Cauciucul nitrilic hidrogenat (HNBR) este utilizat în principal în aplicații care necesită proprietăți dinamice la temperaturi înalte și scăzute și rezistență bună la îmbătrânire, după umflarea în ulei și fluid După umflarea în uleiuri și fluide, HNBR este utilizat în principal în aplicații care necesită proprietăți dinamice ridicate la temperaturi ridicate și scăzute și rezistență bună la îmbătrânire. Aplicațiile tipice care necesită aceste proprietăți sunt curelele de distribuție, furtunurile de înaltă presiune și rolele de hârtie. Produsele din cauciuc utilizate sunt supuse unor condiții dinamice extrem de solicitante și sunt adesea supuse la șocuri pe o gamă largă de temperaturi și frecvențe. Testele convenționale utilizate pentru a caracteriza proprietățile dinamice ale materialelor sunt efectuate în general la temperatura camerei.
În timp ce aceste teste pot caracteriza bine materialele neumplute, măsurătorile la temperatura ambiantă nu reflectă efectele temperaturii asupra interacțiunii umplutură-monomer. interacțiunile umplutură și umplutură-polimer și efectul acestora asupra proprietăților materialelor la temperaturi foarte ridicate. Pentru polimerii proiectați special pentru aplicații la temperaturi înalte, este necesară înțelegerea efectului temperaturii asupra proprietăților tehnice ale materialului pentru optimizarea adecvată a compusului.
În această lucrare, este investigat efectul temperaturii asupra proprietăților tehnice ale cauciucurilor umplute, concentrându-se pe tipul de umplutură, dozajul acestuia și interacțiunea umpluturii cu HNBR și polimerii de cauciuc nitril butadien hidrogenat carboxilat (HXNBR).
În acest scop, această lucrare compară negrul de fum armat (N330) și nearmat (N990) cu silice (VulcasilN). Suprafața silicei poate fi modificată atât pasiv (suprafața de umplutură hidrofobă), cât și activ (suprafața de umplutură hidrofobă și legată de polimer). Un număr tot mai mare de compuși folosesc, de asemenea, umpluturi monomerice, cum ar fi diacrilatul de zinc (ZAD), care pot fi polimerizați in situ în timpul vulcanizării pentru a îmbunătăți proprietățile materialului. Aceste noi „umpluturi” și interacțiunea lor cu matricea polimerică nu au fost încă studiate în ceea ce privește proprietățile dependente de temperatură și frecvență. Noile „umpluturi” și interacțiunea lor cu matricea polimerică nu au fost studiate din punct de vedere al proprietăților dependente de temperatură și frecvență.
Pe baza proprietăților mecanice și dinamice ale compușilor HNBR vulcanizați și nevulcanizați, au fost analizate diferite materiale de umplutură (negru de fum, silice și ZDA). și ZDA) au fost analizate cauciucurile standard HNBR și HXNBR umplute în ceea ce privește dependența de temperatură a proprietăților de armare.
Scăderea modulului odată cu creșterea temperaturii pentru toate cauciucurile nevulcanizate (cu excepția sistemului umplut cu silice) este o consecință a dependenței de temperatură a vâscozității matricei polimerice. Tipul și cantitatea de umplutură din liant determină doar gradul de întărire și nu are niciun efect asupra scăderii dependente de temperatură a modulului de liant.
Pentru adezivii umpluți cu silice, coalescența particulelor de silice determină comportamentul dependent de temperatură. Dacă suprafața de silice este tratată cu tratament cu silice alcan pentru a obține hidrofobicitatea, coalescența particulelor de silice este inhibată. La amplitudini mari de deformare, armarea tuturor compușilor umpluți cu negru de fum și silice poate fi descrisă doar ca armătură hidrodinamică.
Dacă ZDA este utilizat ca umplutură, nu se observă niciun efect de întărire în compușii de cauciuc nevulcanizat, deoarece ZDA nu este încă polimerizat și acționează doar ca un plastifiant cu masă moleculară relativ scăzută. Compușii care conțineau ZDA au avut vâscozități scăzute la toate tulpinile, indicând proprietăți bune de procesare.
Compararea proprietăților mecanice dinamice și a proprietăților de tensiune pe deformare ale cauciucului vulcanizat a arătat că compusul de cauciuc HXNBR umplut cu ZDA a avut cea mai mare rezistență complementară și proprietățile mecanice finale maxime (stresul și alungirea la rupere) au scăzut odată cu creșterea temperaturii pentru toți lianții. Interacțiunea puternică dintre suprafața de umplutură și matricea polimerică sporește efectul temperaturii asupra proprietăților de armare. Deși interacțiunile ionice dintre grupările carboxil ZDA și HXNBR au maximizat stresul de fractură, aceste interacțiuni ionice nu au avut niciun efect asupra dependenței de temperatură a tensiunii de fractură. Acest lucru sugerează că interacțiunile ionice stabile mecanic dintre ZDA și matricea polimerică funcționalizată (HXNBR) sunt o condiție prealabilă pentru proprietăți mecanice și dinamice excelente ale materialului cauciuc cu pierderi de histerezis scăzute în condiții de deformare dinamică.
