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Oberflächenmodifizierung von Kieselsäure für Kautschukmischungen

von Dr. Wilma K. Dierkes, Mukund Tiwari, Dr. Rabin N. Datta †, Dr. Auke G. Talma, Prof. Jacques W. M. Noordermeer, Prof. Wim J. van Ooij

Die Chemie und Morphologie von Füllstoffoberflächen sind von entscheidender Bedeutung für die Wechselwirkungen zwischen Füllstoff und Polymeren sowie für die Dispergierung und bestimmen daher die Materialeigenschaften. Die Plasmapolymerisation ist ein Verfahren, das ohne wesentliche Beeinflussung der Füllstoffstruktur´gestattet, bestimmte Oberflächeneigenschaften wie Polarität und Funktionalität quasi maßzuschneidern. In der vorliegenden Arbeit wurden zur Plasmabeschichtung von Kieselsäure Acetylen, Thiophen und Pyrrol als Monomere eingesetzt. Die oberflächenmodifizierten Kieselsäuren wurden mit den reinen Kautschuken SBR, EPDM, NBR sowie mit SBR/EPDM- und NBR/EPDM-Blends gemischt; als Referenzproben dienten unbehandelte und silanisierte Kieselsäure.

Die im Plasma beschichteten Kieselsäureproben verhalten sich in Abhängigkeit von der Art des jeweils aufgebrachten Polymers natürlich unterschiedlich. In SBR zeigt das polythiophenbeschichtete Material die beste Performance, während in EPDM und NBR die polyacetylenbeschichtete Kieselsäure das beste Eigenschaftsprofil erbringt. In SBR/EPDM-Mischungen zeigen alle plasmabehandelten Kieselsäuretypen Verbesserung der Spannungs-Dehnungs-Eigenschaften, wohingegen die Zugabe von mit Polyacetylen beschichteter Kieselsäure zu einem NBR/EPDM-Blend zu den besten Ergebnissen führt.