Adducts of carbon black with pyrrole compounds as reinforcing filler in elastomerix matrix. Tuning of the hydrophilic-lipophilic balance

In this thesis work, the surface chemistry of carbon black (CB) was modified through the “pyrrole methodology”. Pyrrole compounds (PyCs) were used to achieve this functionalization. They were synthesized with high yield and carbon efficiency, without the need of solvents or catalysts, following the principles of green chemistry; they were characterized through GC-MS analysis. The CB/PyC adducts were obtained using thermal energy alone, and characterized via thermogravimetric analysis (TGA), solubility testing, and Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy. They were used as reinforcing fillers in elastomeric composites as silica substituents, aiming at lowering the environmental impact of the tire compounds. The performance of rubber nanocomposites was improved by enhancing the dispersion of the filler in the polymer matrix and facilitating stronger interactions and reactivity between the filler and the polymer chains, obtaining a reduction in energy dissipation and hysteresis.

In questa tesi, la superficie del carbon black (CB) è stata modificata chimicamente sfruttando la "pyrrole methodology". La sua funzionalizzazione è stata ottenuta utilizzando dei composti pirrolici (PyCs). Questi composti sono stati sintetizzati con resa e carbon efficiency elevata, senza bisogno di solventi o catalizzatori, seguendo i principi della "green chemistry"; sono stati caratterizzati tramite analisi GC-MS. Gli addotti CB/PyC sono stati ottenuti utilizzando solo energia termica, e caratterizzati con analisi termogravimetrica (TGA), test di solubilità e spettroscopia a infrarossi (FT-IR). Sono stati utilizzati come filler di rinforzo in compositi elastomerici come sostituti della silice, con l'obiettivo di ridurre l'impatto ambientale della mescola. La performance dei nanocompositi elastomerici è stata modificata migliorando la dispersione del filler nella matrice polimerica e facilitando interazioni più forti e la reattività tra filler e catene polimeriche, ottenendo una riduzione nella dissipazione di energia e nell'isteresi.