termicznej siarkowych wulkanizatów kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego



Podobne dokumenty
Wp³yw procesów starzenia termo- i fotooksydacyjnego na w³aœciwoœci mechaniczne magnetoreologicznych kompozytów elastomerowych

ZASTOSOWANIA DSC W ANALIZIE TECHNICZNEJ

OKREŚLENIE TEMPERATURY I ENTALPII PRZEMIAN FAZOWYCH W STOPACH Al-Si

STABILNOŚĆ TERMICZNA SPOIW POLIAKRYLANOWYCH NA PRZYKŁADZIE SOLI SODOWEJ KOPOLIMERU KWAS MALEINOWY-KWAS AKRYLOWY

KONTROLA STALIWA GXCrNi72-32 METODĄ ATD

Badania wybranych w³aœciwoœci mechanicznych wyrobów z poliamidów i innych tworzyw konstrukcyjnych (uzupe³nienie)

W³aœciwoœci termiczne usieciowanych mieszanin chlorosulfonowanego polietylenu i kauczuku butadienowo-styrenowego

KALORYMETRYCZNA OCENA WPŁYWU POLISTYRENU NA KRYSTALIZACJĘ POLIPROPYLENU

Fizykochemia i właściwości fizyczne polimerów

ĆWICZENIE. Oznaczanie indeksu tlenowego metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC)

Szkła specjalne Wykład 6 Termiczne właściwości szkieł Część 1 - Wstęp i rozszerzalność termiczna

Wybrane aspekty wp³ywu oddzia³ywania przeciwutleniaczy fenolowych z nadtlenkiem dikumylu na w³aœciwoœci sieciowanych poliolefin

Badania właściwości struktury polimerów metodą róŝnicowej kalorymetrii skaningowej DSC

BADANIA WYTRZYMA OŒCI NA ŒCISKANIE PRÓBEK Z TWORZYWA ABS DRUKOWANYCH W TECHNOLOGII FDM

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

Badanie przebiegu biodegradacji kompozytów poli(chlorek winylu)/celuloza

OKREŚLENIE METODĄ KALORYMETRII SKANINGOWEJ ENTALPII PRZEMIAN FAZOWYCH W ŻELIWIE SZARYM

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY KATEDRA TECHNOLOGII POLIMERÓW

Ćwiczenie. dq dt. mc p dt

Uniwersytet Śląski Instytut Chemii Zakład Krystalografii Laboratorium specjalizacyjne

KONTROLA STALIWA NIESTOPOWEGO METODĄ ATD

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

WPŁYW PROCESU TARCIA NA ZMIANĘ MIKROTWARDOŚCI WARSTWY WIERZCHNIEJ MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH

Differential Scaning Calorimetry D S C. umożliwia bezpośredni pomiar ciepła przemiany

Kiedy przebiegają reakcje?

ĆWICZENIE. Oznaczanie przemian termicznych nanomateriałów polimerowych metodą DSC

Palność kauczuków butadienowo-akrylonitrylowych

Szczegółowe informacje na temat gumy, rodzajów gumy oraz jej produkcji można znaleźć w Wikipedii pod adresem:

PODATNOŚĆ POLILAKTYDU NA DEGRADACJĘ W WYBRANYCH SKŁADNIKACH KOSMETYKÓW

Marcin B¹ka³a*, Dominik Sankowski*, Andrzej Albrecht*, Rafa³ Wojciechowski*

METODY BADAŃ I KRYTERIA ZGODNOŚCI DLA WŁÓKIEN DO BETONU DOŚWIADCZENIA Z BADAŃ LABORATORYJNYCH

Informacja do zadań 1. i 2. Zadanie 1. (2 pkt) Zadanie 2. (2 pkt)

Kompozyty elastomerowe o polepszonych właściwościach użytkowych

PRACE INSTYTUTU ODLEWNICTWA

WSTĘP DO ANALIZY TERMICZNEJ

ANALIZA KRYSTALIZACJI STOPU AlMg (AG 51) METODĄ ATND

WPŁYW RODZAJU SILUMINU I PROCESU TOPIENIA NA JEGO KRYSTALIZACJĘ

ĆWICZENIE. Oznaczanie szybkości relaksacji naprężeń wulkanizatów

Kiedy przebiegają reakcje?

PRACE. Instytutu Szk³a, Ceramiki Materia³ów Ogniotrwa³ych i Budowlanych. Nr 2

Proces sieciowania i w³aœciwoœci niekonwencjonalnych

Koagenty do nadtlenkowego sieciowania kopolimeru etylenowo-propylenowego

REJESTRACJA PROCESÓW KRYSTALIZACJI METODĄ ATD-AED I ICH ANALIZA METALOGRAFICZNA

Krystalizacja Polimerów Istotny Aspekt Procesu Przetwórstwa

DWICZENIE. Oznaczanie składu nanokompozytów metodą analizy termograwimetrycznej TGA

Proekologiczne kompozyty gumowe o obniżonej zawartości cynku

Szkło. T g szkła używanego w oknach katedr wynosi ok. 600 C, a czas relaksacji sięga lat. FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

OCENA KRYSTALIZACJI STALIWA METODĄ ATD

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK9

TLENEK WAPNIA JAKO KATALIZATOR W PROCESIE PIROLIZY OSADÓW ŚCIEKOWYCH

Zmiany w³aœciwoœci wêgli kamiennych w procesie wygrzewania w atmosferze powietrza i azotu

OKREŚLANIE WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK20 NA PODSTAWIE METODY ATND

