Хидрогенираният нитрилен каучук (HNBR) се използва главно в приложения, които изискват динамични свойства при висока и ниска температура и добра устойчивост на стареене, след набъбване в масло и течност След набъбване в масла и течности, HNBR се използва главно в приложения, изискващи високи динамични свойства при високи и ниски температури и добра устойчивост на стареене. Типични приложения, изискващи тези свойства, са зъбни ремъци, маркучи за високо налягане и хартиени ролки. Използваните каучукови продукти са подложени на изключително тежки динамични условия и често са подложени на удари в широк диапазон от температури и честоти. Конвенционалните тестове, използвани за характеризиране на динамичните свойства на материалите, обикновено се провеждат при стайна температура.
Докато тези тестове могат да характеризират добре материалите без пълнеж, измерванията при околни температури не отразяват ефектите на температурата върху взаимодействието пълнител-мономер. взаимодействия пълнител и пълнител-полимер и техния ефект върху свойствата на материала при много високи температури. За полимери, проектирани специално за високотемпературни приложения, разбирането на ефекта на температурата върху техническите свойства на материала е необходимо за правилна оптимизация на съединението.
В тази статия се изследва ефектът на температурата върху техническите свойства на напълнените каучуци, като се фокусира върху вида на пълнителя, неговата дозировка и взаимодействието на пълнителя с HNBR и хидрогенирани карбоксилирани нитрил-бутадиенови каучукови полимери (HXNBR).
За тази цел тази статия сравнява усилени (N330) и неусилени (N990) сажди със силициев диоксид (VulcasilN). Повърхността на силициевия диоксид може да бъде модифицирана както пасивно (хидрофобна повърхност на пълнителя), така и активно (хидрофобна повърхност на пълнителя и свързана с полимер). Все по-голям брой съединения също използват мономерни пълнители, като цинков диакрилат (ZAD), които могат да бъдат полимеризирани in situ по време на вулканизация за подобряване на свойствата на материала. Тези нови 'пълнители' и тяхното взаимодействие с полимерната матрица все още не са проучени по отношение на зависими от температурата и честотата свойства. Новите 'пълнители' и тяхното взаимодействие с полимерната матрица не са изследвани по отношение на температурно-честотните свойства.
Въз основа на механичните и динамичните механични свойства на вулканизирани и невулканизирани HNBR съединения, различни пълнители (сажди, силициев диоксид и ZDA) бяха анализирани за пълнене. и ZDA) пълни стандартни HNBR и HXNBR каучуци бяха анализирани по отношение на температурната зависимост на усилващите свойства.
Намаляването на модула с повишаване на температурата за всички невулканизирани каучуци (с изключение на системата, напълнена със силициев диоксид) е следствие от температурната зависимост на вискозитета на полимерната матрица. Видът и количеството на пълнителя в свързващото вещество определя само степента на армиране и няма ефект върху зависимото от температурата намаляване на модула на свързващото вещество.
За адхезивите, напълнени със силициев диоксид, коалесценцията на частиците от силициев диоксид определя поведението, зависимо от температурата. Ако повърхността на силициевия диоксид се третира със силициев алкан, за да се постигне хидрофобност, сливането на частиците на силициевия диоксид се инхибира. При големи амплитуди на деформация, подсилването на всички сажди и съединения със силициев диоксид може да се опише само като хидродинамично усилване.
Ако USA се използва като пълнител, не се наблюдава усилващ ефект в невулканизираните каучукови съединения, тъй като ZDA все още не е полимеризиран и действа само като пластификатор с ниска относителна молекулна маса. Съединенията, съдържащи ZDA, имат нисък вискозитет при всички щамове, което показва добри свойства за обработка.
Сравнението на динамичните механични свойства и свойствата на напрежение върху деформация на вулканизирания каучук показа, че напълнената с USA каучукова смес HXNBR има най-голямата допълнителна якост и максималните крайни механични свойства (напрежение и удължение при скъсване) намаляват с повишаване на температурата за всички свързващи вещества. Силното взаимодействие между повърхността на пълнежа и полимерната матрица засилва ефекта на температурата върху усилващите свойства. Въпреки че йонните взаимодействия между карбоксилните групи ZDA и HXNBR максимизират напрежението на счупване, тези йонни взаимодействия нямат ефект върху температурната зависимост на напрежението на счупване. Това предполага, че механично стабилните йонни взаимодействия между ZDA и функционализираната полимерна матрица (HXNBR) са предпоставка за отлични механични и динамични механични свойства на гумения материал с ниска загуба на хистерезис при динамични условия на деформация.
