Dynamicko-mechanické vlastnosti plněných směsí SBR kaučuku

Abstract

Většina gumárenských výrobků je připravena ze směsi plnivo-kaučuk a dynamicko-mechanická data mohou dát o chování takovýchto systémů základní představu. Cílem práce bylo na základě měření na dvou zkušebních přístrojích porovnat komplexní tahový modul E* a komplexní smykový modul G* pro sedm typů plněných vulkanizátů. Byly měřeny SBR směsi plněné sazemi a kaolinem. Tahový modul E* byl získán pomocí Dynamicko Mechanického Analyzátoru (DMA DX04T od firmy R.M.I) a smykový modul G* pomocí přístroje Rubber Process Analyzer (RPA 2000 od firmy Alpha Technologies ) při frekvenci 1 HZ, teplotě 30°C a při malých deformacích společných pro oba přístroje. K charakterizaci materiálů jsme použili absolutní hodnoty komplexních modulů /E*/, /G*/ a hodnoty ztrátového faktoru tg ?. Nejvyšší hodnoty /E*/, /G*/ a tg ? mezi sazemi byly získány pro typ N330. Nejvyšší hodnoty /E*/, /G*/ a tg ? mezi kaoliny byly získány pro povrchově upravený Cloisite 93A. Maximum na amplitudové závislosti tg ? bylo pro sazemi plněné směsi nižší než jsme očekávali a maximum na této závislosti pro kaolinem plněné směsi nebylo patrné vůbec. Amplitudová závislost analogických dynamicko mechanických charakteristik z přístrojů DMA a RPA je podobná. Mezi analogickými dynamicko mechanickými charakteristikami z DMA a RPA obvykle existuje lineární závislost s vysokou hodnotou korelačního koeficientu. Závěry odvozené z dynamických měření na DMA a RPA pro stejnou sérii kaučukových směsí jsou proto podobné.

Most rubber articles are prepared from filler-elastomer compounds and dynamic mechanical data can give valuable insight into behavior of such systems. The aim of this study was to compare complex tensile modulus E* and complex shear modulus G* using seven types of vulcanized filled rubbers and two testing devices. Carbon black and clay filled styrene butadiene rubber (SBR) compounds were tested. The E* value was measured using a dynamic mechanical analyzer (DMA DX04T from R.M.I.) and the G* value using a rubber process analyzer (RPA 2000 from Alpha Technologies) at 1 Hz, 30 degrees C and at small deformation amplitudes common to both devices. For characterization of tested materials absolute values of complex modulus \E*\ and \G*\ were used together with values of loss factor tan delta. The highest values of \E*\, \G*\ and tan delta in tested carbon blacks were obtained for type N330. The highest values of \E*\, \G*\ and tan delta in tested clay fillers were found for organoclay Cloisite 93A. Maximum at the dependence tan delta/amplitude, obtained in a broader shear amplitude range, was found to be smaller for carbon black filled compounds than expected and maximum at this dependence for clay filled compounds was not observed. The amplitude dependences of analogous dynamic mechanical characteristics from dynamic mechanical analysis (DMA) and rubber process analysis (RPA) measurements seem to be similar. Between the analogous dynamic mechanical characteristics from DMA and from RPA usually a linear relationship exists with high correlation coefficient. Conclusions derived from DMA and RPA testing on the same series of rubber compounds seem to be the same. Copyright (C) 2006 John Wiley & Sons, Ltd.