A borracha nitrílica hidrogenada (HNBR) é usada principalmente em aplicações que exigem propriedades dinâmicas de alta e baixa temperatura e boa resistência ao envelhecimento, após inchaço em óleo e fluido Após inchaço em óleos e fluidos, o HNBR é usado principalmente em aplicações que exigem altas propriedades dinâmicas em altas e baixas temperaturas e boa resistência ao envelhecimento. As aplicações típicas que exigem essas propriedades são correias dentadas, mangueiras de alta pressão e rolos de papel. Os produtos de borracha utilizados estão sujeitos a condições dinâmicas extremamente exigentes e são frequentemente submetidos a choques numa ampla gama de temperaturas e frequências. Os testes convencionais utilizados para caracterizar as propriedades dinâmicas dos materiais são geralmente realizados à temperatura ambiente.
Embora esses testes possam caracterizar bem os materiais não preenchidos, as medições em temperaturas ambientes não refletem os efeitos da temperatura na interação carga-monômero. interações carga e carga-polímero e seus efeitos nas propriedades do material em temperaturas muito altas. Para polímeros projetados especificamente para aplicações em altas temperaturas, é necessária uma compreensão do efeito da temperatura nas propriedades técnicas do material para a otimização adequada do composto.
Neste artigo, o efeito da temperatura nas propriedades técnicas de borrachas com carga é investigado, com foco no tipo de carga, sua dosagem e a interação da carga com HNBR e polímeros de borracha nitrílica butadieno carboxilada hidrogenada (HXNBR).
Para tanto, este artigo compara negros de fumo reforçados (N330) e não reforçados (N990) com sílica (VulcasilN). A superfície da sílica pode ser modificada tanto passivamente (superfície de carga hidrofóbica) quanto ativamente (superfície de carga hidrofóbica e ligada ao polímero). Um número crescente de compostos também utiliza cargas monoméricas, como o diacrilato de zinco (ZAD), que pode ser polimerizado in situ durante a vulcanização para melhorar as propriedades do material. Estas novas “cargas” e sua interação com a matriz polimérica ainda não foram estudadas em termos de propriedades dependentes de temperatura e frequência. As novas “cargas” e sua interação com a matriz polimérica não foram estudadas em termos de propriedades dependentes de temperatura e frequência.
Com base nas propriedades mecânicas e dinâmicas dos compostos HNBR vulcanizados e não vulcanizados, diversas cargas (negro de fumo, sílica e ZDA) foram analisadas para preenchimento. e ZDA) borrachas padrão HNBR e HXNBR preenchidas foram analisadas em relação à dependência da temperatura das propriedades de reforço.
A diminuição do módulo com o aumento da temperatura para todas as borrachas não vulcanizadas (exceto para o sistema preenchido com sílica) é uma consequência da dependência da temperatura da viscosidade da matriz polimérica. O tipo e a quantidade de carga no ligante determinam apenas o grau de reforço e não têm efeito na diminuição dependente da temperatura no módulo do ligante.
Para adesivos cheios de sílica, a coalescência das partículas de sílica determina o comportamento dependente da temperatura. Se a superfície da sílica for tratada com tratamento com sílica alcano para obter hidrofobicidade, a coalescência das partículas de sílica é inibida. Em grandes amplitudes de deformação, o reforço de todos os compostos de negro de fumo e de sílica pode ser descrito apenas como reforço hidrodinâmico.
Se o ZDA for usado como carga, nenhum efeito de reforço será observado nos compostos de borracha não vulcanizados porque o ZDA ainda não está polimerizado e atua apenas como um plastificante de baixa massa molecular relativa. Os compostos contendo ZDA apresentaram baixas viscosidades em todas as cepas, indicando boas propriedades de processamento.
A comparação das propriedades mecânicas dinâmicas e das propriedades de tensão sobre deformação da borracha vulcanizada mostrou que o composto de borracha HXNBR preenchido com ZDA teve a maior resistência complementar e as propriedades mecânicas finais máximas (tensão e alongamento na ruptura) diminuíram com o aumento da temperatura para todos os ligantes. A forte interação entre a superfície da carga e a matriz polimérica aumenta o efeito da temperatura nas propriedades de reforço. Embora as interações iônicas entre os grupos carboxila ZDA e HXNBR tenham maximizado a tensão de fratura, essas interações iônicas não tiveram efeito na dependência da temperatura da tensão de fratura. Isto sugere que interações iônicas mecanicamente estáveis entre ZDA e a matriz polimérica funcionalizada (HXNBR) são um pré-requisito para excelentes propriedades mecânicas e dinâmicas do material de borracha com baixa perda de histerese sob condições de deformação dinâmica.
