Development of compatibilized butyl rubber nanocomposites containing dual filler system

This study aims in analyzing the effect of compatibilizer for the dispersion of organically modified nanoclay in butyl rubber (IIR) matrix. Chlorobutyl rubber (CIIR) - organically modified nanoclay composites (CI-C) were prepared by solution mixing. The nanoclay used in this study is Cloisite 20A. The obtained nanocomposites were incorporated in butyl rubber (IIR) along with carbon black and sulphur as a curing agent. Morphology, curing characteristics, mechanical and gas barrier properties of the nanocomposites were analysed and compared to control. The morphological studies proved the partial exfoliation along with agglomeration of nanoclay platelets in CIIR, and further incorporation of CI-C in IIR matrix enhances the exfoliation of the nanoclay platelets. Curing study demonstrated faster scorch time, cure time and increase in maximum torque for the compatibilized IIR nanocomposites containing dual filler system compared to control. Considerables improvement in mechanical and gas barrier properties were achieved for the same system. The tensile fractured surface of the rubber compounds observed through scanning electron microscopy shows highly rough and tortuous path for the filler containing IIR compounds.

---

Praca ma na celu analizę wpływu kompatybilizatora na dyspersję organicznie modyfikowanego nanoglinokrzemianu w matrycy kauczuku butylowego. Kompozyty kauczuku chlorobutylowego i modyfikowanego nanoglinokrzemianu wykonywano metodą mieszania w roztworze. Do badań użyto nanoglinokrzemianu Cloisite 20A. Uzyskane nanokompozyty wprowadzano do kauczuku butylowego (IIR) razem z sadzą i siarką jako środkiem wulkanizującym. Badano morfologię, charakterystykę wulkanizacji, właściwości mechaniczne i przepuszczalność gazu nanokompozytów, porównując uzyskane wyniki z właściwościami próbki kontrolnej. Badania morfologiczne dowiodły częściowej eksfoliacji oraz aglomeracji płytek nanoglinokrzemianu w CIIR, a następnie, że dodanie CI-C do matrycy IIR poprawia eksfoliację płytek nanoglinokrzemianu. Badanie wulkanizacji wykazało krótszy czas podwulkanizacji i wulkanizacji oraz wzrost maksymalnego momentu obrotowego kompozytów kompatybilizowanego IIR zawierającego zespół dwóch napełniaczy w porównaniu z próbką kontrolną. Osiągnięto znaczną poprawę właściwości mechanicznych i barierowych. Obserwacja za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego powierzchni mieszanki gumowej ze spękaniami powstałymi na skutek naprężenia pokazuje bardzo ostrą i zmiennokierunkową drogę spękań w przypadku napełnionych mieszanek IIR.