حشو الكتلة الحيوية الهجين الجديد المضاد للشيخوخة لمركبات مطاط الستايرين بوتادين الجزء 2

الرجاء التواصلoscar.xiao@wecistanche.comللمزيد من المعلومات

3.2 مورفولوجيا مركبات SBR

يوضح الشكل 3 صور SEM لمركبات SBR و SBRsilica-s-TP الأنيقة مع زيادة كمية السيليكا تدريجياً. من المقطع العرضي الهش لـ SBR كما هو موضح في الشكل 3 أ. يعبر المقطع العرضي للمصفوفة عن استمرارية وسلسة تقريبًا باستثناء عدد قليل من ZnO وتكتلات إضافات المطاط الأخرى. كنوع جديد من حشو المطاط الوظيفي ، يتم تحسين خصائص تشتت السيليكا s-TP في مصفوفة SBR مع زيادة محتوى الحشو كما هو معروض في الشكل 3 ب-و. بالمقارنة مع مصفوفة SBR الأنيقة ، يصبح المقطع العرضي الهش لمركبات SBR / silica-s-TP خشنًا ، وهذا التشكل يشبه التقارير الأخرى ذات الصلة المتعلقة بمركبات المطاط / السيليكا [36-38].cistanche حجم القضيبمن الواضح أنه لا توجد مجاميع واضحة معروضة في مركبات SBR / silica-s-TP. حتى مع زيادة الكمية المضافة من silica-s-TP ، فإن تشتت حشو الكتلة الحيوية المضادة للشيخوخة في مصفوفة المطاط يكون متجانسًا إلى حد ما وبدون تكوين إجمالي واضح. علاوة على ذلك ، لا يمكن لجزيئات TP المطعمة تقليل محتوى مجموعات الهيدروكسيل على سطح السيليكا فحسب ، بل تعمل أيضًا كفواصل لمنع جسيمات السيليكا من التكدس في قالب المطاط [39-41].

3.3 التفاعل البيني بين حشو الكتلة الحيوية لمكافحة الشيخوخة والمطاط

تتميز السلاسل الجزيئية المطاطية بحدة فريدة طويلة السلسلة تكون حساسة للظروف المحلية [42]. ومن ثم ، يمكن توضيح الشكل المتغير لسلسلة المطاط أثناء عملية التزجج من خلال السعة الحرارية لمركب SBR [43]. يوضح الشكل 4 أ منحنيات DSC لمركبات SBR و SBR / silica-s-TP الأنيقة في منطقة التزجج.مسحوق cistanche The values of ACP shown in Figure 4b are in a regular sequence of neat SBR>SBR/ST-10>SBR/ST-20>SBR/ST-30>SBR/ST-40>SBR / ST -50 ، مما يشير إلى أن السلسلة المطاطية مقيدة بين فجوات الحشو ذات المحتوى المتزايد من silica-s-TP ، مما يعطي تأثيرًا كبيرًا على التزجج. يوضح الشكل 4 ب [44] المتغير Xim من مركبات SBR المملوءة في الشكل 4 ب [44] أيضًا أن قدرة الحركة لسلسلة البوليمر تنخفض مع زيادة كمية السيليكا المضادة للشيخوخة. وفي الوقت نفسه ، فإن التمثيل التخطيطي لطبقة البوليمر المعطلة على السيليكا- s-TP أو سطح الجسيمات النانوية غير المعدلة في SBR قد أظهر في الشكل 4 ج ، د.

تجعل طبقة البوليمر الأكثر سمكًا والمثبتة على سطح السيليكا s-TP مزيجًا من حشو الكتلة الحيوية ومصفوفة المطاط أكثر إحكامًا. علاوة على ذلك ، نظرًا لسطح جزيئات الحشو الذي تم تعديله بواسطة TP ، فإن التفاعل البيني المحسن بين الحشو المضاد للشيخوخة والمصفوفة المطاطية يجلب كتلة من السلاسل الجزيئية المطاطية المتشابكة على سطح السيليكا s-TP ، مما يجعل قطعة السلسلة المطاطية صعبة الاسترخاء أثناء منطقة التزجج وإحضارها إلى السعة الحرارية المنخفضة. إن المرحضة البوليمرية المتجمدة الوفيرة هي نوع من مُعدلات السطح لتوليد تفاعل مكثف بين الحشو والمطاط وتعزيز الخصائص الفيزيائية لمركبات SBR / silica-s-TP [34].

