Surface Modification of Carbon Black by Plasma Techniques Influence on the Vulcanization Reaction

03/2009 März

Although vulcanization has been used since a very long time its reaction mechanism and kinetics are still not completely clarified. In this work the influence of plasma modification (O2, N2, NH3) of carbon black in the vulcanization reaction and kinetics using CBS as accelerator were studied both by rheometer and Model Compound vulcanization experiments. The results show that, not only the kinetics but also the reaction mechanism is altered by the introduced oxygen groups. On the other side, changes produced on the surface of carbon black by the ammonia plasma only led to faster reaction kinetics but did not change the reaction pathway. As a consequence, final mechanical properties studied by means of tensile-strength curves were also affected and improved for nitrogen containing carbon black surfaces.

Oberflächenmodifikation von Ruß durch Plasmaverfahren; Einfluss auf die Vernetzungsreaktion
Obwohl die Vulkanisation seit langem untersucht wird sind der Reaktionsmechanismus und die – kinetik noch nicht gänzlich aufgeklärt. In dieser Arbeit soll der Einfluss der Plasmamodifikation (O2, N2, NH3) von Ruß auf die Schwefelvernetzung mit CBS als Beschleuniger anhand von Mischungen im Rheometerversuch und durch Modellvulkanisation vorgestellt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass nicht nur die Kinetik aber auch der Reaktionsmechanismus durch sauerstoffhaltige Gruppen auf der Rußoberfläche beeinflusst werden. Demgegenüber werden Oberflächenmodifikationen die mit Ammoniakplasma erzeugt wurden, zu einer schnelleren Kinetik führen ohne den Reaktionsablauf zu beeinflussen. Mechanische Untersuchungen des Zug- Dehnungsverhaltens zeigen ebenfalls die Vorteile der stickstoffhaltigen Rußoberfläche.