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Graphene / hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber nanocomposites: Dispersion, curing, mechanical reinforcement, multifunctional filler

  • Elastomers are usually mechanically reinforced with high loadings of carbon black (CB) to achieve the properties demanded; high amounts of mineral flame retardants are used to fulfill fire safety requirements. In this study, multilayer graphene (MLG), a nanoparticle made of only 10 graphene sheets, is applied in low loadings, 3 parts per hundred rubber (phr) to reduce the total amount of filler or boost performance in hydrogenated acrylonitrilebutadiene rubber (HNBR). In the HNBR/MLG nanocomposites, 3 phr MLG replaced 15 phr CB, 3 phr aluminum trihydroxide (ATH), or 15 phr CB + 3 phr ATH. The nanocomposites were prepared via master batch by ultrasonically assisted solution mixing and subsequent conventional two-roll milling. A comprehensive study is presented, illustrating the impact of MLG on curing and mechanical properties; e.g. replacing 2.5 phr ATH with 3 phr MLG increased the Young's modulus by over 60% and hardness by 10%, while improving flame retardancy, and reducing the totalElastomers are usually mechanically reinforced with high loadings of carbon black (CB) to achieve the properties demanded; high amounts of mineral flame retardants are used to fulfill fire safety requirements. In this study, multilayer graphene (MLG), a nanoparticle made of only 10 graphene sheets, is applied in low loadings, 3 parts per hundred rubber (phr) to reduce the total amount of filler or boost performance in hydrogenated acrylonitrilebutadiene rubber (HNBR). In the HNBR/MLG nanocomposites, 3 phr MLG replaced 15 phr CB, 3 phr aluminum trihydroxide (ATH), or 15 phr CB + 3 phr ATH. The nanocomposites were prepared via master batch by ultrasonically assisted solution mixing and subsequent conventional two-roll milling. A comprehensive study is presented, illustrating the impact of MLG on curing and mechanical properties; e.g. replacing 2.5 phr ATH with 3 phr MLG increased the Young's modulus by over 60% and hardness by 10%, while improving flame retardancy, and reducing the total heat evolved by 10%. MLG is a multifunctional filler, as demonstrated by various enhancements in terms of the mechanical and flame retardancy properties of the rubber composites.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Benjamin Zirnstein, Weronika Tabaka, Daniele Frasca, Dietmar Schulze, Bernhard SchartelORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Polymer Testing
Jahr der Erstveröffentlichung:2018
Organisationseinheit der BAM:7 Bauwerkssicherheit
7 Bauwerkssicherheit / 7.5 Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen
Verlag:Elsevier Ltd.
Jahrgang/Band:66
Erste Seite:268
Letzte Seite:279
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurbau
Freie Schlagwörter:Graphene; Nanocomposite; Rubber
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Infrastruktur
Infrastruktur / Fire Science
Material
DOI:10.1016/j.polymertesting.2018.01.035
ISSN:0142-9418
ISSN:1873-2348
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:14.03.2018
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:19.04.2018
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