Hidrogenētu nitrilkaučuku (HNBR) galvenokārt izmanto lietojumos, kuros nepieciešamas augstas un zemas temperatūras dinamiskas īpašības un laba novecošanās izturība, pēc pietūkuma eļļā un šķidrumā Pēc pietūkuma eļļās un šķidrumos, HNBR galvenokārt izmanto lietojumos, kam nepieciešamas augstas dinamiskas īpašības augstā un zemā temperatūrā un laba novecošanās izturība. Tipiski lietojumi, kuriem nepieciešamas šīs īpašības, ir zobsiksnas, augstspiediena šļūtenes un papīra ruļļi. Izmantotie gumijas izstrādājumi ir pakļauti ārkārtīgi prasīgiem dinamiskiem apstākļiem un bieži tiek pakļauti triecieniem plašā temperatūru un frekvenču diapazonā. Parastie testi, ko izmanto, lai raksturotu materiālu dinamiskās īpašības, parasti tiek veikti istabas temperatūrā.
Lai gan šie testi var labi raksturot nepildītos materiālus, mērījumi apkārtējās vides temperatūrā neatspoguļo temperatūras ietekmi uz pildvielas un monomēra mijiedarbību. pildvielas un pildvielas-polimēra mijiedarbības un to ietekme uz materiāla īpašībām ļoti augstās temperatūrās. Polimēriem, kas īpaši izstrādāti lietošanai augstā temperatūrā, pareizai savienojuma optimizācijai ir nepieciešama izpratne par temperatūras ietekmi uz materiāla tehniskajām īpašībām.
Šajā darbā tiek pētīta temperatūras ietekme uz pildīto gumiju tehniskajām īpašībām, pievēršoties pildvielas veidam, tā dozēšanai un pildvielas mijiedarbībai ar HNBR un hidrogenētas karboksilētas nitrilbutadiēna gumijas (HXNBR) polimēriem.
Šim nolūkam šajā rakstā tiek salīdzināti stiegrojošie (N330) un nepastiprinošie (N990) oglekli ar silīcija dioksīdu (VulcasilN). Silīcija dioksīda virsmu var modificēt gan pasīvi (pildvielas virsma hidrofoba), gan aktīvi (pildvielas virsma hidrofoba un saistīta ar polimēru). Arvien vairāk savienojumu izmanto arī monomēru pildvielas, piemēram, cinka diakrilātu (ZAD), ko var polimerizēt in situ vulkanizācijas laikā, lai uzlabotu materiāla īpašības. Šīs jaunās 'pildvielas' un to mijiedarbība ar polimēru matricu vēl nav pētīta no temperatūras un frekvences atkarīgo īpašību ziņā. Jaunās 'pildvielas' un to mijiedarbība ar polimēru matricu nav pētīta no temperatūras un frekvences atkarīgo īpašību ziņā.
Pamatojoties uz vulkanizēto un nevulkanizēto HNBR savienojumu mehāniskajām un dinamiskajām mehāniskajām īpašībām, pildījumam tika analizētas dažādas pildvielas (ogleklis, silīcija dioksīds un ZDA). un ZDA) pildītas standarta HNBR un HXNBR gumijas tika analizētas attiecībā uz pastiprinošo īpašību atkarību no temperatūras.
Moduļa samazināšanās, palielinoties temperatūrai, visām nevulkanizētajām gumijām (izņemot ar silīcija dioksīdu pildīto sistēmu) ir polimēra matricas viskozitātes atkarības no temperatūras sekas. Pildvielas veids un daudzums saistvielā nosaka tikai pastiprinājuma pakāpi un neietekmē temperatūras atkarīgo saistvielas moduļa samazināšanos.
Ar silīcija dioksīdu pildītām līmēm silīcija dioksīda daļiņu saplūšana nosaka no temperatūras atkarīgo uzvedību. Ja silīcija dioksīda virsmu apstrādā ar silīcija dioksīda alkānu, lai panāktu hidrofobitāti, silīcija dioksīda daļiņu saplūšana tiek kavēta. Pie lielām deformācijas amplitūdām visu ogļu un silīcija dioksīda pildījumu savienojumu stiegrojumu var raksturot tikai kā hidrodinamisko stiegrojumu.
Ja ZDA izmanto kā pildvielu, nevulkanizētajos gumijas maisījumos pastiprinošs efekts netiek novērots, jo ZDA vēl nav polimerizēts un darbojas tikai kā zemas relatīvās molekulmasas plastifikators. ZDA saturošiem savienojumiem bija zema viskozitāte visos celmos, kas liecina par labām apstrādes īpašībām.
Vulkanizētās gumijas dinamisko mehānisko īpašību un spriedzes un deformācijas īpašību salīdzinājums parādīja, ka ar ZDA pildītam HXNBR gumijas maisījumam bija vislielākā komplementārā izturība un maksimālās maksimālās mehāniskās īpašības (spriegums un pagarinājums pārrāvuma laikā) samazinājās, palielinoties temperatūrai visām saistvielām. Spēcīgā mijiedarbība starp pildvielas virsmu un polimēru matricu pastiprina temperatūras ietekmi uz pastiprinošajām īpašībām. Lai gan jonu mijiedarbība starp ZDA un HXNBR karboksilgrupām maksimāli palielināja lūzuma spriegumu, šīm jonu mijiedarbībām nebija ietekmes uz lūzuma sprieguma atkarību no temperatūras. Tas liek domāt, ka mehāniski stabila jonu mijiedarbība starp ZDA un funkcionalizēto polimēru matricu (HXNBR) ir priekšnoteikums izcilām gumijas materiāla mehāniskajām un dinamiskajām mehāniskajām īpašībām ar zemu histerēzes zudumu dinamiskas deformācijas apstākļos.
