بررسی رفتار پیرشدگی حرارتی لاستیک نیتریل ولکانیده با انواع سیستم پخت‌های گوگردی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی شیمی-گرایش پلیمر، گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 استادیار گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

 در این پژوهش، آمیزه‌های پخت شده‌ی NBR با سیستم پخت‌های مختلف گوگردی CV، SEV و EV در آون دارای سیستم گردش هوا به مدت 3 روز در دمای C° 100 تحت فرسودگی حرارتی قرار گرفته است. رفتار آمیزه‌های NBR توسط تغییرات ویژگی‌های مکانیکی و فیزیکی- شیمیایی از قبیل مدول، استحکام کشش، ازدیاد طول تا نقطه‌ی شکست، سختی شور A و چگالی پیوندهای عرضی، قبل و بعد از فرسوده سازی حرارتی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به‌دست آمده نشان داد که فرسودگی حرارتی آمیزه‌های NBR وابستگی زیادی به چگالی پیوندهای عرضی دارد. تغییرات قابل‌توجه در ویژگی‌های فیزیکی- شیمیایی سیستم‌های مختلف گوگردی طی فرسودگی حرارتی به‌صورت CV > SEV  > EV بود. علاوه بر این، کمترین و بیشترین تغییرات ویژگی‌های مکانیکی را به ترتیب سیستم‌های EV و CV از خود نشان داد. داده‌های حاصله نشان داد که سیستم SEV با دارا بودن ویژگی‌های مکانیکی و فیزیکی- شیمیایی میانه و هم‌چنین مقاومت خوب در برابر فرسودگی حرارتی، می‌تواند انتخابی مناسب برای پخت آمیزه‌ی کائوچوی نیتریلی و کاربردهای مهندسی آن در قطعات لاستیکی باشد.