3.4 مقاومة الشيخوخة لمركبات SBR المملوءة بحشو مضاد للشيخوخة

يعد تأخير الشيخوخة أمرًا ضروريًا للتطبيقات العملية لجميع البوليمرات ، وخاصة المواد المطاطية ذات الروابط المزدوجة من الكربون والكربون غير المشبعة. تم استخدام اختبارات التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) للكشف عن تأثير الشيخوخة التأكسدية الحرارية لمركبات SBR على حركة السلسلة [45].استخراج الصلصا cistancheتظهر منحنيات التحليل الميكانيكي الديناميكي (DMA) لـ SBR / ST -30 مع فترات تقادم مختلفة للأكسدة الحرارية في الشكل 5 أ ، وقيمة الذروة لخسارة الظل （tan δ） مقابل. يتم عرض أوقات تقادم مختلفة لمركبات SBR / silica-s-TP في الشكل 5 ب. كان لقيم الذروة لمركبات SBR / silica-s-TP انخفاض معتدل مع زيادة وقت الشيخوخة (الشكل 5 أ) ، وإضافة 30 phr من silica-s-TP يمكن أن تحقق الحد الأدنى من الانخفاض (الشكل 5 ب) بسبب وفرة الفينول مجموعات الهيدروكسيل المنبثقة من بوليفينول الشاي المدعوم على سطح السيليكا والتي يمكنها التقاط الجذور الحرة الناتجة عن كسر السلسلة الجزيئية للمطاط أثناء الشيخوخة التأكسدية الحرارية ، وكذلك لتقييد الارتباط المتبادل المفرط. ومع ذلك ، مع زيادة محتوى silica-s-TP إلى 40 أو 50 phr ، تنخفض قيم الذروة للعينات بشكل حاد والذي ربما يرجع إلى زيادة كمية محتوى الحشو الصلب الذي يمكن أن يحد بشكل كبير من تحول السلاسل المطاطية. وبالتالي ، يمكن أن توفر كمية مناسبة من silica-s-TP حماية طويلة الأمد عن طريق تثبيط الجذور الحرة المتولدة أثناء الشيخوخة التأكسدية الحرارية [45].

لتقييم تأثير الكتلة الحيوية المضادة للشيخوخة nanofiller silica-s-TP المشتت في مصفوفة المطاط على مقاومة الشيخوخة لفترة طويلة ، تم استخدام اختبارات XPS لمراقبة عملية انتشار الأكسجين لمركبات SBR / silica-s-TP مع محتوى حشو مختلف بعد وقت الشيخوخة التراكمي.الجذع cistancheيظهر طيف XPS لـ SBR / ST -30 أثناء التقادم عند 100 درجة في صفر وخمسة وسبعة وتسعة أيام ، على التوالي ، في الشكل 5 ج. يوضح الشكل 5 د النسبة المولية المقابلة لـ O / C لمركبات SBR / silica-s-TP مع أوقات تقادم مختلفة. تمشيا مع نتائج التحليل الميكانيكي الديناميكي أعلاه ، تظهر الزيادة في نسبة O / C لـ SBR / ST -30 أدنى مستوى ، وكشف عن الحماية طويلة المدى لمضادات الأكسدة لمصفوفة SBR عن طريق إضافة 30 phr الكتلة الحيوية حشو مضاد للشيخوخة .

