Hüdrogeenitud nitriilkummi (HNBR) kasutatakse peamiselt rakendustes, mis nõuavad kõrgel ja madalal temperatuuril dünaamilisi omadusi ja head vananemiskindlust, pärast paisumist õlis ja vedelikus. Pärast paisumist õlides ja vedelikes kasutatakse HNBR-i peamiselt rakendustes, mis nõuavad kõrgeid dünaamilisi omadusi kõrgel ja madalal temperatuuril ning head vananemiskindlust. Tüüpilised rakendusi, mis nõuavad neid omadusi, on hammasrihmad, kõrgsurvevoolikud ja paberirullid. Kasutatavad kummitooted on allutatud äärmiselt nõudlikele dünaamilistele tingimustele ja sageli põrutatakse laias temperatuuri- ja sagedusvahemikus. Materjalide dünaamiliste omaduste iseloomustamiseks kasutatavad tavapärased testid viiakse tavaliselt läbi toatemperatuuril.
Kuigi need testid suudavad hästi iseloomustada täitmata materjale, ei kajasta mõõtmised ümbritseval temperatuuril temperatuuri mõju täiteaine-monomeeri interaktsioonile. täiteaine ja täiteaine-polümeeri vastasmõjud ja nende mõju materjali omadustele väga kõrgetel temperatuuridel. Spetsiaalselt kõrge temperatuuriga rakenduste jaoks mõeldud polümeeride puhul on ühendi õigeks optimeerimiseks vajalik arusaam temperatuuri mõjust materjali tehnilistele omadustele.
Käesolevas töös uuritakse temperatuuri mõju täidetud kummide tehnilistele omadustele, keskendudes täiteaine tüübile, selle doseerimisele ning täiteaine koostoimele HNBR ja hüdrogeenitud karboksüülitud nitriilbutadieenkummi (HXNBR) polümeeridega.
Sel eesmärgil võrreldakse selles artiklis tugevdavaid (N330) ja mittetugevdavaid (N990) tahmasid ränidioksiidiga (VulcasilN). Ränidioksiidi pinda saab muuta nii passiivselt (täitepind hüdrofoobne) kui ka aktiivselt (täitepind hüdrofoobne ja polümeeriga seotud). Üha rohkem ühendeid kasutab ka monomeerseid täiteaineid, nagu tsinkdiakrülaat (ZAD), mida saab materjali omaduste parandamiseks vulkaniseerimise ajal kohapeal polümeriseerida. Neid uusi 'täiteaineid' ja nende koostoimet polümeermaatriksiga ei ole temperatuurist ja sagedusest sõltuvate omaduste osas veel uuritud. Uusi 'täiteaineid' ja nende koostoimet polümeermaatriksiga ei ole temperatuurist ja sagedusest sõltuvate omaduste osas uuritud.
Vulkaniseeritud ja vulkaniseerimata HNBR ühendite mehaaniliste ja dünaamiliste mehaaniliste omaduste põhjal analüüsiti täidise jaoks erinevaid täiteaineid (tahm, ränidioksiid ja ZDA). ja ZDA) täidetud standardseid HNBR ja HXNBR kummisid analüüsiti tugevdusomaduste temperatuurisõltuvuse suhtes.
Mooduli vähenemine temperatuuri tõusuga kõigi vulkaniseerimata kummide puhul (välja arvatud ränidioksiidiga täidetud süsteem) on polümeermaatriksi viskoossuse sõltuvuse temperatuurist tagajärg. Sideaines sisalduva täiteaine tüüp ja kogus määrab ainult tugevdusastme ja ei mõjuta sideaine mooduli temperatuurist sõltuvat vähenemist.
Ränidiga täidetud liimide puhul määrab ränidioksiidi osakeste ühinemine temperatuurist sõltuva käitumise. Kui ränidioksiidi pinda töödeldakse hüdrofoobsuse saavutamiseks ränidioksiidalkaaniga, on ränidioksiidi osakeste ühinemine pärsitud. Suurte deformatsiooniamplituudide korral võib kõigi tahma ja ränidioksiidiga täidetud ühendite tugevdamist kirjeldada ainult hüdrodünaamilise tugevdusena.
Kui ZDA-d kasutatakse täiteainena, ei täheldata vulkaniseerimata kummiühendites tugevdavat toimet, kuna ZDA ei ole veel polümeriseerunud ja toimib ainult väikese suhtelise molekulmassiga plastifikaatorina. ZDA-d sisaldavatel ühenditel oli madal viskoossus kõigi tüvede puhul, mis viitab headele töötlemisomadustele.
Vulkaniseeritud kummi dünaamiliste mehaaniliste omaduste ja pinge- ja deformatsiooniomaduste võrdlus näitas, et ZDA-ga täidetud HXNBR-kummisegul oli suurim üksteist täiendav tugevus ja maksimaalsed mehaanilised omadused (pinge ja katkemispikenemine) vähenesid kõigi sideainete temperatuuri tõustes. Tugev koostoime täitepinna ja polümeermaatriksi vahel suurendab temperatuuri mõju tugevdusomadustele. Kuigi ioonsed interaktsioonid ZDA ja HXNBR karboksüülrühmade vahel maksimeerisid purunemispinge, ei mõjutanud need ioonsed interaktsioonid murdumispinge sõltuvust temperatuurist. See viitab sellele, et mehaaniliselt stabiilsed ioonsed interaktsioonid ZDA ja funktsionaliseeritud polümeermaatriksi (HXNBR) vahel on dünaamilistes deformatsioonitingimustes madala hüstereesikadudega kummimaterjali suurepäraste mehaaniliste ja dünaamiliste mehaaniliste omaduste eeltingimus.