کلیدواژه‌ها


1. Yamabe J., Nishimura S., Influence of Carbon Black on Decompression Failure and Hydrogen Permeation Properties of Filled Ethylene‐Propylene–Diene–Methylene Rubbers Exposed to High‐Pressure Hydrogen Gas, J. Appl. Polym. Sci. 122, 3172-3187, 2011.
2. Zhao J., Yang R., Iervolino R., Barbera S., Changes of Chemical Structure and Mechanical Property Levels During Thermo-Oxidative Aging of NBR, Rubber Chem. Technol. 86, 591-603, 2013.
3. Sheng C., Hu Z., Martin H., Duan Y., Zhang J., Effect of a Small Amount of Sulfur on the Physical and Mechanical Properties of Peroxide‐Cured Fully Saturated HNBR Compounds, J. Appl. Polym. Sci. 132, 41612-41621, 2015.
4. Pan L., Tan J., Han X., Li P., Zhang W., Effects of Elevated Temperature and Crude Oil on the Properties of a Hydrogenated Nitrile Butadiene Rubber Elastomer, J. Appl. Polym. Sci. 133, 44012-44021, 2016.
5. Buckley G.S., Roland C.M., Influence of Liquid Media on Lifetime Predictions of Nitrile Rubber, J. Appl. Polym. Sci. 131, 40296-40301, 2014.
6. Klingender R.C., Handbook of Specialty Elastomers, CRC Press, London, 2008.
7. Yahya Y.R., Azura A., and Ahmad Z., Effect of Curing Systems on Thermal Degradation Behaviour of Natural Rubber (SMR CV 60), J. Phys. Sci. 22, 1-14, 2011.
8. Zhao L., Wang S., Chen Y., Zhang W.F., Fracture analysis of the tearing NBR aged at different temperature, Adv. Mater. Res. 418, 893-896, 2012.
9. Coran A., Chemistry of the Vulcanization and Protection of Elastomers: A Review of the Achievements, J. Appl. Polym. Sci. 87, 24-30, 2003.
10. Hakkarainen M., Albertsson A.C., Karlsson S., Migration and Emission of Plasticizer and Its Degradation Products During Thermal Aging of Nitrile Rubber, Int. J. Polym. Anal. Ch. 8, 279-293, 2003.
11. Kruželák J., Sýkora R., Hudec I., Vulcanization of Rubber Compounds with Peroxide Curing Systems, Rubber Chem. Technol. 90, 60-88, 2017.
12. Tyan F.Y., “A Study of Thermal Ageing of Carboxylated Nitrile Rubber Latex Thin Films, “M.Sc., University of Tunku Abdul Rahman, Malaysia, 2013.
13. Datta R.N., Rubber curing systems. Rapra Report 144, Smithers Rapra: Surrey, UK, 2002.
14. Choi S., Han D., Ko S., Lee H.S., Thermal Aging Behaviors of Elemental Sulfur-Free Polyisoprene Vulcanizates, B. Kor. Chem. Soc. 26, 1853-1855, 2005.
15. Liu J., Li X., Zhang P., Investigation of Aging Behavior and Mechanism of Nitrile-Butadiene Rubber (NBR) in the Accelerated Thermal Aging Environment, J. Polymer Testing, 54, 59-66, 2016.
16. El-Nemr K.F., Effect of Different Curing Systems on the Mechanical and Physico-Chemical Properties of Acrylonitrile Butadiene Rubber Vulcanizates, Mater. Des. 32, 3361-3369, 2011.
17. Choi S., Kim J.C., Lifetime Prediction and Thermal Aging Behaviors of SBR and NBR Composites Using Crosslink Density Changes, Ind. Eng. Chem. Res. 8, 1166-1170, 2012.
18. Choi S., Kim J.C., Woo C., Accelerated Thermal Aging Behaviors of EPDM and NBR Vulcanizates, B. Kor. Chem. Soc. 27, 936-938, 2006.
19. Zhao J., Yang R., Iervolino R., Barbera S., Investigation of Crosslinking in the Thermooxidative Aging of Nitrile–Butadiene Rubber, J. Appl. Polym. Sci., 132, 41319-41323, 2015.
20. Flory P.J., Rehner Jr., Statistical Mechanics of Cross‐Linked Polymer Networks I. Rubberlike Elasticity, J. Chem. Phys. 11, 512-520, 1943.
21. ASTM Standard D6814–02, “Determination of Percent Devulcanization of Crumb Rubber Based on Crosslink Density,” Annu. Book ASTM Stand. 09.01, 2013.
22. ASTM Standard D573-04, “Rubber-Deterioration in an Air Oven”, Annu. Book ASTM Stand. 09.01, 2015.
23. Сhоi S.S., Influence of Thermal Aging on Change of Crosslink Density and Deformation of Natural Rubber Vulcanizates, B. Kor. Chem. Soc. 21, 628-634, 2000.
24. Rattanasom N., Poonsuk A., Makmoon T., Effect of Curing System on the Mechanical Properties and Heat Aging Resistance of Natural Rubber/Tire Tread Reclaimed Rubber Blends, Polym. Test. 24, 728-732, 2005.
25. Sadequl A., Ishiaku U., Ismail H., Poh B., The Effect of Accelerator/Sulphur Ratio on the Scorch Time of Epoxidized Natural Rubber, Eur. Polym. J. 34, 51-57, 1998.
26. Morrell P., Patel M., Skinner A., Accelerated Thermal Ageing Studies on Nitrile Rubber O-rings, Polym. Test. 22, 651-656, 2003.
27. Bhowmick A.K., Hall M.M., Benarey H.A., Ed., Rubber Products Manufacturing Technology, Marcel Dekker, New York, 1994.
28. Lee T., Morrell S., Network Changes in Nitrile Rubber at Elevated Temperatures, Rubber Chem. Technol. 46, 483-503, 1973.
29. Choi W.S., Kim G.W., Do J.S., Yoo M.H., Ryu S.H., Thermal Aging Behavior of H-NBR/NBR Blend, Elastomers Compos. 46, 132-137, 2011.
30. Pimolsiriphol V., Saeoui P., Sirisinha C., Relationship Among Thermal Ageing Degradation, Dynamic Properties, Cure Systems, and Antioxidants in Natural Rubber Vulcanisates, Polym-Plast. Technol. 46, 113-121, 2007.
31. Choi S.S., Influence of Rubber Composition on Change of Crosslink Density of Rubber Vulcanizates with EV Cure System by Thermal Aging, J. Appl. Polym. Sci. 75, 1378-1384, 2000.
32. Choi S.S., Kim J.C., Lee S.G., Joo Y.L., Influence of the Cure Systems on Long Time Thermal Aging Behaviors of NR Composites, J. Macromol. Res. 16, 561-566, 2008.
33. Rattanasom N., Prasertsri S., Relationship among Mechanical Properties, Heat Ageing Resistance, Cut Growth Behaviour and Morphology in Natural Rubber: Partial replacement of clay with various types of carbon black at similar hardness level, Polym. Test. 28, 270-276, 2009.
34. Lawandy S., Halim S., Effect of Vulcanizing System on the Crosslink Density of Nitrile Rubber Compounds, J. Appl. Polym. Sci. 96, 2440-2445, 2005.
35. Jahn H., Bertram H., the Compression Set Behavior of Nitrile Rubber, Rubber Chem. Technol. 46, 305-330, 1973.