الرجاء الضغط هنا لمعرفة المزيد

كنوع جديد من حشو مضاد للشيخوخة ، فإن خصائص مكافحة الشيخوخة والتعزيز للدمج المباشر للسيليكا- s-TP في مصفوفة المطاط هي عوامل مهمة للغاية لتقييم أدائها. ومن ثم ، تم تقييم الخصائص المضادة للشيخوخة لمركبات SBR / silica-s-TP من خلال مقارنة تباين الخواص الميكانيكية أثناء الشيخوخة المؤكسدة الحرارية عند 100 درجة للأيام المتزايدة تدريجياً كما هو موضح في الشكل 6. قبل الشيخوخة التأكسدية الحرارية ، تم تعزيز قوة الشد لمركبات المطاط تدريجياً مع زيادة كمية حشو الكتلة الحيوية المضادة للشيخوخة (الشكل ب أ).فوائد cistanche tubulosa والآثار الجانبيةمقارنةً بـ SBR غير المملوء ، فإن قوة شد SBR / ST -50 زادت بمقدار أربعة أضعاف تقريبًا ومن المحتمل جدًا أن تُعزى إلى التفاعل البيني المحسن لحشو المطاط وأداء التعزيز الممتاز للسيليكا- s-TP مثل حشو الكتلة الحيوية في مصفوفة المطاط. بعد الشيخوخة المؤكسدة الحرارية ، تؤدي إعادة تركيب السلسلة المطاطية القصيرة المكسورة إلى زيادة تدريجية في كثافة الارتباط المتشابك لجميع مركبات SBR (الشكل 6 ب) [46].

Cistanche يمكن أن مكافحة الشيخوخة

للحصول على أبطأ زيادة في كثافة الوصلات المتشابكة SBR / ST -30 ، يمكن استنتاج أن 30 phr من تأثير السيليكا s-TP المقاوم للشيخوخة ممتاز في مصفوفة المطاط. علاوة على ذلك ، أظهر الاحتفاظ بالخصائص الميكانيكية لمركبات SBR / silica-s-TP تقييمًا مباشرًا لعملية التقادم: تقل مقاومة الأكسدة لجميع عينات SBR أثناء إطالة زمن التأكسد الحراري مما يؤدي إلى انخفاض كبير في قوة الشد والاستطالة عند الكسر كما هو موضح في الشكل 6 ج ، د. على وجه الخصوص ، معدل انخفاض مركب SBR / ST -30 هو الأبطأ ، ويمكن أن يظل معدل استبقاء قوة الشد أعلى من 80 في المائة ويمكن الحفاظ على الاستطالة النسبية عند الكسر أعلى من 75 في المائة بعد تسعة أيام من التقادم. يشير هذا إلى أن دمج 30 phr silica-s-TP في مصفوفة مطاطية يوفر نشاطًا طويل الأمد لمكافحة الشيخوخة يؤخر عملية الشيخوخة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن آلية silica-s-TP في مصفوفة المطاط لمنع الشيخوخة التأكسدية الحرارية والإشعاع فوق البنفسجي قد أظهرت في الشكل 6 هـ. من المحتمل أن تكون بنية حشو الكتلة الحيوية المضادة للشيخوخة مشابهة لمضادات الأكسدة الفينولية المعوقة. عندما تعرضت عينة SBR / silica-s-TP للأكسدة الحرارية أو الإشعاع فوق البنفسجي ، فإن مجموعة الهيدروكسيل الفينولية المعوقة على سطح السيليكا- s-TP غير مستقرة للغاية ومن السهل أن تفقد الإلكترونات ، وتتشكل كل أكسجين بواسطة يمكن التقاط كسر السلسلة الجزيئية للمطاط بسرعة مما يؤدي إلى القضاء على الجذور الحرة. لذلك ، لا يمكن لمضادات الأكسدة للكتلة الحيوية من السيليكا- s-TP تحسين خاصية مقاومة الشيخوخة للمطاط بشكل فعال فحسب ، ولكن أيضًا تقوية الخاصية الفيزيائية الميكانيكية لمصفوفة المطاط كنوع من الكتلة الحيوية نانوفيلر.

