Cao su nitrile hydro hóa (HNBR) chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu đặc tính động ở nhiệt độ cao và thấp và khả năng chống lão hóa tốt, sau khi trương nở trong dầu và chất lỏng. Sau khi trương nở trong dầu và chất lỏng, HNBR chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu đặc tính động cao ở nhiệt độ cao và thấp và khả năng chống lão hóa tốt. Các ứng dụng điển hình yêu cầu những đặc tính này là dây đai định thời, ống áp suất cao và cuộn giấy. Các sản phẩm cao su được sử dụng phải chịu các điều kiện động lực cực kỳ khắt khe và thường phải chịu những cú sốc trong phạm vi nhiệt độ và tần số rộng. Các thử nghiệm thông thường được sử dụng để mô tả đặc tính động của vật liệu thường được tiến hành ở nhiệt độ phòng.
Mặc dù các thử nghiệm này có thể mô tả rõ đặc điểm của vật liệu không độn, nhưng các phép đo ở nhiệt độ môi trường xung quanh không phản ánh ảnh hưởng của nhiệt độ đến tương tác chất độn-monome. tương tác giữa chất độn và polyme-chất độn và ảnh hưởng của chúng đến tính chất vật liệu ở nhiệt độ rất cao. Đối với các polyme được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng nhiệt độ cao, sự hiểu biết về ảnh hưởng của nhiệt độ đến các đặc tính kỹ thuật của vật liệu là cần thiết để tối ưu hóa hợp chất thích hợp.
Trong bài báo này, ảnh hưởng của nhiệt độ đến các đặc tính kỹ thuật của cao su được làm đầy được nghiên cứu, tập trung vào loại chất độn, liều lượng của nó và sự tương tác của chất độn với polyme HNBR và cao su nitrile butadiene carboxyl hóa hydro hóa (HXNBR).
Với mục đích này, bài viết này so sánh cacbon đen gia cố (N330) và không gia cố (N990) với silica (VulcasilN). Bề mặt của silica có thể được biến đổi một cách thụ động (kỵ nước bề mặt chất độn) và chủ động (kỵ nước bề mặt chất độn và liên kết với polymer). Ngày càng có nhiều hợp chất sử dụng chất độn đơn phân, chẳng hạn như kẽm diacrylate (ZAD), có thể được trùng hợp tại chỗ trong quá trình lưu hóa để cải thiện tính chất vật liệu. Những 'chất độn' mới này và sự tương tác của chúng với nền polyme vẫn chưa được nghiên cứu về các đặc tính phụ thuộc vào nhiệt độ và tần số. Các 'chất độn' mới và sự tương tác của chúng với nền polyme chưa được nghiên cứu về các đặc tính phụ thuộc vào nhiệt độ và tần số.
Dựa trên các tính chất cơ học và động học của các hợp chất HNBR lưu hóa và không lưu hóa, các chất độn khác nhau (muội than, silica và ZDA) đã được phân tích để làm đầy. và ZDA) cao su HNBR và HXNBR tiêu chuẩn chứa đầy đã được phân tích về sự phụ thuộc nhiệt độ của các đặc tính gia cố.
Sự giảm mô đun khi nhiệt độ tăng đối với tất cả các loại cao su chưa lưu hóa (ngoại trừ hệ chứa đầy silica) là hệ quả của sự phụ thuộc nhiệt độ vào độ nhớt của nền polyme. Loại và lượng chất độn trong chất kết dính chỉ xác định mức độ gia cố và không ảnh hưởng đến sự giảm mô đun chất kết dính phụ thuộc vào nhiệt độ.
Đối với chất kết dính chứa đầy silica, sự kết tụ của các hạt silica quyết định hành vi phụ thuộc vào nhiệt độ. Nếu bề mặt silica được xử lý bằng phương pháp xử lý silica alkane để đạt được tính kỵ nước thì sự kết tụ của các hạt silica sẽ bị ức chế. Ở biên độ biến dạng lớn, việc gia cố tất cả các hợp chất chứa cacbon đen và chứa đầy silic chỉ có thể được mô tả là gia cố thủy động lực học.
Nếu ZDA được sử dụng làm chất độn thì không thấy tác dụng gia cố trong các hợp chất cao su chưa lưu hóa vì ZDA chưa được polyme hóa và chỉ hoạt động như một chất làm dẻo có khối lượng phân tử tương đối thấp. Các hợp chất chứa ZDA có độ nhớt thấp ở tất cả các chủng, cho thấy đặc tính xử lý tốt.
So sánh các đặc tính cơ học động và đặc tính ứng suất biến dạng của cao su lưu hóa cho thấy hợp chất cao su HXNBR chứa đầy ZDA có Độ bền bổ sung lớn nhất và các đặc tính cơ học cuối cùng tối đa (ứng suất và độ giãn dài khi đứt) giảm khi nhiệt độ tăng đối với tất cả các chất kết dính. Sự tương tác mạnh mẽ giữa bề mặt chất độn và nền polyme giúp tăng cường ảnh hưởng của nhiệt độ đến đặc tính gia cố. Mặc dù tương tác ion giữa các nhóm carboxyl ZDA và HXNBR làm tối đa ứng suất gãy, nhưng các tương tác ion này không ảnh hưởng đến sự phụ thuộc nhiệt độ của ứng suất đứt gãy. Điều này cho thấy rằng các tương tác ion ổn định về mặt cơ học giữa ZDA và ma trận polymer chức năng (HXNBR) là điều kiện tiên quyết cho các tính chất cơ học và động học tuyệt vời của vật liệu cao su với độ trễ thấp trong điều kiện biến dạng động.
