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In den letzten Jahren werden zunehmend Nanopartikel als Füllstoff für Polymere vorgeschlagen und auch erfolgreich in Elastomer-Nanocomposites eingesetzt. In dieser Arbeit wird Multilayergraphen (MLG) als Nanofüllstoff näher untersucht, der sich bereits bei geringen Konzentrationen als effizient erweist. MLG besteht aus nur etwa zehn Graphenlagen.
Chlorbutylkautschuk (CIIR)/MLG-Nanocomposites mit verschiedenen MLG-Gehalten wurden mit Hilfe eines ultraschallunterstützen Mischverfahrens in Lösung hergestellt und auf einem Walzwerk weiterverarbeitet. Das Einmischen von MLG führt zu einer deutlichen Verbesserung der rheologischen und mechanischen Eigenschaften, des Vernetzungsverhaltens sowie der Barrierewirkung gegenüber Gasen. Bereits der Zusatz von 3 phr MLG zu CIIR führt zu einem mehr als zweifach höheren E-Modul und zu einer Reduktion der Permeabilität von O2 und CO2 um 30 %. Höhere Konzentrationen an Nanofüllstoff resultieren in einer weiteren Verbesserung der Eigenschaften der Nanocomposites. Weiterhin zeigten die CIIR/MLG-Nanocomposites auch eine geringere Entflammbarkeit.
Multilayer Graphene (MLG), a nanoparticle with a specific surface of BET = 250 m²/g and thus made of only approximately 10 graphene sheets, is proposed as a nanofiller for rubbers. When homogenously dispersed, it works at low loadings enabling the replacement of carbon black (CB), increase in efficiency, or reduction in filler concentration. Actually the appropriate preparation yielded nanocomposites in which just 3 phr are sufficient to significantly improve the rheological, curing and mechanical properties of different rubbers, as shown for Chlorine-Isobutylene-Isoprene Rubber (CIIR), Nitrile-Butadiene Rubber (NBR), Natural Rubber (NR), and Styrene-Butadiene Rubber (SBR). A mere 3 phr of MLG tripled the Young’s modulus of CIIR, an effect equivalent to 20 phr of carbon black. Similar equivalents are observed for MLG/CB mixtures. MLG reduces gas permeability, increases thermal and electrical conductivities, and retards fire behavior. The later shown by the reduction in heat release rate in the cone calorimeter. The higher the nanofiller concentration is (3 phr, 5 phr, and 10 phr was investigated), the greater the improvement in the properties of the nanocomposites. Moreover, the MLG nanocomposites improve stability of mechanical properties against weathering. An increase in UV-absorption as well as a pronounced radical scavenging are proposed and were proved experimentally. To sum up, MLG is interesting as a multifunctional nanofiller and seems to be quite ready for rubber development.
In recent years, different nanoparticles have been proposed and successfully introduced as nanofillers in rubber nanocomposites. In this study, multilayer graphene (MLG) is proposed as a nanoparticle that functions efficiently at low concentrations. MLG consists of just 10 or so graphene sheets. Chlorine isobutyl isoprene rubber (CIIR)/MLG nanocomposites with different MLG loadings were prepared using an ultrasonically assisted solution mixing procedure followed by two-roll milling. The incorporation of MLG provides a clear improvement in the rheological, mechanical, curing, and gas barrier properties of the nanocomposites. Adding only 3 phr ofMLGto CIIR increased the Young’s modulus by more than two times and reduced the permeability ofO2 andCO2 by 30%. Higher nanofiller concentrations yielded further improvement in the properties of the nanocomposites. Moreover, CIIR/MLG nanocomposites showed reduced flammability.