Hydrogenert nitrilgummi (HNBR) brukes hovedsakelig i applikasjoner som krever høy- og lavtemperaturdynamiske egenskaper og god aldringsmotstand, etter svelling i olje og væske Etter svelling i oljer og væsker brukes HNBR hovedsakelig i applikasjoner som krever høye dynamiske egenskaper ved høye og lave temperaturer og god aldringsmotstand. Typiske bruksområder som krever disse egenskapene er registerremmer, høytrykksslanger og papirruller. Gummiproduktene som brukes utsettes for ekstremt krevende dynamiske forhold og utsettes ofte for støt over et bredt spekter av temperaturer og frekvenser. Konvensjonelle tester som brukes for å karakterisere de dynamiske egenskapene til materialer, utføres vanligvis ved romtemperatur.
Selv om disse testene kan karakterisere ufylte materialer godt, reflekterer målinger ved omgivelsestemperaturer ikke effekten av temperatur på fyllstoff-monomer-interaksjon. fyllstoff og fyllstoff-polymer interaksjoner og deres effekt på materialegenskaper ved svært høye temperaturer. For polymerer designet spesielt for høytemperaturapplikasjoner, er en forståelse av temperaturens effekt på de tekniske egenskapene til materialet nødvendig for riktig sammensetningsoptimalisering.
I denne artikkelen undersøkes effekten av temperatur på de tekniske egenskapene til fylte gummier, med fokus på typen fyllstoff, doseringen og interaksjonen mellom fyllstoffet med HNBR og hydrogenert karboksylert nitrilbutadiengummi (HXNBR) polymerer.
For dette formålet sammenligner denne artikkelen forsterkende (N330) og ikke-forsterkende (N990) kjønrøk med silika (VulcasilN). Overflaten av silika kan modifiseres både passivt (fyllstoffoverflate hydrofob) og aktivt (fyllstoffoverflate hydrofob og bundet til polymer). Et økende antall forbindelser bruker også monomere fyllstoffer, slik som sink-diakrylat (ZAD), som kan polymeriseres in situ under vulkanisering for å forbedre materialegenskaper. Disse nye 'fyllstoffene' og deres interaksjon med polymermatrisen er ennå ikke studert når det gjelder temperatur- og frekvensavhengige egenskaper. De nye 'fyllstoffene' og deres interaksjon med polymermatrisen har ikke blitt studert når det gjelder temperatur- og frekvensavhengige egenskaper.
Basert på de mekaniske og dynamiske mekaniske egenskapene til vulkaniserte og uvulkaniserte HNBR-forbindelser, ble ulike fyllstoffer (kønrøk, silika og ZDA) analysert for fylling. og ZDA) fylte standard HNBR og HXNBR gummier ble analysert med hensyn til temperaturavhengigheten til de forsterkende egenskapene.
Reduksjonen i modul med økende temperatur for alle uvulkaniserte gummier (unntatt for det silikafylte systemet) er en konsekvens av temperaturavhengigheten til viskositeten til polymermatrisen. Type og mengde fyllstoff i bindemiddelet bestemmer kun armeringsgraden og har ingen innvirkning på den temperaturavhengige reduksjonen i bindemiddelmodulen.
For silikafylte lim er det koalescensen av silikapartiklene som bestemmer den temperaturavhengige oppførselen. Hvis silikaoverflaten behandles med silikaalkanbehandling for å oppnå hydrofobitet, hemmes koalescensen av silikapartikler. Ved store deformasjonsamplituder kan armeringen av alle sot og silikafylte forbindelser kun beskrives som hydrodynamisk forsterkning.
Hvis ZDA brukes som fyllstoff, observeres ingen forsterkende effekt i de uvulkaniserte gummiblandingene fordi ZDA ennå ikke er polymerisert og kun virker som en mykner med lav relativ molekylmasse. De ZDA-holdige forbindelsene hadde lave viskositeter ved alle stammer, noe som indikerer gode prosesseringsegenskaper.
Sammenligning av de dynamiske mekaniske egenskapene og spennings-på-strekk-egenskapene til den vulkaniserte gummien viste at den ZDA-fylte HXNBR-gummiblandingen hadde den største komplementære styrken og maksimale ultimate mekaniske egenskaper (spenning og forlengelse ved brudd) ble redusert med økende temperatur for alle bindemidlene. Det sterke samspillet mellom fyllstoffoverflaten og polymermatrisen øker effekten av temperatur på forsterkende egenskaper. Selv om ioniske interaksjoner mellom ZDA- og HXNBR-karboksylgrupper maksimerte bruddspenningen, hadde disse ioniske interaksjonene ingen effekt på temperaturavhengigheten til bruddstresset. Dette antyder at mekanisk stabile ioniske interaksjoner mellom ZDA og den funksjonaliserte polymermatrisen (HXNBR) er en forutsetning for utmerkede mekaniske og dynamiske mekaniske egenskaper til gummimaterialet med lavt hysteresetap under dynamiske deformasjonsforhold.
