Hydrogenovaný nitrilový kaučuk (HNBR) sa používa hlavne v aplikáciách, ktoré vyžadujú dynamické vlastnosti pri vysokých a nízkych teplotách a dobrú odolnosť proti starnutiu, po napučaní v oleji a kvapaline Po napučaní v olejoch a kvapalinách sa HNBR používa hlavne v aplikáciách vyžadujúcich vysoké dynamické vlastnosti pri vysokých a nízkych teplotách a dobrú odolnosť proti starnutiu. Typické aplikácie vyžadujúce tieto vlastnosti sú ozubené remene, vysokotlakové hadice a papierové kotúče. Použité gumové výrobky sú vystavené extrémne náročným dynamickým podmienkam a často sú vystavené otrasom v širokom rozsahu teplôt a frekvencií. Bežné testy používané na charakterizáciu dynamických vlastností materiálov sa vo všeobecnosti vykonávajú pri izbovej teplote.
Zatiaľ čo tieto testy môžu dobre charakterizovať neplnené materiály, merania pri teplote okolia neodrážajú účinky teploty na interakciu plnivo-monomér. interakcie plniva a plniva a polyméru a ich vplyv na vlastnosti materiálu pri veľmi vysokých teplotách. Pre polyméry navrhnuté špeciálne pre vysokoteplotné aplikácie je pre správnu optimalizáciu zmesi nevyhnutné pochopenie vplyvu teploty na technické vlastnosti materiálu.
V tomto príspevku je skúmaný vplyv teploty na technické vlastnosti plnených kaučukov so zameraním na typ plniva, jeho dávkovanie a interakciu plniva s polymérmi HNBR a hydrogenovaného karboxylovaného nitrilbutadiénového kaučuku (HXNBR).
Na tento účel tento článok porovnáva vystužujúce (N330) a nevystužujúce (N990) sadze s oxidom kremičitým (VulcasilN). Povrch oxidu kremičitého je možné modifikovať ako pasívne (povrch plniva hydrofóbny), tak aj aktívne (povrch plniva hydrofóbny a viazaný na polymér). Rastúci počet zlúčenín tiež používa monomérne plnivá, ako je diakrylát zinočnatý (ZAD), ktorý možno polymerizovať in situ počas vulkanizácie, aby sa zlepšili vlastnosti materiálu. Tieto nové 'plnivá' a ich interakcia s polymérnou matricou ešte neboli študované z hľadiska vlastností závislých od teploty a frekvencie. Nové 'plnivá' a ich interakcia s polymérnou matricou neboli študované z hľadiska vlastností závislých od teploty a frekvencie.
Na základe mechanických a dynamických mechanických vlastností vulkanizovaných a nevulkanizovaných zlúčenín HNBR boli analyzované rôzne plnivá (sadze, oxid kremičitý a ZDA). a ZDA) plnené štandardné kaučuky HNBR a HXNBR boli analyzované s ohľadom na teplotnú závislosť výstužných vlastností.
Pokles modulu so zvyšujúcou sa teplotou pre všetky nevulkanizované kaučuky (okrem systému plneného oxidom kremičitým) je dôsledkom teplotnej závislosti viskozity polymérnej matrice. Typ a množstvo plniva v spojive určuje len stupeň vystuženia a nemá žiadny vplyv na teplotne závislý pokles modulu spojiva.
Pre lepidlá plnené oxidom kremičitým koalescencia častíc oxidu kremičitého určuje správanie závislé od teploty. Ak je povrch oxidu kremičitého ošetrený alkánom oxidu kremičitého, aby sa dosiahla hydrofóbnosť, koalescencia častíc oxidu kremičitého je inhibovaná. Pri veľkých amplitúdach deformácie možno vystuženie všetkých zmesí plnených sadzami a oxidom kremičitým opísať len ako hydrodynamické vystuženie.
Ak sa ZDA použije ako plnivo, v nevulkanizovaných kaučukových zmesiach sa nepozoruje žiadny zosilňujúci účinok, pretože ZDA ešte nie je polymerizovaný a pôsobí len ako plastifikátor s nízkou relatívnou molekulovou hmotnosťou. Zlúčeniny obsahujúce ZDA mali nízke viskozity pri všetkých kmeňoch, čo naznačuje dobré spracovateľské vlastnosti.
Porovnanie dynamických mechanických vlastností a deformačných vlastností vulkanizovaného kaučuku ukázalo, že kaučuková zmes HXNBR plnená ZDA mala najväčšiu doplnkovú pevnosť a maximálne konečné mechanické vlastnosti (napätie a predĺženie pri pretrhnutí) klesali so zvyšujúcou sa teplotou pre všetky spojivá. Silná interakcia medzi povrchom plniva a polymérnou matricou zvyšuje vplyv teploty na spevňujúce vlastnosti. Hoci iónové interakcie medzi karboxylovými skupinami ZDA a HXNBR maximalizovali lomové napätie, tieto iónové interakcie nemali žiadny vplyv na teplotnú závislosť lomového napätia. To naznačuje, že mechanicky stabilné iónové interakcie medzi ZDA a funkcionalizovanou polymérnou matricou (HXNBR) sú predpokladom vynikajúcich mechanických a dynamických mechanických vlastností gumového materiálu s nízkou hysteréznou stratou v podmienkach dynamickej deformácie.
