El cautxú de nitril hidrogenat (HNBR) s'utilitza principalment en aplicacions que requereixen propietats dinàmiques a altes i baixes temperatures i una bona resistència a l'envelliment, després d'inflar-se en olis i fluids. Les aplicacions típiques que requereixen aquestes propietats són les corretges de distribució, les mànegues d'alta pressió i els rotlles de paper. Els productes de cautxú utilitzats estan sotmesos a condicions dinàmiques extremadament exigents i sovint estan sotmesos a cops en una àmplia gamma de temperatures i freqüències. Les proves convencionals utilitzades per caracteritzar les propietats dinàmiques dels materials es realitzen generalment a temperatura ambient.
Tot i que aquestes proves poden caracteritzar bé els materials sense farcir, les mesures a temperatura ambient no reflecteixen els efectes de la temperatura en la interacció farcit-monòmer. interaccions farciment i farciment-polímer i el seu efecte sobre les propietats del material a temperatures molt elevades. Per als polímers dissenyats específicament per a aplicacions d'alta temperatura, és necessària una comprensió de l'efecte de la temperatura sobre les propietats tècniques del material per a una optimització adequada del compost.
En aquest article, s'investiga l'efecte de la temperatura sobre les propietats tècniques dels cautxús farcits, centrant-se en el tipus de farciment, la seva dosificació i la interacció del farciment amb HNBR i polímers de cautxú nitril butadiè carboxilat hidrogenat (HXNBR).
Amb aquesta finalitat, aquest article compara els negres de carboni reforçats (N330) i no reforçants (N990) amb sílice (VulcasilN). La superfície de la sílice es pot modificar tant de manera passiva (superfície de farciment hidròfoba) com activament (superfície de farciment hidròfoba i unida al polímer). Un nombre creixent de compostos també utilitzen càrregues monomèriques, com el diacrilat de zinc (ZAD), que es poden polimeritzar in situ durant la vulcanització per millorar les propietats del material. Aquests nous 'farcits' i la seva interacció amb la matriu del polímer encara no s'han estudiat en termes de propietats dependents de la temperatura i la freqüència. Els nous 'farcits' i la seva interacció amb la matriu polimèrica no s'han estudiat en termes de propietats dependents de la temperatura i la freqüència.
A partir de les propietats mecàniques i dinàmiques dels compostos HNBR vulcanitzats i no vulcanitzats, es van analitzar diversos farcits (negre de carboni, sílice i ZDA) per a l'ompliment. i ZDA) es van analitzar cautxús estàndard HNBR i HXNBR farcits pel que fa a la dependència de la temperatura de les propietats de reforç.
La disminució del mòdul amb l'augment de la temperatura per a tots els cautxús no vulcanitzats (excepte el sistema farcit de sílice) és conseqüència de la dependència de la temperatura de la viscositat de la matriu del polímer. El tipus i la quantitat de farciment a l'aglutinant només determina el grau de reforç i no té cap efecte sobre la disminució depenent de la temperatura del mòdul de l'aglutinant.
Per als adhesius plens de sílice, la coalescència de les partícules de sílice determina el comportament depenent de la temperatura. Si la superfície de sílice es tracta amb tractament d'alcà de sílice per aconseguir la hidrofobicitat, s'inhibeix la coalescència de les partícules de sílice. A grans amplituds de deformació, el reforç de tots els compostos farcits de negre de carboni i sílice només es pot descriure com a reforç hidrodinàmic.
Si s'utilitza ZDA com a farciment, no s'observa cap efecte de reforç en els compostos de cautxú no vulcanitzats perquè ZDA encara no està polimeritzat i només actua com a plastificant de massa molecular relativa baixa. Els compostos que contenien ZDA tenien viscositats baixes en totes les soques, cosa que indica bones propietats de processament.
La comparació de les propietats mecàniques dinàmiques i les propietats de tensió sobre la tensió del cautxú vulcanitzat va mostrar que el compost de cautxú HXNBR ple de ZDA tenia la màxima resistència complementària i les propietats mecàniques màximes (tensió i allargament a la ruptura) van disminuir amb l'augment de la temperatura per a tots els aglutinants. La forta interacció entre la superfície de farciment i la matriu de polímer millora l'efecte de la temperatura sobre les propietats de reforç. Tot i que les interaccions iòniques entre els grups carboxil ZDA i HXNBR van maximitzar l'estrès de fractura, aquestes interaccions iòniques no van tenir cap efecte en la dependència de la temperatura de l'estrès de fractura. Això suggereix que les interaccions iòniques mecànicament estables entre ZDA i la matriu polimèrica funcionalitzada (HXNBR) són un requisit previ per a excel·lents propietats mecàniques i dinàmiques del material de cautxú amb baixa pèrdua d'histèresi en condicions de deformació dinàmica.
