Grafénnel erősített gumi fejlesztése hagyományos gumikeverési módszerekkel
A 21. század egyik legégetőbb megoldást igénylő kérdése a nemzetközi szinten is jelentős méreteket öltő keletkező hulladékmennyiség. Az élővilágunk terhelésének csökkentése érdekében kiemelten fontos, hogy egyre több iparágban a környezettudatos látásmódot részesítsék előnyben. Egyre elterjedtebb a gumiabroncs-gyártók körében a „zöld gumi” fogalma, amelynek célja, a hagyományos abroncsokhoz viszonyítva kisebb gördülési ellenállású és nagyobb kopásállóságú termékek fejlesztése, így elősegíthetjük a jármű kedvezőbb üzemanyag-fogyasztását, valamint a hosszabb élettartamnak köszönhetően a hulladékképződés mértékének csökkentését.
A grafén mint nanoadalék napjainkban számos gumikkal kapcsolatos kutatás központját képzi, amelyek hatása a gumi tulajdonságaira kedvező. Grafén tartalmú gumi nanokompozitokat alapvetően három eljárással hoznak létre. Keverhetik a grafén vizes szuszpenzióját gumi latexhez. Ebben az esetben optimális a nanotöltőanyag eloszlása. Kaucsuk szerves oldószeres oldatához is lehet adagolni grafén oldatot. A harmadik módszer során pedig grafén port adagolnak a kaucsukhoz hagyományos gumifeldolgozási módszerekkel [1]. Grafén adagolásával a vulkanizációs idő jelentős mértékben csökken, valamint a szerkezetben található térhálók sűrűsége folyamatosan nő, mivel részt vesz a grafén a vulkanizációs folyamatokban [2]. Nagy fajlagos felülete miatt a grafén nagyon aktív erősítőanyag és ebből kifolyólag kis mennyiségben is jelentős hatást tud kifejteni a gumi mechanikai tulajdonságaira. Fontos tulajdonsága, hogy hatásos nanoerősítés esetén, az adott nyúláshoz tartozó feszültség nem változik, míg a szakadási nyúlás és a szakítószilárdság megnő.
Kutatásom során egy egyszerű SBR alapú gumikeveréket vizsgáltam, amelyben a grafén, a szilika és a korom egyéni, illetve a három töltőanyag hibrid hatásait vizsgáltam. Célom az volt, hogy föltárjam, milyen tömegszázalékokban, milyen hatást vált ki a grafén. Fontos szempont, hogy a töltőanyagok között, valamint a töltőanyagok és a gumimátrix között megfelelő adhézió alakuljon ki, ezáltal tudják kifejteni a megfelelő hatásukat a gumikeverék mechanikai tulajdonságaira. A gumikeverékek tulajdonságainak kiértékeléséhez szakító- és továbbszakítóvizsgálatokat, illetve keménységmérést végeztem. Ezek alapján megállapítható, hogy a töltőanyagok hogyan befolyásolják a gumikeverékek legfontosabb műszaki tulajdonságait.
szerző
-
Mészáros Szilárd
Gépészmérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulensek
-
Dr. Pölöskei Kornél
adjunktus, Polimertechnika Tanszék -
Pirityi Dávid Zoltán
Doktorandusz, Polimertechnika Tanszék
