Prozessoptimierung und Evaluierung der in-situ Bildung von nanoskaligen Cellulosefasern in SBR

Mangels Distribution und Dispersion von Cellulosefasern in SBR (Styrol-Butadien-Kautschuk) bei konventioneller Herstellung erfolgt die Generierung von Elastomeren mit nanoskaligen Cellulosefasern als verstärkender Füllstoff mittels dynamischer Co-Koagulation. Hierfür wird Cellulose I zu Cellulosexanthogenat solvatisiert, um mit Latex eine für die dynamische Co-Koagulation stabile Polymeremulsion zu bilden. Um das Eigenschaftsprofil des Elastomers zu steigern, ist eine Optimierung des Mischprozesses als auch der in-situ Koagulation erforderlich. Durch eine iterative Optimierung des Herstellprozesses mit anschließender Evaluierung ist es gelungen das physikalisch-mechanische Eigenschaftsprofil kontinuierlich zu steigern. Dabei haben das verwendete Gegenstrom-Injektionsverfahren, eine auf den Prozess eingestellte Viskosität des Cellulosexanthogenats und die Anpassung des Mischverhältnisses zu einer kontinuierlichen Erhöhung der mechanischen Eigenschaften beigetragen. Die deutliche Erhöhung des Eigenschaftsprofils resultiert dabei aus einer Anhebung der Füllstoffdispersion. Widererwarten wurde keine Änderung der Füllstoff-Polymer Wechselwirkung beobachtet. Untersuchungen an binären Füllstoffsystemen, bestehend aus Cellulose und Ruß (N234), zeigen, dass die charakteristischen Eigenschaften beider Füllstoffe abgebildet werden. Eigenschaftsüberlagerungen führen zu einer Reißfestigkeit von 16 MPa bei einer Reißdehnung von 400 %.