لاستیک نیتریل هیدروژنه (HNBR) عمدتا در کاربردهایی استفاده می شود که به خواص دینامیکی در دمای بالا و پایین و مقاومت در برابر پیری خوب نیاز دارند، پس از تورم در روغن و سیال پس از تورم در روغن ها و سیالات، HNBR عمدتاً در کاربردهایی استفاده می شود که نیاز به خواص دینامیکی بالا در دماهای بالا و پایین و مقاومت در برابر پیری خوب دارند. کاربردهای معمولی که به این ویژگی ها نیاز دارند عبارتند از تسمه تایم، شلنگ های فشار قوی و رول های کاغذ. محصولات لاستیکی مورد استفاده تحت شرایط دینامیکی بسیار سختی قرار می گیرند و اغلب در معرض ضربه در طیف گسترده ای از دماها و فرکانس ها قرار می گیرند. آزمایشات مرسوم مورد استفاده برای مشخص کردن خواص دینامیکی مواد معمولاً در دمای اتاق انجام می شود.
در حالی که این آزمایشها میتوانند مواد پر نشده را به خوبی مشخص کنند، اندازهگیریها در دمای محیط اثرات دما را بر تعامل پرکننده-مونومر منعکس نمیکنند. فعل و انفعالات پرکننده و پرکننده-پلیمر و تأثیر آنها بر خواص مواد در دماهای بسیار بالا برای پلیمرهایی که بهطور خاص برای کاربردهای دمای بالا طراحی شدهاند، درک تأثیر دما بر خواص فنی ماده برای بهینهسازی ترکیب مناسب ضروری است.
در این مقاله تاثیر دما بر خواص فنی لاستیک های پر شده با تمرکز بر نوع پرکننده، دوز آن و برهمکنش پرکننده با پلیمرهای HNBR و لاستیک نیتریل بوتادین کربوکسیله هیدروژنه (HXNBR) بررسی شده است.
برای این منظور، این مقاله به مقایسه کربن سیاههای تقویتکننده (N330) و غیر تقویتکننده (N990) با سیلیس (VulcasilN) میپردازد. سطح سیلیس را می توان هم به صورت غیرفعال (سطح پرکننده آبگریز) و هم به صورت فعال (سطح پرکننده آبگریز و پیوند به پلیمر) اصلاح کرد. تعداد فزایندهای از ترکیبات نیز از پرکنندههای مونومر مانند دیاکریلات روی (ZAD) استفاده میکنند که میتوانند در حین ولکانیزه کردن برای بهبود خواص مواد، در محل پلیمریزه شوند. این 'پرکننده ها' جدید و تعامل آنها با ماتریس پلیمری هنوز از نظر خواص وابسته به دما و فرکانس مورد مطالعه قرار نگرفته است. 'پرکنندههای' جدید و تعامل آنها با ماتریس پلیمری از نظر خواص وابسته به دما و فرکانس مورد مطالعه قرار نگرفته است.
بر اساس خواص مکانیکی و دینامیکی ترکیبات HNBR ولکانیزه و غیر ولکانیزه، پرکنندههای مختلف (کربن سیاه، سیلیس و ZDA) برای پر کردن آنالیز شدند. و ZDA) لاستیکهای استاندارد پرشده HNBR و HXNBR با توجه به وابستگی دمایی خواص تقویتکننده آنالیز شدند.
کاهش مدول با افزایش دما برای همه لاستیکهای ولکان نشده (به استثنای سیستم پر از سیلیس) نتیجه وابستگی دمایی ویسکوزیته ماتریس پلیمری است. نوع و مقدار پرکننده در بایندر تنها درجه تقویت را تعیین می کند و تأثیری بر کاهش وابسته به دما در مدول بایندر ندارد.
برای چسب های پر از سیلیس، ادغام ذرات سیلیس رفتار وابسته به دما را تعیین می کند. اگر سطح سیلیکا با تیمار آلکان سیلیکا برای دستیابی به آب گریزی درمان شود، ادغام ذرات سیلیس مهار می شود. در دامنه های تغییر شکل بزرگ، تقویت تمام ترکیبات کربن سیاه و پر از سیلیس را می توان تنها به عنوان تقویت هیدرودینامیک توصیف کرد.
اگر از ZDA به عنوان پرکننده استفاده شود، هیچ اثر تقویتی در ترکیبات لاستیکی ولکان نشده مشاهده نمی شود زیرا ZDA هنوز پلیمریزه نشده است و تنها به عنوان یک نرم کننده با جرم مولکولی کم عمل می کند. ترکیبات حاوی ZDA دارای ویسکوزیته پایین در همه سویه ها بودند که نشان دهنده خواص پردازش خوب است.
مقایسه خواص مکانیکی دینامیکی و خواص تنش بر کرنش لاستیک ولکانیزه شده نشان داد که ترکیب لاستیکی HXNBR پر شده با ZDA دارای بیشترین استحکام مکمل و حداکثر خواص مکانیکی نهایی (تنش و ازدیاد طول در هنگام شکست) با افزایش دما برای همه چسبها کاهش مییابد. برهمکنش قوی بین سطح پرکننده و ماتریس پلیمری اثر دما بر خواص تقویت کننده را افزایش می دهد. اگرچه برهمکنشهای یونی بین گروههای کربوکسیل ZDA و HXNBR تنش شکست را به حداکثر رساند، اما این برهمکنشهای یونی هیچ تأثیری بر وابستگی دمایی تنش شکست نداشتند. این نشان می دهد که برهمکنش های یونی پایدار مکانیکی بین ZDA و ماتریس پلیمری عامل دار (HXNBR) یک پیش نیاز برای خواص مکانیکی و دینامیکی عالی مواد لاستیکی با افت پسماند کم در شرایط تغییر شکل دینامیکی است.
