Thermal aging of hydrogenated nitrile rubber – loss of additives and its influence on elasticity maintenance

• Autorzy: Liu X. , Zhao J. , Yang R. , Iervolino R. , Barbera S.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2017.588

Warianty tytułu

PL

Starzenie termiczne uwodornionego kauczuku nitrylowego – ubytek dodatków i jego wpływ na zachowanie elastyczności

• Konferencja: International Conference MoDeSt (9 ; 04–08.09.2016 ; Cracow, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The thermal aging of hydrogenated nitrile rubber (HNBR) at elevated temperatures 125 and 150 °C was investigated. The changes of chemical structures, including functional groups and crosslinking density, and the changes of mechanical properties, including recovery from bending (RFB), tensile strength, elongation at break and Young's modulus, were determined. In addition, the loss of additives was analyzed by pyrolysis gas chromatography-mass spectrometry (Py-GC/MS). The aging procedure of HNBR exhibited two stages: loss of additives along with the deterioration of elasticity; obvious oxidation and extra crosslinking with further hardening and embrittlement. The relationship between the deterioration of elasticity and the loss of plasticizers was established. It was demonstrated that the failure of HNBR happened long before obvious oxidation and crosslinking of the rubber chains, and the loss of additives, especially the loss of plasticizers, was the main reason for the failure. Therefore, the elasticity recovery of aged HNBR immersed in the plasticizer (n-propyl palmitate as a model) was carried out. This treatment was demonstrated to be effective before obvious oxidation and crosslinking of HNBR occurred during the thermal aging.

PL

Badano starzenie termiczne uwodornionego kauczuku nitrylowego (HNBR) w temperaturze 125 i 150 °C. Określono zmiany struktur chemicznych, w tym grup funkcyjnych i gęstości usieciowania oraz zmiany właściwości mechanicznych, w tym powrotu poodkształceniowego po zginaniu (RFB), wytrzymałości na rozciąganie, wydłużenia przy zerwaniu i modułu Younga. Ponadto metodą pirolitycznej chromatografii gazowej z detekcją mas (Py-GC/MS) analizowano straty dodatków obecnych w kauczuku. Procedura starzenia się HNBR wykazywała dwa etapy: ubytek dodatków wraz z pogorszeniem elastyczności; wyraźne utlenianie i dodatkowe sieciowanie związane z dalszym utwardzaniem i zwiększaniem kruchości. Określono zależność pomiędzy zmniejszaniem się elastyczności a ubytkiem dodatków zmiękczających. Wykazano, że pogorszenie właściwości HNBR następowało znacznie wcześniej niż utlenianie i sieciowanie oraz było spowodowane utratą dodatków, a zwłaszcza plastyfikatorów. W związku z tym przeprowadzono próbę odtworzenia elastyczności starzonych próbek HNBR przez zanurzenie w plastyfikatorze (palmitynian n-propylu jako model). Obróbka ta okazała się skuteczna, pod warunkiem przeprowadzenia jej zanim podczas starzenia termicznego nastąpiło utlenianie i sieciowanie HNBR.

Słowa kluczowe

EN

hydrogenated nitrile rubber; thermal aging; additives; elasticity

PL

uwodorniony kauczuk nitrylowy; starzenie termiczne; dodatki; elastyczność

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 62, nr 7-8
• Strony: 588--598
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Liu X.

• Department of Chemical Engineering, Tsinghua University, Beijing, 100084, P. R. China

autor

Zhao J.

• Department of Chemical Engineering, Tsinghua University, Beijing, 100084, P. R. China

autor

Yang R.

• Department of Chemical Engineering, Tsinghua University, Beijing, 100084, P. R. China

autor

Iervolino R.

• Engineering and Research Center, SKF B. V., Kelvinbaan 16, 3439 MT Nieuwegein, The Netherlands

autor

Barbera S.

• Engineering and Research Center, SKF B. V., Kelvinbaan 16, 3439 MT Nieuwegein, The Netherlands

