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纳米纤维素分散复合物(NDC™):橡胶行业可持续材料的新选择

2021年7月15日,作者刘易斯·通尼克利夫博士

为了追求可持续汽车的进一步发展为使出行更具,轮胎和橡胶行业的一个明确发展方向是增加可回收和可再生原材料的使用。此类材料包括合成橡胶的生物基橡胶油和原料、各种可回收以及可再利用的原材料以及可再生生物的补强颗粒。此外,考虑到使用需求,新的可持续原材料的性能标准至少能达到现有石化基材料的水平。这对于材料开发及使用人员而言是一个重大的技术挑战。依照我们的优异可持续运营绩效(SOE)战略,博拉炭黑致力于为轮胎和橡胶行业开发可持续的解决方案(想了解更多,请访问 https://sustainability.birlacarbon.com/).

木质素涂层纳米纤维素纤维的SEM图像

纳米纤维素是一种极有前景的橡胶用可再生生物补强材料。各种纳米级的纳米纤维素构成了生物量的基本组成单元,且可从废木屑、农林废弃物和特定农作物等获得。纳米纤维素来源于可持续的生物质材料,所以也被认定为一种绿色材料。纳米纤维素的形态和长度也是成为橡胶补强剂的一个有利因素。

在橡胶中使用纳米纤维素作为强化剂的一个常见不利条件是由于表面羟基群的存在,纳米纤维素具有极性表面化学性质,难以将纳米纤维素分散在非极性二烯橡胶(如NR、SBR、BR等)中。此外,纳米纤维素的商业可用性和成本效益此前一直阻碍着这些材料在轮胎和橡胶行业的使用。

纳米纤维素分散复合母粒

在过去三年,博拉炭黑技术团队一直与其合作伙伴格兰比奥紧密合作,以开发出一种易于处理以及预分散的橡胶母粒形式的纳米纤维素。这种名为纳米纤维素分散复合物(NDCTM)的母粒正在申请专利,其提供了一种特殊的纳米纤维素分散度以便于在各种轮胎和橡胶制品化合物中处理和应用。根据应用情况,纳米纤维素作为现有材料(如炭黑)的联合补强剂的使用,在复合物的滞后性和动态模量方面具有优势。这些优势可用于动态橡胶应用 - 例如改善轮胎或传送带应用的滚动阻力或提高防振应用的隔振性能。

格兰比奥通过经济高效、可量产并具有专利权的AVAP®流程所生产的NDCTM中使用的纳米纤维素根据环境、健康与安全检验已获得美国环境保护署的商业化批准。纳米纤维素具有纳米纤维形态,在橡胶中提供了特殊的补强作用并且在纤维素表面具有木质素分子的涂层,这有助于通过橡胶基质润湿纤维。

我们连续不断地努力发展和扩大NDC™的技术平台,请密切关注这种的新材料更新和动态。您还可以 查看我们详细介绍了纳米纤维素在橡胶化合物中的应用的技术文章 – 该文章可自由访问并可免费下载。

Dr. Lewis Tunnicliffe

刘易斯·通尼克利夫博士

刘易斯·通尼克利夫博士是博拉炭黑橡胶产品开发团队的首席科学家。他致力的工作包括炭黑和合成材料的新品开发,用于增强轮胎和橡胶商品行业的橡胶复合物性能。通尼克利夫博士于2016年加入博拉炭黑,拥有伦敦大学玛丽皇后学院的材料科学(橡胶材料)专业的博士学位。他本人对橡胶材料的粘弹性和疲劳断裂性能尤为感兴趣。

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