Hydrerat nitrilgummi (HNBR) används främst i applikationer som kräver hög- och lågtemperaturdynamiska egenskaper och god åldringsbeständighet, efter svällning i olja och vätska Efter svällning i oljor och vätskor används HNBR främst i applikationer som kräver höga dynamiska egenskaper vid höga och låga temperaturer och god åldringsbeständighet. Typiska tillämpningar som kräver dessa egenskaper är kamremmar, högtrycksslangar och pappersrullar. Gummiprodukterna som används utsätts för extremt krävande dynamiska förhållanden och utsätts ofta för stötar över ett brett område av temperaturer och frekvenser. Konventionella tester som används för att karakterisera materialens dynamiska egenskaper utförs i allmänhet vid rumstemperatur.
Även om dessa tester kan karakterisera ofyllda material väl, återspeglar mätningar vid omgivningstemperaturer inte temperaturens effekter på fyllmedel-monomerinteraktion. fyllmedel och fyllmedel-polymer interaktioner och deras effekt på materialegenskaper vid mycket höga temperaturer. För polymerer som utformats specifikt för högtemperaturapplikationer är en förståelse för temperaturens inverkan på materialets tekniska egenskaper nödvändig för korrekt sammansättningsoptimering.
I denna artikel undersöks temperaturens inverkan på de tekniska egenskaperna hos fyllda gummin, med fokus på typen av fyllmedel, dess dosering och interaktionen mellan fyllmedlet med HNBR och hydrerade karboxylerade nitrilbutadiengummi (HXNBR) polymerer.
För detta ändamål jämför detta dokument förstärkande (N330) och icke-förstärkande (N990) kimrök med kiseldioxid (VulcasilN). Ytan av kiseldioxid kan modifieras både passivt (fyllmedelsyta hydrofob) och aktivt (fyllmedelsyta hydrofob och bunden till polymer). Ett ökande antal föreningar använder också monomera fyllmedel, såsom zinkdiakrylat (ZAD), som kan polymeriseras in situ under vulkanisering för att förbättra materialegenskaperna. Dessa nya 'fyllmedel' och deras interaktion med polymermatrisen har ännu inte studerats i termer av temperatur- och frekvensberoende egenskaper. De nya 'fyllmedlen' och deras interaktion med polymermatrisen har inte studerats i termer av temperatur- och frekvensberoende egenskaper.
Baserat på de mekaniska och dynamiska mekaniska egenskaperna hos vulkaniserade och ovulkaniserade HNBR-föreningar analyserades olika fyllmedel (kimrök, kiseldioxid och ZDA) för fyllning. och ZDA)-fyllda standard-HNBR- och HXNBR-gummin analyserades med avseende på temperaturberoendet av förstärkningsegenskaperna.
Minskningen i modul med ökande temperatur för alla ovulkaniserade gummin (förutom det kiseldioxidfyllda systemet) är en konsekvens av temperaturberoendet av polymermatrisens viskositet. Typen och mängden fyllmedel i bindemedlet bestämmer endast förstärkningsgraden och har ingen effekt på den temperaturberoende minskningen av bindemedelsmodulen.
För kiseldioxidfyllda lim bestämmer koalescensen av kiseldioxidpartiklarna det temperaturberoende beteendet. Om kiseldioxidytan behandlas med kiseldioxidalkanbehandling för att uppnå hydrofobicitet, hämmas koalescensen av kiseldioxidpartiklar. Vid stora deformationsamplituder kan förstärkningen av alla kimrök och kiseldioxidfyllda föreningar beskrivas endast som hydrodynamisk förstärkning.
Om ZDA används som fyllmedel, observeras ingen förstärkande effekt i de ovulkaniserade gummiblandningarna eftersom ZDA ännu inte är polymeriserat och endast fungerar som ett mjukgörare med låg relativ molekylvikt. De ZDA-innehållande föreningarna hade låga viskositeter vid alla stammar, vilket tyder på goda bearbetningsegenskaper.
Jämförelse av de dynamiska mekaniska egenskaperna och spännings-på-töjningsegenskaperna hos det vulkaniserade gummit visade att den ZDA-fyllda HXNBR-gummiblandningen hade den största komplementära styrkan och maximala ultimata mekaniska egenskaper (spänning och töjning vid brott) minskade med ökande temperatur för alla bindemedel. Den starka växelverkan mellan fyllmedelsytan och polymermatrisen förstärker temperaturens inverkan på förstärkningsegenskaperna. Även om joniska interaktioner mellan ZDA- och HXNBR-karboxylgrupper maximerade brottspänningen, hade dessa joniska interaktioner ingen effekt på temperaturberoendet av brottspänningen. Detta tyder på att mekaniskt stabila joniska interaktioner mellan ZDA och den funktionaliserade polymermatrisen (HXNBR) är en förutsättning för utmärkta mekaniska och dynamiska mekaniska egenskaper hos gummimaterialet med låg hysteresförlust under dynamiska deformationsförhållanden.
