El caucho de nitrilo hidrogenado (HNBR) se utiliza principalmente en aplicaciones que requieren propiedades dinámicas a altas y bajas temperaturas y buena resistencia al envejecimiento, después del hinchamiento en aceite y fluidos. Después del hinchamiento en aceites y fluidos, el HNBR se utiliza principalmente en aplicaciones que requieren altas propiedades dinámicas a altas y bajas temperaturas y buena resistencia al envejecimiento. Las aplicaciones típicas que requieren estas propiedades son correas de distribución, mangueras de alta presión y rollos de papel. Los productos de caucho utilizados están sujetos a condiciones dinámicas extremadamente exigentes y, a menudo, a golpes en una amplia gama de temperaturas y frecuencias. Las pruebas convencionales utilizadas para caracterizar las propiedades dinámicas de los materiales generalmente se realizan a temperatura ambiente.
Si bien estas pruebas pueden caracterizar bien los materiales sin relleno, las mediciones a temperatura ambiente no reflejan los efectos de la temperatura en la interacción relleno-monómero. Interacciones de relleno y relleno-polímero y su efecto sobre las propiedades del material a temperaturas muy altas. Para los polímeros diseñados específicamente para aplicaciones de alta temperatura, es necesario comprender el efecto de la temperatura en las propiedades técnicas del material para una optimización adecuada del compuesto.
En este artículo, se investiga el efecto de la temperatura en las propiedades técnicas de los cauchos con carga, centrándose en el tipo de carga, su dosificación y la interacción de la carga con HNBR y los polímeros de caucho de nitrilo butadieno carboxilado hidrogenado (HXNBR).
Para ello, en este artículo se comparan negros de humo reforzados (N330) y no reforzados (N990) con sílice (VulcasilN). La superficie de la sílice se puede modificar tanto de forma pasiva (superficie de relleno hidrófoba) como de forma activa (superficie de relleno hidrófoba y unida a polímero). Un número cada vez mayor de compuestos también utiliza cargas monoméricas, como el diacrilato de zinc (ZAD), que puede polimerizarse in situ durante la vulcanización para mejorar las propiedades del material. Estos nuevos 'rellenos' y su interacción con la matriz polimérica aún no se han estudiado en términos de propiedades dependientes de la temperatura y la frecuencia. Los nuevos 'rellenos' y su interacción con la matriz polimérica no se han estudiado en términos de propiedades dependientes de la temperatura y la frecuencia.
Con base en las propiedades mecánicas y dinámicas de los compuestos HNBR vulcanizados y no vulcanizados, se analizaron varios rellenos (negro de humo, sílice y ZDA) para el relleno. y ZDA) se analizaron cauchos estándar HNBR y HXNBR con respecto a la dependencia de la temperatura de las propiedades de refuerzo.
La disminución del módulo al aumentar la temperatura para todos los cauchos no vulcanizados (excepto para el sistema relleno de sílice) es una consecuencia de la dependencia de la temperatura de la viscosidad de la matriz polimérica. El tipo y la cantidad de relleno en el aglutinante sólo determina el grado de refuerzo y no tiene ningún efecto sobre la disminución del módulo del aglutinante dependiente de la temperatura.
En los adhesivos rellenos de sílice, la coalescencia de las partículas de sílice determina el comportamiento en función de la temperatura. Si la superficie de sílice se trata con un tratamiento con alcanos de sílice para lograr hidrofobicidad, se inhibe la coalescencia de las partículas de sílice. Para amplitudes de deformación grandes, el refuerzo de todos los compuestos rellenos de sílice y negro de carbón puede describirse como refuerzo hidrodinámico únicamente.
Si se utiliza ZDA como carga, no se observa ningún efecto reforzante en los compuestos de caucho no vulcanizados porque el ZDA aún no está polimerizado y actúa sólo como un plastificante de baja masa molecular relativa. Los compuestos que contienen ZDA tuvieron viscosidades bajas en todas las cepas, lo que indica buenas propiedades de procesamiento.
La comparación de las propiedades mecánicas dinámicas y las propiedades de tensión sobre deformación del caucho vulcanizado mostró que el compuesto de caucho HXNBR relleno con ZDA tenía la mayor resistencia complementaria y las propiedades mecánicas últimas máximas (tensión y alargamiento de rotura) disminuyeron con el aumento de la temperatura para todos los aglutinantes. La fuerte interacción entre la superficie del relleno y la matriz polimérica mejora el efecto de la temperatura sobre las propiedades de refuerzo. Aunque las interacciones iónicas entre los grupos carboxilo ZDA y HXNBR maximizaron la tensión de fractura, estas interacciones iónicas no tuvieron ningún efecto sobre la dependencia de la temperatura de la tensión de fractura. Esto sugiere que las interacciones iónicas mecánicamente estables entre ZDA y la matriz polimérica funcionalizada (HXNBR) son un requisito previo para excelentes propiedades mecánicas y dinámicas del material de caucho con baja pérdida por histéresis en condiciones de deformación dinámica.
