Controlled functionalization of sp2 carbon allotropes for the reinforcement of diene elastomers

This paper reports functionalization reactions of sp²

 carbon allotropes, both nano- and nanostructured, able to introduce heteroatoms such as oxygen and nitrogen, without altering the bulk crystalline organization of the graphitic substrates. sp²

 carbon allotropes were: carbon black (CB), nanosized graphite with high surface area (HSAG), multiwalled carbon nanotubes (CNT). Reactions of carbon allotropes were performed with either KOH or hydrogen peroxide or a serinol derivative, 2-(2,5-dimethyl-1H-pyrrol-1-yl)-1,3-propanediol (serinolpyrrole, SP), in the absence of solvents or catalysts, by simply donating either thermal or mechanical energy. Sulphur cured composites with HSAG containing hydroxy groups (from the reaction with KOH) revealed better mechanical properties than composites from melt blending with pristine HSAG. CB functionalized with SP was able to promote reduction of Payne effect in compounds based on CB and silica.

W artykule przedstawiono reakcje funkcjonalizacji alotropów węgla sp sp²

 , zarówno nano-, jak i nanostrukturalnych, zdolnych do wprowadzania heteroatomów, takich jak tlen i azot, bez zmiany struktury krystalicznej materiałów grafitowych. Alotropami węgla sp²

  były: sadza (CB), grafit nanokrystaliczny o dużej powierzchni (HSAG), wielowarstwowe nanorurki węglowe (CNT). Reakcje alotropów węgla przeprowadzono za pomocą KOH lub nadtlenku wodoru lub pochodnej serinolu, 2-(2,5-dimetylo-1H-pirol-1-ylo)-1,3-propanodiolu (serinolopirolu, SP), w nieobecności rozpuszczalników lub katalizatorów, po prostu dostarczając energii cieplnej lub mechanicznej. Kompozyty utwardzane siarką z grupami hydroksylowymi HSAG (z reakcji z KOH) wykazały lepsze właściwości mechaniczne niż kompozyty uzyskane w wyniku mieszania w stanie stopionym z czystym HSAG. CB funkcjonalizowana za pomocą SP była w stanie zapewnić redukcję efektu Payne’a w mieszankach opartych na CB i krzemionce.