Modeling of the dynamic mechanical properties of the coagent reinforced row hydrogenated poly(butadiene-co-acrylonitrile) (HNBR) and the morphology of coagent nanodispersions in HNBR matrix

• Autorzy: Likozar B. , Krajnc M.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie dynamicznych właściwości mechanicznych surowego uwodornionego poli(butadien-co-akrylonitrylu) (HNBR) wzmacnianego współreagentem sieciowania i morfologia nanodyspersji współreagenta w matrycy HNBR

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Coagents are typically used for crosslinking of synthetic elastomers and are ordinarily used to achieve excellent properties of the crosslinked products. Dynamic mechanical properties of two different types of reinforcing coagents and not cured hydrogenated poly(butadiene-co-acrylonitrile) compounds were investigated and modeled. The function of zinc dimethacrylate (ZDMA) inverted with loading in the mixtures from filler-like (up to 13phr) into plasticizer-like behavior (over 13phr). Nevertheless, trimethylolpropane trimethacrylate (TMPTMA) as a reinforcing substrate exhibited a reinforcing effect during the glass transition and plateau region throughout the investigated loading range. Morphology evolved during processing changed in parallel with the results obtained from dynamical mechanical analysis (DMA) of the blends. Both in the case of ZDMA and TMPTMA micro- and nano-phases evolved during mixing. The volume fractions of the particles under 100nm in ZDMA and TMPTMA blends ranged from 16 to 89%. Dynamic mechanical properties were modeled using a continuous relaxation distribution function, Williams-Landel-Ferry (WLF) equation and the modified Guth-Gold equation. The measured dynamic mechanical properties of not cured compounded elastomers containing coagents/fillers are of a great importance in connection with processing operations, which could be designed with aid of the proposed model.

PL

Wyjaśniono rolę współreagenta w procesie sieciowania elastomerów. Zbadano dynamiczne właściwości mechaniczne układów HNBR/współreagent sieciowania oraz zaproponowano model opisujący wpływ ilości i rodzaju tego drugiego składnika na oceniane właściwości. Zastosowano dwa różne współreagenty, mianowicie dimetakrylan cynku (ZDMA) i trimetakrylan trimetylolopropanu (TMPTMA). W miarę wzrostu stężenia ZDMA w układzie zmienia się efekt jego działania: zamiast wzmacniania (kompozycje 2-4, por. tabela 1) następuje plastyfikowanie (kompozycje 5-8), natomiast TMPTMA działa wzmacniająco w całym zbadanym zakresie składu. Wyniki badań właściwości mechanicznych metodą dynamicznej analizy mechanicznej (DMA) wskazują na zmiany morfologii układów zawierających zarówno ZDMA, jak i TMPTMA (rys. 1, 5, 6). Udział objętościowy cząstek o średnicy <100nm w mieszaninach zawierających każdy ze współreagentów zmienia się w przedziale 16-89% (tabela 2, rys. 4, 7, 8, 9). Szczegółowo opisano także modelowanie dynamicznych właściwości mechanicznych badanych kompozycji z wykorzystaniem ciągłej funkcji rozkładu relaksacji, równania Williama-Landela-Ferr'ego (WLF) oraz zmodyfikowanego równania Guthe-Golda. Uzyskane wyniki mają istotne znaczenie z punktu widzenia projektowania procesów przetwórczych.

Słowa kluczowe

EN

hydrogenated poly(butadiene-co-acrylonitrile); curing coagents; reinforcement; dynamic mechanical properties; modeling

PL

uwodorniony poli(butadien-co-akrylonitryl); współreagenty sieciowania; wzmacnianie; właściwość mechaniczna dynamiczna; modelowanie

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2009
• Tom: T. 54, nr 6
• Strony: 436--447
• Opis fizyczny: Bibliogr. 54 poz.

Twórcy

autor

Likozar B.

autor

Krajnc M.

• University of Ljubljana, Faculty of Chemistry and Chemical Technology Chair of Polymer Engineering and Organie Chemical Technology Aśkerćeva cesta 5,1000 Ljubljana, Slovenia,

