ჰიდროგენირებული ნიტრილის რეზინი (HNBR) ძირითადად გამოიყენება აპლიკაციებში, რომლებიც საჭიროებენ მაღალ და დაბალ ტემპერატურულ დინამიურ თვისებებს და კარგ დაბერების წინააღმდეგობას. ტიპიური აპლიკაციები, რომლებიც საჭიროებენ ამ თვისებებს, არის დროის ღვედები, მაღალი წნევის შლანგები და ქაღალდის რულონები. გამოყენებული რეზინის პროდუქტები ექვემდებარება უკიდურესად მომთხოვნ დინამიურ პირობებს და ხშირად ექვემდებარება დარტყმებს ტემპერატურისა და სიხშირის ფართო დიაპაზონში. ჩვეულებრივი ტესტები, რომლებიც გამოიყენება მასალების დინამიური თვისებების დასახასიათებლად, ჩვეულებრივ ტარდება ოთახის ტემპერატურაზე.
მიუხედავად იმისა, რომ ამ ტესტებს შეუძლიათ კარგად დაახასიათონ შეუვსებელი მასალები, გარემოს ტემპერატურაზე გაზომვები არ ასახავს ტემპერატურის გავლენას შემავსებლისა და მონომერის ურთიერთქმედებაზე. შემავსებლისა და შემავსებლის-პოლიმერის ურთიერთქმედება და მათი გავლენა მასალის თვისებებზე ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე. სპეციალურად მაღალი ტემპერატურის გამოყენებისთვის შექმნილი პოლიმერებისთვის, მასალის ტექნიკურ თვისებებზე ტემპერატურის გავლენის გაგება აუცილებელია ნაერთების სათანადო ოპტიმიზაციისთვის.
ამ ნაშრომში შესწავლილია ტემპერატურის გავლენა შევსებული რეზინების ტექნიკურ თვისებებზე, ფოკუსირებულია შემავსებლის ტიპზე, მის დოზაზე და შემავსებლის ურთიერთქმედებაზე HNBR და ჰიდროგენირებული კარბოქსილირებული ნიტრილის ბუტადიენის რეზინის (HXNBR) პოლიმერებთან.
ამ მიზნით, ეს ნაშრომი ადარებს გამამაგრებელ (N330) და არაგამაძლიერებელ (N990) ნახშირბადის შავს სილიციუმს (VulcasilN). სილიციუმის დიოქსიდის ზედაპირი შეიძლება შეიცვალოს როგორც პასიურად (შემავსებლის ზედაპირი ჰიდროფობიური) ასევე აქტიურად (შემავსებლის ზედაპირი ჰიდროფობიური და მიბმული პოლიმერთან). ნაერთების მზარდი რაოდენობა ასევე იყენებს მონომერულ შემავსებლებს, როგორიცაა თუთიის დიაკრილატი (ZAD), რომლის პოლიმერიზაცია შესაძლებელია in situ ვულკანიზაციის დროს მასალის თვისებების გასაუმჯობესებლად. ეს ახალი „შემავსებლები“ და მათი ურთიერთქმედება პოლიმერულ მატრიქსთან ჯერ არ არის შესწავლილი ტემპერატურისა და სიხშირეზე დამოკიდებული თვისებების მიხედვით. ახალი 'შემავსებლები' და მათი ურთიერთქმედება პოლიმერულ მატრიქსთან არ არის შესწავლილი ტემპერატურისა და სიხშირეზე დამოკიდებული თვისებების მიხედვით.
ვულკანიზებული და არავულკანიზებული HNBR ნაერთების მექანიკური და დინამიკური მექანიკური თვისებების საფუძველზე, სხვადასხვა შემავსებლები (ნახშირბადის შავი, სილიციუმის დიოქსიდი და ZDA) გაანალიზებულია შევსებისთვის. და ZDA) შევსებული სტანდარტული HNBR და HXNBR რეზინები გაანალიზდა გამაგრებითი თვისებების ტემპერატურულ დამოკიდებულებაზე.
მოდულის შემცირება ტემპერატურის მატებასთან ერთად ყველა არავულკანიზებული რეზინისთვის (გარდა სილიციუმით სავსე სისტემისა) არის პოლიმერული მატრიცის სიბლანტის ტემპერატურული დამოკიდებულების შედეგი. შემავსებლის ტიპი და რაოდენობა მხოლოდ განსაზღვრავს გამაგრების ხარისხს და არ ახდენს გავლენას ბაინდერის მოდულის ტემპერატურაზე დამოკიდებულ შემცირებაზე.
სილიციუმით სავსე წებოსთვის, სილიციუმის ნაწილაკების გაერთიანება განსაზღვრავს ტემპერატურაზე დამოკიდებულ ქცევას. თუ სილიციუმის ზედაპირი დამუშავებულია სილიციუმის ალკანით ჰიდროფობიურობის მისაღწევად, სილიციუმის ნაწილაკების შერწყმა თრგუნავს. დიდი დეფორმაციის ამპლიტუდების დროს, ყველა ნახშირბადის შავი და სილიციუმით სავსე ნაერთების გამაგრება შეიძლება აღწერილი იყოს მხოლოდ როგორც ჰიდროდინამიკური გამაგრება.
თუ ZDA გამოიყენება როგორც შემავსებელი, არ შეინიშნება გამაძლიერებელი ეფექტი არავულკანიზებულ რეზინის ნაერთებში, რადგან ZDA ჯერ არ არის პოლიმერიზებული და მოქმედებს მხოლოდ როგორც დაბალი ფარდობითი მოლეკულური მასის პლასტიზატორი. ZDA-ს შემცველ ნაერთებს ჰქონდათ დაბალი სიბლანტე ყველა შტამზე, რაც მიუთითებს დამუშავების კარგ თვისებებზე.
ვულკანიზებული რეზინის დინამიური მექანიკური თვისებებისა და დაძაბულობის დაძაბულობის თვისებების შედარებამ აჩვენა, რომ ZDA-ით სავსე HXNBR რეზინის ნაერთს გააჩნდა უდიდესი დამატებითი სიმტკიცე და მაქსიმალური საბოლოო მექანიკური თვისებები (დაძაბულობა და დრეკადობა შესვენებისას) შემცირდა ტემპერატურის მატებასთან ერთად ყველა შემკვრელისათვის. შემავსებლის ზედაპირსა და პოლიმერულ მატრიქსს შორის ძლიერი ურთიერთქმედება აძლიერებს ტემპერატურის ეფექტს გამაგრების თვისებებზე. მიუხედავად იმისა, რომ იონურმა ურთიერთქმედებამ ZDA და HXNBR კარბოქსილის ჯგუფებს შორის გაზარდა მოტეხილობის სტრესი, ეს იონური ურთიერთქმედება არ ახდენს გავლენას მოტეხილობის სტრესის ტემპერატურულ დამოკიდებულებაზე. ეს ვარაუდობს, რომ მექანიკურად სტაბილური იონური ურთიერთქმედება ZDA-სა და ფუნქციონალიზებულ პოლიმერულ მატრიცას (HXNBR) შორის არის რეზინის მასალის შესანიშნავი მექანიკური და დინამიური მექანიკური თვისებების წინაპირობა დინამიური დეფორმაციის პირობებში დაბალი ჰისტერეზის დაკარგვით.
