Effect of the simultaneous curing and foaming kinetics on the morphology development of polyisoprene closed cell foams

Pianki o zamkniętych komórkach oparte na kauczuku poliizoprenowym (IR) wytworzono przez formowanie tłoczne z zastosowaniem azodikarbonamidu (ADC), jako chemicznego poroforu. Zbadano wpływ temperatury przetwarzania na rozkład ADC oraz na wulkanizację IR z użyciem ADC i bez ADC, w celu określenia wpływu tego parametru na końcową morfologię pianki i właściwości mechaniczne. Badanie kinetyczne wykazało, że do interpretacji danych eksperymentalnych odpowiedni jest model autokatalityczny. Stwierdzono, że energia aktywacji rozkładu ADC (Ea = 181,8 kJ/mol) jest znacznie wyższa niż wulkanizacji IR bez ADC (Ea = 79,6 kJ/mol) lub z ADC (Ea = 72,3 kJ/mol) Wynika z tego, że wraz ze wzrostem temperatury, szybkość rozkładu ADC wzrasta bardziej niż szybkość wulkanizacji kauczuku, więc należy przeprowadzić optymalizację procesu. Zwiększenie temperatury ze 140 do 150°C zmniejszyło średni rozmiar komórek z 355 do 290 μm, zwiększając jednocześnie gęstość komórek z 73 do 118 komórek/mm3. Dalszy wzrost temperatury doprowadził jednak, ze względu na równowagę pomiędzy koalescencją komórek a sieciowaniem, do zwiększenia rozmiaru komórek oraz niższej gęstości komórek. Dla zoptymalizowanej temperatury (150°C) pianki miały najwyższy moduł sprężystości przy ściskaniu oraz twardość.Closed cell foams based on polyisoprene rubber (IR) were produced via compression molding using azodicarbonamide (ADC) as a chemical blowing agent. The effect of processing temperature on ADC decomposition, as well as IR curing with and without ADC were studied to determine the effect of this parameter on the final foam morphology and mechanical properties. The kinetic study showed that the autocatalytic model is appropriate to represent the experimental data. The activation energy for ADC decomposition (Ea = 181.8 kJ/mol) was found to be much higher than for IR curing without (Ea = 79.6 kJ/mol) or with (Ea = 72.3 kJ/mol) ADC. This indicates that with increasing temperature the rate of ADC decomposition accelerates faster than rubber vulcanization, so an optimization must be performed. For example, increasing the temperature from 140 to 150°C decreased the average cell size from 355 to 290 μm while increased the cell density from 73 to 118 cell/mm3. But further temperature increase led to larger cell size and lower cell density because of a balance between cell coalescence and crosslinking. For the optimized temperature (150°C), the foams had the highest modulus of elasticity and hardness