Hidrogenirana nitrilna guma (HNBR) se uglavnom koristi u primjenama koje zahtijevaju dinamička svojstva na visokim i niskim temperaturama i dobru otpornost na starenje, nakon bubrenja u ulju i tekućini. Nakon bubrenja u uljima i tekućinama, HNBR se uglavnom koristi u primjenama koje zahtijevaju visoka dinamička svojstva na visokim i niskim temperaturama i dobru otpornost na starenje. Tipične primjene koje zahtijevaju ova svojstva su zupčasti remeni, visokotlačna crijeva i role papira. Gumeni proizvodi koji se koriste podvrgnuti su iznimno zahtjevnim dinamičkim uvjetima i često su izloženi udarima u širokom rasponu temperatura i frekvencija. Konvencionalna ispitivanja koja se koriste za karakterizaciju dinamičkih svojstava materijala općenito se provode na sobnoj temperaturi.
Iako ovi testovi mogu dobro okarakterizirati materijale bez punila, mjerenja na sobnoj temperaturi ne odražavaju učinke temperature na interakciju punila i monomera. interakcije punilo i punilo-polimer te njihov učinak na svojstva materijala pri vrlo visokim temperaturama. Za polimere dizajnirane posebno za primjenu pri visokim temperaturama, razumijevanje utjecaja temperature na tehnička svojstva materijala potrebno je za pravilnu optimizaciju spoja.
U ovom radu istražuje se utjecaj temperature na tehnička svojstva punjene gume, s fokusom na vrstu punila, njegovu dozu i interakciju punila s HNBR i hidrogeniranim karboksiliranim nitril butadien kaučukom (HXNBR) polimerima.
U tu svrhu, ovaj rad uspoređuje armirane (N330) i nearmirajuće (N990) čađe sa silicijem (VulcasilN). Površina silicija može se modificirati i pasivno (površina punila je hidrofobna) i aktivno (površina punila je hidrofobna i vezana za polimer). Sve veći broj spojeva također koristi monomerna punila, kao što je cink diakrilat (ZAD), koji se mogu polimerizirati in situ tijekom vulkanizacije kako bi se poboljšala svojstva materijala. Ova nova 'punila' i njihova interakcija s polimernom matricom još nisu proučavana u smislu svojstava ovisnih o temperaturi i frekvenciji. Nova 'punila' i njihova interakcija s polimernom matricom nisu proučavana u smislu svojstava ovisnih o temperaturi i frekvenciji.
Na temelju mehaničkih i dinamičkih mehaničkih svojstava vulkaniziranih i nevulkaniziranih HNBR spojeva, analizirana su različita punila (čađa, silika i ZDA) za punjenje. i ZDA) punjene standardne HNBR i HXNBR gume analizirane su s obzirom na temperaturnu ovisnost svojstava ojačanja.
Smanjenje modula s porastom temperature za sve nevulkanizirane gume (osim za sustav punjen silicijevim dioksidom) posljedica je temperaturne ovisnosti viskoznosti polimerne matrice. Vrsta i količina punila u vezivu samo određuje stupanj ojačanja i nema utjecaja na smanjenje modula veziva ovisno o temperaturi.
Za ljepila punjena silicijevim dioksidom, koalescencija čestica silicijevog dioksida određuje ponašanje ovisno o temperaturi. Ako se površina silicijevog dioksida tretira tretmanom silicijevim alkanom kako bi se postigla hidrofobnost, koalescencija čestica silicijevog dioksida je inhibirana. Pri velikim amplitudama deformacije, ojačanje svih čađa i spojeva punjenih silicijevim dioksidom može se opisati samo kao hidrodinamičko ojačanje.
Ako se ZDA koristi kao punilo, u nevulkaniziranim gumenim smjesama nema učinka pojačanja jer ZDA još nije polimerizirano i djeluje samo kao plastifikator male relativne molekularne mase. Spojevi koji sadrže ZDA imali su nisku viskoznost kod svih sojeva, što ukazuje na dobra svojstva prerade.
Usporedba dinamičkih mehaničkih svojstava i svojstava naprezanja na deformaciju vulkanizirane gume pokazala je da je HXNBR gumena smjesa ispunjena SAD-om imala najveću komplementarnu čvrstoću, a maksimalna krajnja mehanička svojstva (naprezanje i istezanje pri prekidu) smanjivala su se s povećanjem temperature za sva veziva. Snažna interakcija između površine punila i polimerne matrice pojačava učinak temperature na svojstva ojačanja. Iako su ionske interakcije između ZDA i HXNBR karboksilnih skupina maksimizirale naprezanje loma, te ionske interakcije nisu imale utjecaja na temperaturnu ovisnost naprezanja loma. Ovo sugerira da su mehanički stabilne ionske interakcije između ZDA i funkcionalizirane polimerne matrice (HXNBR) preduvjet za izvrsna mehanička i dinamička mehanička svojstva gumenog materijala s malim gubitkom histereze u uvjetima dinamičke deformacije.
