La gomma nitrilica idrogenata (HNBR) viene utilizzata principalmente in applicazioni che richiedono proprietà dinamiche alle alte e basse temperature e buona resistenza all'invecchiamento, dopo il rigonfiamento in oli e fluidi. Dopo il rigonfiamento in oli e fluidi, l'HNBR viene utilizzato principalmente in applicazioni che richiedono elevate proprietà dinamiche ad alte e basse temperature e buona resistenza all'invecchiamento. Le applicazioni tipiche che richiedono queste proprietà sono cinghie dentate, tubi ad alta pressione e rotoli di carta. I prodotti in gomma utilizzati sono sottoposti a condizioni dinamiche estremamente impegnative e sono spesso sottoposti a urti in un ampio intervallo di temperature e frequenze. I test convenzionali utilizzati per caratterizzare le proprietà dinamiche dei materiali sono generalmente condotti a temperatura ambiente.
Sebbene questi test possano caratterizzare bene i materiali non caricati, le misurazioni a temperatura ambiente non riflettono gli effetti della temperatura sull'interazione riempitivo-monomero. interazioni riempitivo e polimero riempitivo e loro effetto sulle proprietà del materiale a temperature molto elevate. Per i polimeri progettati specificatamente per applicazioni ad alta temperatura, è necessaria la comprensione dell'effetto della temperatura sulle proprietà tecniche del materiale per una corretta ottimizzazione del composto.
In questo articolo viene studiato l'effetto della temperatura sulle proprietà tecniche delle gomme caricate, concentrandosi sul tipo di riempitivo, sul suo dosaggio e sull'interazione del riempitivo con HNBR e polimeri di gomma nitrile butadiene carbossilata idrogenata (HXNBR).
A questo scopo, questo articolo confronta i neri di carbonio rinforzanti (N330) e non rinforzanti (N990) con la silice (VulcasilN). La superficie della silice può essere modificata sia passivamente (superficie del riempitivo idrofobo) che attivamente (superficie del riempitivo idrofobo e legata al polimero). Un numero crescente di composti utilizza anche riempitivi monomerici, come il diacrilato di zinco (ZAD), che può essere polimerizzato in situ durante la vulcanizzazione per migliorare le proprietà del materiale. Questi nuovi 'riempitivi' e la loro interazione con la matrice polimerica non sono ancora stati studiati in termini di proprietà dipendenti dalla temperatura e dalla frequenza. I nuovi 'riempitivi' e la loro interazione con la matrice polimerica non sono stati studiati in termini di proprietà dipendenti dalla temperatura e dalla frequenza.
Sulla base delle proprietà meccaniche e dinamiche dei composti HNBR vulcanizzati e non vulcanizzati, sono stati analizzati vari riempitivi (nero di carbonio, silice e ZDA) per il riempimento. e ZDA) sono state analizzate gomme HNBR e HXNBR standard riempite rispetto alla dipendenza dalla temperatura delle proprietà di rinforzo.
La diminuzione del modulo con l'aumento della temperatura per tutte le gomme non vulcanizzate (ad eccezione del sistema riempito con silice) è una conseguenza della dipendenza dalla temperatura della viscosità della matrice polimerica. Il tipo e la quantità di riempitivo nel legante determina solo il grado di rinforzo e non ha alcun effetto sulla diminuzione del modulo del legante dipendente dalla temperatura.
Negli adesivi contenenti silice la coalescenza delle particelle di silice determina il comportamento dipendente dalla temperatura. Se la superficie della silice viene trattata con un trattamento con alcano di silice per ottenere l'idrofobicità, la coalescenza delle particelle di silice viene inibita. A grandi ampiezze di deformazione, il rinforzo di tutti i composti contenenti nerofumo e riempiti di silice può essere descritto solo come rinforzo idrodinamico.
Se ZDA viene utilizzato come riempitivo, non si osserva alcun effetto rinforzante nelle mescole di gomma non vulcanizzata perché ZDA non è ancora polimerizzato e agisce solo come plastificante a basso peso molecolare relativo. I composti contenenti ZDA avevano basse viscosità a tutti i ceppi, indicando buone proprietà di lavorazione.
Il confronto delle proprietà meccaniche dinamiche e delle proprietà di sollecitazione-deformazione della gomma vulcanizzata ha mostrato che la mescola di gomma HXNBR riempita con ZDA aveva la massima resistenza complementare e le massime proprietà meccaniche ultime (sforzo e allungamento a rottura) diminuivano con l'aumento della temperatura per tutti i leganti. La forte interazione tra la superficie del riempitivo e la matrice polimerica potenzia l'effetto della temperatura sulle proprietà rinforzanti. Sebbene le interazioni ioniche tra i gruppi carbossilici ZDA e HXNBR abbiano massimizzato lo stress da frattura, queste interazioni ioniche non hanno avuto alcun effetto sulla dipendenza dalla temperatura dello stress da frattura. Ciò suggerisce che le interazioni ioniche meccanicamente stabili tra ZDA e la matrice polimerica funzionalizzata (HXNBR) sono un prerequisito per eccellenti proprietà meccaniche e dinamiche del materiale in gomma con bassa perdita di isteresi in condizioni di deformazione dinamica.
