR/BR/SiO2 composites was thoroughly investigated, in reference to commercial silane coupling agents. N-containing trialkoxysilyl derivatives delivered far worse rolling resistance than reference commercial silane. This was caused by great contribution of the polar nitrogen atoms to formation of an advanced filler-filler network, while no sufficient filler-rubber interactions were achieved. On the other hand, the silatrane derivatives were found to be promising, VOC-free alternatives to commercial silane coupling agents. Nevertheless, further optimization of rubber mixing procedure is necessary to achieve better rubber processability.
Description
Wydział Chemii
Sponsor
Badania realizowano w ramach projektu „HighChem – interdyscyplinarne i międzynarodowe studia doktoranckie z elementami wsparcia współpracy międzysektorowej” nr projektu POWR.03.02.00-00-I020/17.
Pracę doktorską realizowano we współpracy z Pionem Badań i Rozwoju spółki Synthos S.A. w Oświęcimiu oraz Synthos Schkopau GmbH w Schokpau, Niemcy.
Pracę doktorską realizowano w ramach programu stypendialnego Generacja Synthos.
Keywords
środki sprzęgające, związki krzemu, mieszanki kauczukowe, coupling agents, silicon compounds, rubber mixtures