Hydrogenovaný nitrilkaučuk (HNBR) se používá hlavně v aplikacích, které vyžadují dynamické vlastnosti při vysokých a nízkých teplotách a dobrou odolnost proti stárnutí, po bobtnání v oleji a kapalině Po bobtnání v olejích a kapalinách se HNBR používá hlavně v aplikacích vyžadujících vysoké dynamické vlastnosti při vysokých a nízkých teplotách a dobrou odolnost proti stárnutí. Typické aplikace vyžadující tyto vlastnosti jsou ozubené řemeny, vysokotlaké hadice a papírové role. Použité pryžové výrobky jsou vystaveny extrémně náročným dynamickým podmínkám a často jsou vystaveny rázům v širokém rozsahu teplot a frekvencí. Konvenční testy používané k charakterizaci dynamických vlastností materiálů se obecně provádějí při pokojové teplotě.
I když tyto testy mohou dobře charakterizovat neplněné materiály, měření při okolních teplotách neodrážejí účinky teploty na interakci plnivo-monomer. interakce plniva a plniva s polymerem a jejich vliv na vlastnosti materiálu při velmi vysokých teplotách. U polymerů navržených speciálně pro vysokoteplotní aplikace je pro správnou optimalizaci směsi nezbytné pochopení vlivu teploty na technické vlastnosti materiálu.
V tomto příspěvku je zkoumán vliv teploty na technické vlastnosti plněných kaučuků se zaměřením na typ plniva, jeho dávkování a interakci plniva s HNBR a polymery hydrogenovaného karboxylovaného nitrilbutadienu (HXNBR).
Za tímto účelem tento článek porovnává vyztužující (N330) a nevyztužující (N990) saze s oxidem křemičitým (VulcasilN). Povrch oxidu křemičitého lze modifikovat jak pasivně (povrch plniva hydrofobní), tak i aktivně (povrch plniva hydrofobní a navázaný na polymer). Stále větší počet sloučenin také používá monomerní plniva, jako je diakrylát zinečnatý (ZAD), který lze polymerovat in situ během vulkanizace pro zlepšení vlastností materiálu. Tato nová 'plniva' a jejich interakce s polymerní matricí dosud nebyly studovány z hlediska teplotně a frekvenčně závislých vlastností. Nová 'plniva' a jejich interakce s polymerní matricí nebyly studovány z hlediska teplotně a frekvenčně závislých vlastností.
Na základě mechanických a dynamických mechanických vlastností vulkanizovaných a nevulkanizovaných směsí HNBR byla analyzována různá plniva (saze, oxid křemičitý a ZDA). a ZDA) plněné standardní pryže HNBR a HXNBR byly analyzovány s ohledem na teplotní závislost výztužných vlastností.
Pokles modulu s rostoucí teplotou u všech nevulkanizovaných kaučuků (kromě systému plněného oxidem křemičitým) je důsledkem teplotní závislosti viskozity polymerní matrice. Typ a množství plniva v pojivu určuje pouze stupeň vyztužení a nemá žádný vliv na teplotně závislý pokles modulu pojiva.
U lepidel plněných oxidem křemičitým určuje koalescence částic oxidu křemičitého chování závislé na teplotě. Pokud je povrch oxidu křemičitého ošetřen úpravou alkanem oxidu křemičitého pro dosažení hydrofobnosti, koalescence částic oxidu křemičitého je inhibována. Při velkých amplitudách deformace lze vyztužení všech sazí a směsí plněných oxidem křemičitým označit pouze za hydrodynamické vyztužení.
Pokud je ZDA použit jako plnivo, není pozorován žádný zpevňující účinek v nevulkanizovaných kaučukových směsích, protože ZDA ještě není polymerizován a působí pouze jako změkčovadlo s nízkou relativní molekulovou hmotností. Sloučeniny obsahující ZDA měly nízké viskozity u všech kmenů, což ukazuje na dobré zpracovatelské vlastnosti.
Porovnání dynamických mechanických vlastností a napěťových vlastností vulkanizovaného kaučuku ukázalo, že pryžová směs HXNBR plněná ZDA měla největší doplňkovou pevnost a maximální konečné mechanické vlastnosti (napětí a prodloužení při přetržení) klesaly s rostoucí teplotou u všech pojiv. Silná interakce mezi povrchem plniva a polymerní matricí zvyšuje vliv teploty na vyztužující vlastnosti. Přestože iontové interakce mezi karboxylovými skupinami ZDA a HXNBR maximalizovaly lomové napětí, tyto iontové interakce neměly žádný vliv na teplotní závislost lomového napětí. To naznačuje, že mechanicky stabilní iontové interakce mezi ZDA a funkcionalizovanou polymerní matricí (HXNBR) jsou předpokladem pro vynikající mechanické a dynamické mechanické vlastnosti pryžového materiálu s nízkou hysterezní ztrátou za podmínek dynamické deformace.
