اثر پديده ي تورم بر ساختار پركننده در نانوكامپوزيت لاستيك نيتريل-سيليكاويژه ي لاستيك مقاوم به حلال

Influence of swelling phenomenon on filler structure in nitrile-silica nanocomposite as resistant rubber compound to solvent

حضور پركننده در بستر مواد پليمري از طريق پديده‌هاي هيدروديناميك، برهم‌كنش‌هاي بين پركننده-پليمر و پركننده-پركننده، باعث تغيير خواص مكانيكي، ديناميكي-مكانيكي، رئولوژيكي و حتي رفتار تورمي مواد مركب لاستيكي مي‌شود. تورم در مواد مركب لاستيكي علاوه بر تاثير مستقيم بر زنجيرهاي پليمر، ساختارهاي ديگري مانند شبكه‌ي پركننده را نيز تحت تاثير قرار داده بطوري كه خواص مكانيكي بطور ناگهاني كاهش يابد. در اين تحقيق، مواد مركب لاستيك نيتريل-سيليكا در غلظت‌هاي مختلفي از نانوسيليكاي اصلاح‌شده تهيه شد و با آزمون‌هاي رئولوژي، مكانيكي، ديناميكي-مكانيكي ساختار مواد مركب ارزيابي و بررسي شد. همچنين مشخص شد كه شبكه‌ي پركننده نمونه‌اي كه حاوي مقدار بيش از آستانه اشباع phr13 پركننده باشد سهم بسزايي در خواص مكانيكي دارد. جهت بررسي اثر تورم بر ساختار سري مواد مركب‌ تهيه شده، حلال‌هايي با درجه‌هاي مختلفي از حلاليت بكار گرفته شد. خواص مكانيكي مواد مركب لاستيكي كه در هر يك از حلال‌ها به تورم تعادلي رسيده‌اند، اندازه‌گيري شد. افت خواص مكانيكي نمونه‌هاي حاوي 14/4، 20 و phr25/6 سيليكا از حالت خشك نسبت به متورم شده در حلال محتوي 15 درصد تولوئن، بسيار چشمگير است. تغييرات شديد خواص مكانيكي كه در كم‌ترين تورم به حذف سريع شبكه‌ي پركننده نسبت داده مي‌شود. بنابراين كنترل تورم در قطعات لاستيكي مجاور حلال نقش اساسي در عملكرد اين قطعات بازي مي‌كند.

Presence of filler in the polymeric materials changes the mechanical, dynamic-mechanical, rheological properties and even the swelling behavior of rubber composite due to mechanisms such as hydrodynamics, polymer-filler and filler-filler interactions. Swelling in rubber composites directly affects the polymer chains, also can affect indirectly other structures in composites such as the filler network and reduce mechanical properties suddenly. In this study, the nitrile rubber-nanosilica composite containing different concentrations of modified nanosilica was prepared and the composite structure was studied through rheological, mechanical, dynamic-mechanical tests. Also it was found that the filler network containing over percolation threshold 13phr of filler concentration has a significant contribution to the mechanical properties of composites. To determine the swelling effect on the prepared composite structure, with different degrees of solubility were used. The mechanical properties of the samples were measured in equilibrium swelling state for each of the solvents The decrement of the mechanical properties between the dry samples and swelled ones containing 14.4, 20 and phr 6.25 silica in solvent with 15% toluene is significant. These intensive changes in mechanical properties that happen at the low degree of swelling are attributed to the removal of the filler network. Therefore, controlling the swelling of rubber parts in adjacent to the solvent, plays the fundamental role in their performance.