Bibliografia

• [1] Pan L., Tan J.Z., Han X.M. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2016, 133, 44 012. http://dx.doi.org/10.1002/app.44012
• [2] Li Q., Zhao S.H., Pan Y.: Journal of Applied Polymer Science 2010, 117, 421. http://dx.doi.org/10.1002/app.31744
• [3] Bender H., Campomizzi E.: Kautschuk Gummi Kunststoffe 2001, 54 (1–2), 14.
• [4] Choudhury A., Bhowmick A.K., Ong C.: Journal of Applied Polymer Science 2010, 116, 1428. http://dx.doi.org/10.1002/app.30985
• [5] Alcock B., Jørgensen J.K.: Polymer Testing 2015, 46, 50. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymertesting.2015.06.010
• [6] Gu Z., Song G.J., Liu W.S. et al.: Clays and Clay Minerals 2010, 58, 72. http://dx.doi.org/10.1346/CCMN.2010.0580107
• [7] Likozar B., Major Z.: Applied Surface Science 2010, 257, 565. http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.07.034
• [8] Guan Y., Zhang L.X., Zhang L.Q., Lu Y.L.: Polymer Degradation and Stability 2011, 96 (5), 808. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2011.02.010
• [9] Zhao X.B., Zhang Q.Y., Gu J.W. et al.: Polymer-Plastic Technology and Engineering 2011, 50, 1507. http://dx.doi.org/10.1080/03602559.2011.593086
• [10] Cadambi R.M., Ghassemieh E.: Advances in Polymer Technology 2013, 32 (S1), E103. http://dx.doi.org/10.1002/adv.20275
• [11] Psarras G.C., Sofos G.A., Vradis A. et al.: European Polymer Journal 2014, 54, 190. http://dx.doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2014.03.002
• [12] Zhang R.L., Zhao L.F., Liu L., Huang Y.D.: Plastics, Rubber and Composites: Macromolecular Engineering 2014, 43, 235. http://dx.doi.org/10.1179/1743289814Y.0000000095
• [13] Xu D., Karger-Kocsis J., Major Z., Thomann R.: Journal of Applied Polymer Science 2009, 112, 1461. http://dx.doi.org/10.1002/app.29513
• [14] Shi X.Y., Zhu Z., Jia L.Y. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2013, 129, 3054. http://dx.doi.org/10.1002/app.39014
• [15] Promchim J., Kanking S., Niltui P. et al.: Journal of Vinyl and Additive Technology 2016, 22, 239. http://dx.doi.org/10.1002/vnl.21417
• [16] Dmowska-Jasek P., Rzymski W., Smejda-Krzewicka A.: Polimery 2016, 61, 189. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2016.189
• [17] Erbstoesser U.: Kautschuk Gummi Kunststoffe 2014, 67 (9), 10.
• [18] Akulichev A.G., Alcock B., Tiwari A., Echtermeyer A.T.: Journal of Materials Science 2016, 51, 10 714. http://dx.doi.org/10.1007/s10853-016-0236-6
• [19] Yeo Y.G., Park H.H., Lee C.S.: Journal of Industrial and Engineering Chemistry 2013, 19, 1540. http://dx.doi.org/10.1016/j.jiec.2013.01.021
• [20] Chen S.G., Yu H.Y., Ren W.T., Zhang Y.: Thermochimica Acta 2009, 491, 103. http://dx.doi.org/10.1016/j.tca.2009.03.010
• [21] Choudhury A., Bhowmick A.K., Soddemann M.: Polymer Degradation and Stability 2010, 95, 2555. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2010.07.032
• [22] Cadambi R.M., Ghassemieh E.: Journal of Elastomers and Plastics 2012, 44, 353. http://dx.doi.org/10.1177/0095244311429736
• [23] Thavamani P., Khastgir D.: Journal of Elastomers and Plastics 1997, 29, 124.
• [24] Chen S.G., Zhang Y., Wang R.Y. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2009, 114, 3310. http://dx.doi.org/10.1002/app.30620
• [25] Chaudhry R.A., Hussein I.A., Amin M.B., Abu Sharkh B.F.: Journal of Applied Polymer Science 2005, 97, 1432. http://dx.doi.org/10.1002/app.21577
• [26] Choudhury A., Bhowmick A.K., Ong C., Soddemann M.: Polymer Engineering & Science 2010, 50, 1389. http://dx.doi.org/10.1002/pen.21680
• [27] Bhattacharjee S., Bhowmick A.K., Avasthi B.N.: Polymer Degradation and Stability 1991, 31, 71. http://dx.doi.org/10.1016/0141-3910(91)90097-B
• [28] Alcock B., Peters T.A., Gaarder R.H., Jørgensen J.K.: Polymer Testing 2015, 47, 22. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymertesting.2015.07.007
• [29] Zhu Z.M., Cheng Q., Jiang C.K. et al.: Wear 2016, 352–353, 155. http://dx.doi.org/10.1016/j.wear.2016.02.010
• [30] Kömmling A., Jaunich M., Wolff D.: Polymer Degradation and Stability 2016, 126, 39. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2016.01.012
• [31] Norris C.J., Hale M., Bennett M.: Plastics, Rubber and Composites: Macromolecular Engineering 2016, 45, 239. http://dx.doi.org/10.1080/14658011.2016.1177271
• [32] Zhao J.H., Yang R., Iervolino R., Barbera S.: Rubber Chemistry & Technology 2013, 86, 591. http://dx.doi.org/10.5254/RCT.13.87969
• [33] Yang R., Zhao J.H., Liu Y.: Polymer Degradation and Stability 2013, 98, 2466. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2013.05.018
• [34] Zhao J.H., Yang R., Iervolino R., Barbera S.: Journal of Applied Polymer Science 2015, 132, 41 319. http://dx.doi.org/10.1002/app.41319
• [35] Zhao J.H., Yang R., Iervolino R. et al.: Polymer Degradation and Stability 2015, 115, 32. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2015.02.013
• [36] Liu X., Zhao J.H., Liu Y., Yang R.: Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 2015, 113, 193. http://dx.doi.org/10.1016/j.jaap.2014.12.015
• [37] Mark J., Ngai K., Graessley W. et al.: “Physical properties of polymers”, third edition, Cambridge University Press, Cambridge 2003, pp. 166–168.