Bibliografia

• [1] Ogunniyi D.: Rubber Chem. Technol. 2000,73,74.
• [2] Yanez-Flores I. G., Ibarra-Gómez R., Rodriguez-Fernandez O. S., Gilbert M.: Eur. Polym. J. 2000, 36, 2235.
• [3] Oh S. J., Koenig J. L.: Prog. Rubber Piast. Technol. 1999,15, 95.
• [4] Murgic Z. H., Jelencic J., Murgic L.: Polym. Eng. Sci. 1998,38,689.
• [5] Drake R. E., Holliday J. J., Costello M. S.: Rubber World 1995, 213, 22.
• [6] Tuccio A.: Rubber World 1994, 209, 34.
• [7] Yu Q., Zhou S.: J. Polym. Sci., Poi Chem. 1998,36,851.
• [8] Bucsi A., Szocs R: Macromol. Chem. Phys. 2000, 201, 435.
• [9] Garcia-Quesada J. C., Gilbert M.: J. Appl. Polym. Sci. 2000,77,2657.
• [10] Class J.: Rubber World 1999, 220, 35.
• [11] Pat. Jap 01 306 440 (1988).
• [12] Pat. Jap. 01 306 441 (1988).
• [13] Pat. Jap. 01 306 443 (1988).
• [14] Inoue T.: Prog. Polym. Sci. 1995, 20, 119.
• [15] Ikeda T., Yamada B., Tsuji M., Sakurai S.: Polym. Int. 1999, 48, 446.
• [16] Ikeda T., Yamada B.: Polym. Int. 1999, 48, 367.
• [17] Lu Y, Liu L., Yang C., Tian M., Zhang L.: Eur. Polym. J. 2005, 41, 577.
• [18] Lu Y., Liu L., Tian M., Geng H., Zhang L.: Eur. Polym. J. 2005, 41, 589.
• [19] Samui A. B., Dalvi V. G., Chandrasekhar L., Patri M., Chakraborty B. C.: J. Appl. Polym. Sci. 2006, 99, 2542.
• [20] Yuan X., Peng Z., Zhang Y., Zhang Y: J. Appl. Polym. Sci. 2000, 77, 2740.
• [21] Peng Z., Liang X., Zhang Y, Zhang Y: J. Appl. Polym. Sci. 2002, 84, 1339.
• [22] Lu Y, Liu L., Shen D., Yang C., Zhang L.: Polym. Int. 2004, 53, 802.
• [23] Ali Z. L, Youssef H. A., Said H. M., Saleh H. H.: Thermochim. Acta 2005, 438, 70.
• [24] Dadbin S., Frounchi M., Sabet M.: Polym. Int. 2005, 54, 686.
• [25] Tai H. J.: Polym. Eng. Sci. 2001, 41, 95.
• [26] Datta S. K., Bhowmick A. K., Chaki T. K., Majali A. B., Despande R. S.: Polymer 1996, 37, 45.
• [27] Chowdhury R., Banerji M. S.: J. Appl. Polym. Sci. 2005, 97, 968.
• [28] Yasin T., Ahmed S., Yoshii R, Makuuchi K.: React. Func. Polym. 2003, 57, 113.
• [29] Youssef H. A., Ali Z. L, Zahran A. H.: Polym. Deg. Stab. 2001, 74, 213.
• [30] Saethre B., Gilbert M.: Polymer 1996, 37, 3379.
• [31] Jayasuriya M. M., Makuuchi K., Yoshi R: Eur. Polym. J. 2001, 37, 93.
• [32] Banik L, Dutta S. K., Chaki T. K., Bhowmick A. K.: Polymer 1999, 40, 447.
• [33] Williams M. L., Landel R. R, Ferry J. D.: J. Amer. Chem. Soc. 1955, 77, 3701.
• [34] Medalia A. L: Rubber Chem. Technol. 1973, 46, 877.
• [35] Thavamani P, Bhowmick A. K.: J. Mater. Sci. 1992, 27,3243.
• [36] Manoj N. R., De S. K., De P. P: Rubber Chem. Technol. 1993, 66, 550.
• [37] Medalia A. L: J. Colloid Interface Sci. 1970, 32, 115.
• [38] Kraus G.: J. Polym. Sci. 1970, 8, 601.
• [39] Gesslar A. M.: Rubber Agę 1969,101, 54.
• [40] Medalia A. L: Rubber Chem. Technol. 1974, 47, 411.
• [41] Likozar B., Krajne M.: E-Polymers 2007, 131, 1.
• [42] Severe G., White J. L.: J. Appl. Polym. Sci. 2000, 78, 1521.
• [43] Severe G., White J. L.: Kautsch. GummiKunstst. 2002, 55, 144.
• [44] Hestenes M. R., Stiefel E.: J. Res. Natl. Bur. Stand. 1952,49,409.
• [45] Bieliński D. M., Ślusarski L., Włochowicz A., Ślusarczyk C.: J. Appl Polym. Sci. 1998, 67,501.
• [46] Plazek D. J.: J. Phys. Chem. 1965, 69,3480.
• [47] Ferry J. D.: "Viscoelastic Properties of Polymers", John Wiley & Sons, Inc., New York 1980, p. 280.
• [48] Doolittle A. K., Doolittle D. B.: J. Appl Phys. 1957, 28, 901.
• [49] Shaw M. T., MacKnight W. J.: "Introduction to Polymer Viscoelasticity", John Wiley & Sons, Inc., Hoboken 2005, p. 107.
• [50] Tobolsky A. V.: "Properties and Structure of Polymers", Wiley, New York 1960, p.128, p.151.
• [51] Medalia A. L: Rubber Chem. Technol. 1972, 45, 1172.
• [52] Marąuardt D.: SIAM J. Appl. Math. 1963, 11, 431.
• [53] Likozar B., Krajne M.: J. Appl Polym. Sci. 2008, 110, 183.
• [54] Likozar B., Śebenik U., Krajne M.: Polym. Eng. Sci. 2007, 47, 2085.