Rastertunnelspektroskopie an Füllstoffrußen

Zusammenfassung (Deutsch)

Um die mechanischen Eigenschaften von Gummi zu verbessern, wird dem Elastomer vor der Vernetzungsreaktion ein Füllstoff beigemengt. Der am längsten und nachwievor am häufigstens verwendete Füllstoff ist Ruß. Obwohl man die Füllerwirkung des Rußes in Abhängigkeit verschiedener Ruß-Parameter aus der Erfahrung heraus kennt, ist die physikalische Wechselwirkung der Kautschuk-Makromoleküle mit der ...

Zusammenfassung (Deutsch)

Um die mechanischen Eigenschaften von Gummi zu verbessern, wird dem Elastomer vor der Vernetzungsreaktion ein Füllstoff beigemengt. Der am längsten und nachwievor am häufigstens verwendete Füllstoff ist Ruß.
Obwohl man die Füllerwirkung des Rußes in Abhängigkeit verschiedener Ruß-Parameter aus der Erfahrung heraus kennt, ist die physikalische Wechselwirkung der Kautschuk-Makromoleküle mit der Rußoberfläche vollkommen unverstanden. Die Arbeit hatte das Ziel, mit dem Rastersondenmikroskop und verschiedenen Rastertunnelspektroskopischen Messungen Informationen über die Topographie und die elektronischen Eigenschaften verschieden wirksamer Rußtypen zu sammeln, um so die Zusammenhänge weiter aufzuklären. Durchgeführt wurden sowohl rein topographische Messungen, als auch teilweise in Verbindung mit spektroskopische Methoden (CITS), teils durchgeführt an einer Reihe verschiedener Standardruße und an einer durchgraphitierten Variante eines der unbehandelten Typen, ebenso an HOPG als Referenzsystem.
Festgestellt werden konnte ein spezifischer Anteil an amorphem Kohlenstoff an der Oberfläche der Rußtypen, der sich mit unterschiedlichen Größen der Primärteilchen nicht ändert, allerdings mit dem Vorgang des Graphitierens dramatisch abnimmt. Daraus und aus Erkenntnissen aus AFM-Messungen von Polyisopren auf HOPG kann man schlußfolgern, daß amorphe Bestandteile an der Oberfläche der Ruße einen maßgeblichen Einfluß auf die Füllerwirkung haben.

Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)

In order to improve the mechanical properties of rubber, a filler is added to the rubber-blend before crosslinking. The most common filler is carbon black. Though the effect of rubber reinforcement depending on different carbon black parameters is well known, the physical interaction between the rubber macromolecules and the filler surface is not yet understood. The aim of this work was to obtain ...

Übersetzung der Zusammenfassung (Englisch)

In order to improve the mechanical properties of rubber, a filler is added to the rubber-blend before crosslinking. The most common filler is carbon black.
Though the effect of rubber reinforcement depending on different carbon black parameters is well known, the physical interaction between the rubber macromolecules and the filler surface is not yet understood. The aim of this work was to obtain information on the topography and the electronic properties of different active carbon blacks by means of STM.
Topographic and spectroscopic measurements were carried out on different standard filler carbon blacks and on a graphitized carbon black type, results from measurements on HOPG were used as reference.
A specific quota of amorphous carbon could be observed on the carbon black surface. It does not change with the primary particle size, however, it decreases markedly after a grapitizing prozess.
Taking this into account as well as the results that were obtained by AFM measurements on polyisoprene on HOPG, it can be concluded that amorphous carbon on the filler surface influences the effect of reinforcement of rubber considerably.

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