يُظهر الشكل 7 أ و ب استبقاء قوة الشد والاستطالة عند الكسر لألواح SBR / silica-s-TP بعد الأشعة فوق البنفسجية لمدة يوم ، ويومين ، وثلاثة أيام. من الواضح أن الأشعة فوق البنفسجية كان لها تأثير حاسم على الأداء الميكانيكي لجميع عينات SBR / silica-s-TP. انخفض احتفاظ قوة الشد والاستطالة عند كسر مركبات SBR / silica-s-TP بسرعة مع زيادة وقت تقادم الأشعة فوق البنفسجية ، بسبب تجزئة سلاسل الجزيئات المطاطية. ومع ذلك ، مع زيادة محتوى مرشحات الكتلة الحيوية المضادة للشيخوخة ، أظهرت مركبات SBR التي تتضمن السيليكا- s-TP كفاءة مقاومة مفضلة للشيخوخة أثناء التعرض للأشعة فوق البنفسجية على المدى الطويل. ليس من المستغرب أن تظل قوة الشد والاستطالة عند كسر مركب SBR / ST -30 عند 55 في المائة و 77 في المائة ، مما يثبت الكفاءة الممتازة للأشعة فوق البنفسجية في مقاومة الشيخوخة للسيليكا-إس-تي بي. يتم عرض الصور الضوئية لسطح مركب SBR بعد ثلاثة أيام من التعرض للأشعة فوق البنفسجية في الشكل 7 ج-ز. بالنسبة لـ SBR المدمجة مع محتوى السيليكا- s-TP أكثر من 20 مركب phr ، تكون الشقوق ضحلة وغير متصلة. على العكس من ذلك ، تم الكشف عن شقوق عميقة ومستمرة على سطح المركب الذي تم دمجه مع محتوى أقل من السيليكا- s-TP. من المحتمل أن يكون ذلك بسبب المحتوى العالي من السيليكا- s-TP يجلب وفرة من TP في هذه المركبات لمنع نمو التشققات جنبًا إلى جنب مع البوليمرات. كما هو موضح في الشكل 7 ح ، تُظهر كثافة الشقوق لكل عينة ميلًا حادًا للانخفاض بعد إضافة محتوى الحشو الذي يتجاوز 20phr لكل 100 phr المطاط. ستنتهي الشقوق المتزايدة في عملية التفاعل بسبب مواجهة الجسيمات الخاملة ، ولا يمكن توسيع الشقوق إلا عن طريق تكسير أو تخطي الجسيمات الخاملة [46]. ومن ثم ، فإن TP التي تم تثبيتها بالسيليكا في الاعتدال تضمن توزيعًا أكثر استقرارًا وتجانسًا لحشو الكتلة الحيوية المضادة للشيخوخة في مصفوفة SBR ، مما أدى إلى خاصية مقاومة الشيخوخة المتميزة أكثر من عينات الملء غير الكافية.

4 - نتائج

باختصار ، تم الإبلاغ عن منتج نانوفيلر هجين جديد مضاد للشيخوخة للكتلة الحيوية لتحسين استقرار الأكسدة الحرارية ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية لـ SBR دون إضافة مضادات الأكسدة التقليدية الأخرى ذات الجزيئات الصغيرة ، على حساب بوليفينول الشاي الأخضر المثبت على سطح السيليكا. أظهر تشغيل سطح السيليكا باستخدام TP الخاصية المرغوبة لإظهار ثبات أكسدة حراري محسّن ، خاصة إضافة 30 phr silica-s-TP في مصفوفة SBR. علاوة على ذلك ، مع زيادة محتوى السيليكا- s-TP ، زادت خاصية مقاومة الشيخوخة للأشعة فوق البنفسجية تدريجياً. على عكس مضادات الأكسدة التقليدية ذات الجزيئات المنخفضة ، لم تظهر السيليكا- s-TP فقط تشتتًا رائعًا للحشو ، وتفاعلًا بينيًا بين حشو المطاط ، بل أظهر أيضًا تحسنًا في الاستقرار والتقلب. تقدم النتائج أيضًا مصدر إلهام لتطبيق مادة الكتلة الحيوية المضادة للشيخوخة في الإطارات الخضراء ، والإضافات المطاطية الصديقة للبيئة ، ومناطق nanofiller الوظيفية.

تم استخراج هذه المقالة من المواد 2020 ، 13 ، 4045 ؛ دوى: 10.3390 / ma13184045 www.mdpi.com/journal/materials