Hydrogeneret nitrilgummi (HNBR) bruges hovedsageligt i applikationer, der kræver høj- og lavtemperaturdynamiske egenskaber og god ældningsbestandighed, efter kvældning i olie og væske Efter kvældning i olier og væsker anvendes HNBR hovedsageligt i applikationer, der kræver høje dynamiske egenskaber ved høje og lave temperaturer og god ældningsbestandighed. Typiske anvendelser, der kræver disse egenskaber, er tandremme, højtryksslanger og papirruller. De anvendte gummiprodukter udsættes for ekstremt krævende dynamiske forhold og udsættes ofte for stød over en lang række temperaturer og frekvenser. Konventionelle test, der bruges til at karakterisere de dynamiske egenskaber af materialer, udføres generelt ved stuetemperatur.
Selvom disse tests godt kan karakterisere ufyldte materialer, afspejler målinger ved omgivelsestemperaturer ikke temperaturens indvirkning på fyldstof-monomer-interaktion. fyldstof og fyldstof-polymer interaktioner og deres indvirkning på materialeegenskaber ved meget høje temperaturer. For polymerer designet specifikt til højtemperaturapplikationer er en forståelse af temperaturens effekt på materialets tekniske egenskaber nødvendig for korrekt sammensætningsoptimering.
I denne artikel undersøges effekten af temperatur på de tekniske egenskaber af fyldte gummier, med fokus på typen af fyldstof, dets dosering og fyldstoffets interaktion med HNBR og hydrogeneret carboxyleret nitrilbutadiengummi (HXNBR) polymerer.
Til dette formål sammenligner dette papir forstærkende (N330) og ikke-forstærkende (N990) carbon black med silica (VulcasilN). Overfladen af silica kan modificeres både passivt (fyldstofoverflade hydrofob) og aktivt (fyldstofoverflade hydrofob og bundet til polymer). Et stigende antal forbindelser anvender også monomere fyldstoffer, såsom zink diacrylat (ZAD), som kan polymeriseres in situ under vulkanisering for at forbedre materialeegenskaber. Disse nye 'fyldstoffer' og deres interaktion med polymermatrixen er endnu ikke blevet undersøgt med hensyn til temperatur- og frekvensafhængige egenskaber. De nye 'fyldstoffer' og deres interaktion med polymermatrixen er ikke blevet undersøgt med hensyn til temperatur- og frekvensafhængige egenskaber.
Baseret på de mekaniske og dynamiske mekaniske egenskaber af vulkaniserede og uvulkaniserede HNBR-forbindelser blev forskellige fyldstoffer (carbon black, silica og ZDA) analyseret for fyldning. og ZDA) fyldte standard HNBR og HXNBR gummier blev analyseret med hensyn til temperaturafhængigheden af de forstærkende egenskaber.
Faldet i modulus med stigende temperatur for alle uvulkaniserede gummier (undtagen for det silicafyldte system) er en konsekvens af temperaturafhængigheden af polymermatrixens viskositet. Typen og mængden af fyldstof i binderen bestemmer kun armeringsgraden og har ingen indflydelse på det temperaturafhængige fald i bindemiddelmodulet.
For silicafyldte klæbemidler bestemmer silicapartiklernes sammensmeltning den temperaturafhængige adfærd. Hvis silicaoverfladen behandles med silicaalkanbehandling for at opnå hydrofobicitet, hæmmes sammensmeltningen af silicapartikler. Ved store deformationsamplituder kan forstærkningen af alle carbon black og silicafyldte forbindelser kun beskrives som hydrodynamisk forstærkning.
Hvis ZDA anvendes som fyldstof, observeres ingen forstærkende effekt i de uvulkaniserede gummiblandinger, fordi ZDA endnu ikke er polymeriseret og kun virker som blødgører med lav relativ molekylvægt. De ZDA-holdige forbindelser havde lave viskositeter ved alle stammer, hvilket indikerer gode forarbejdningsegenskaber.
Sammenligning af de dynamiske mekaniske egenskaber og stress-on-strain egenskaber af vulkaniseret gummi viste, at den ZDA-fyldte HXNBR gummiblanding havde den største komplementære styrke og maksimale ultimative mekaniske egenskaber (spænding og forlængelse ved brud) faldt med stigende temperatur for alle bindemidlerne. Det stærke samspil mellem fyldstofoverfladen og polymermatrixen forstærker temperaturens effekt på forstærkningsegenskaberne. Selvom ioniske interaktioner mellem ZDA- og HXNBR-carboxylgrupper maksimerede brudspændingen, havde disse ioniske vekselvirkninger ingen effekt på temperaturafhængigheden af brudspændingen. Dette tyder på, at mekanisk stabile ioniske interaktioner mellem ZDA og den funktionaliserede polymermatrix (HXNBR) er en forudsætning for fremragende mekaniske og dynamiske mekaniske egenskaber af gummimaterialet med lavt hysteresetab under dynamiske deformationsforhold.