BADANIA SKURCZU LINIOWEGO W OKRESIE KRZEPNIĘCIA I STYGNIĘCIA STOPU AlSi 6.9

ANALIZA KRZEPNIĘCIA I BADANIA MIKROSTRUKTURY PODEUTEKTYCZNYCH STOPÓW UKŁADU Al-Si

BADANIA SKURCZU LINIOWEGO W OKRESIE KRZEPNIĘCIA I STYGNIĘCIA STOPU AlSi 5.4

WPŁYW CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI MATERIAŁU NA GRUBOŚĆ POWŁOKI PO ALFINOWANIU

TEMPERATURY KRYSTALIZACJI ŻELIWA CHROMOWEGO W FUNKCJI SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA ODLEWU

dr hab. inż. Józef Haponiuk Katedra Technologii Polimerów Wydział Chemiczny PG

Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników

KRZEPNIĘCIE KOMPOZYTÓW HYBRYDOWYCH AlMg10/SiC+C gr

Interpretacja pomiarów DMTA w odniesieniu do struktury jedno- i wieloskładnikowych układów polimerowych.

MONITOROWANIE PRODUKCJI I KONTROLA JAKOŚCI STALIWA ZA POMOCĄ PROGRAMU KOMPUTEROWEGO

WIELOMIANOWE MODELE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH STOPÓW ALUMINIUM

Stechiometria równań reakcji chemicznych, objętość gazów w warunkach odmiennych od warunków normalnych (0 o C 273K, 273hPa)

Mo liwoœci rozwoju podziemnych magazynów gazu w Polsce

Badanie dylatometryczne żeliwa w zakresie przemian fazowych zachodzących w stanie stałym

Wykorzystanie ubocznych produktów spalania do utylizacji wód kopalnianych

STRUKTURA NADCZĄSTECZKOWA I WŁASNOŚCI TERMICZNE KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE POLIPROPYLENU WZMACNIANYCH WŁÓKNEM SZKLANYM

Modelowanie przep³ywu tworzyw w procesie wyt³aczania dwuœlimakowego przeciwbie nego

WŁAŚCIWOŚCI MAGNETYCZNE I ELEKTRYCZNE AMORFICZNEGO STOPU FERROMAGNETYCZNEGO

OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH SILUMINU AK132 NA PODSTAWIE METODY ATND.

Wa ne parametry powietrza wewnêtrznego. Wentylator kana³owy. Parametry techniczne. moc pobierana 3

Kryteria samorzutności procesów fizyko-chemicznych

Recenzja. rozprawy doktorskiej mgr inż. Magdaleny Mazurek pt. Poli(estro-weglany i poliuretany

Skurcz przetwórczy wyprasek a warunki wtryskiwania *)

RóŜnica temperatur wynosi 20 st.c. Ile wynosi ta róŝnica wyraŝona w K (st. Kelwina)? A. 273 B. -20 C. 293 D. 20

WYBRANE METODY MODYFIKACJI ASFALTÓW. Prof. dr hab. inż. Irena Gaweł emerytowany prof. Politechniki Wrocławskiej

Kopolimery statystyczne. Kopolimery blokowe. kopolimerów w blokowych. Sonochemiczna synteza -A-A-A-A-A-A-A-B-B-B-B-B-B-B-B-B-B- Typowe metody syntezy:

ANALIZA ODLEWANIA ŻELIWA CHROMOWEGO W FORMIE PIASKOWEJ - FIZYCZNE MODELOWANIE STYGNIĘCIA

STRUKTURA ŻELIWA EN-GJS W ZALEŻNOŚCI OD MATERIAŁÓW WSADOWYCH

Badania magnetyczne elastomeru magnetoreologicznego

Struktura polimerów i biopolimerów (2)

Kompozyty 10: 4 (2010)

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

ZASTOSOWANIE TECHNOLOGII REP-RAP DO WYTWARZANIA FUNKCJONALNYCH STRUKTUR Z PLA

WYROK z dnia 7 wrzeœnia 2011 r. III AUa 345/11

Nauka Przyroda Technologie

Wyznaczanie charakterystyki widmowej kolorów z wykorzystaniem zapisu liczb o dowolnej precyzji

SPIS TRESCI BANERY WSTEP CENNIK KONTAKT. Kamelot radzi:

Modyfikacja polietylenu ma³ej gêstoœci wodorotlenkiem glinu a jego swobodna energia powierzchniowa

DMA w połączeniu z wynikami badań uzyskanych innymi technikami analizy termicznej

Kompozyty 9: 3 (2009)

OCENA EFEKTYWNOŒCI PRACY ELEKTROCIEP OWNI GEOTERMALNEJ Z SI OWNI ORC, WSPOMAGANEJ ZESPO EM TURBINY GAZOWEJ

Tytuł pracy w języku angielskim: Physical properties of liquid crystal mixtures of chiral and achiral compounds for use in LCDs

ROZSZERZALNOŚĆ CIEPLNA KOMPOZYTÓW NA OSNOWIE STOPU AlSi13Cu2 WYTWARZANYCH METODĄ SQUEEZE CASTING

MODYFIKACJA SILUMINU AK20. F. ROMANKIEWICZ 1 Politechnika Zielonogórska,

Zastosowanie tworzyw sztucznych w instalacjach spalinowych

SPIS TREŒCI. (Niniejszy MSRF stosuje siê przy badaniu sprawozdañ finansowych sporz¹dzonych za okresy rozpoczynaj¹ce siê 15 grudnia 2009 r. i póÿniej.

SKURCZ TERMICZNY ŻELIWA CHROMOWEGO

Transkrypt:

196 POLIMERY 2005, 50,nr3 GRA YNA JANOWSKA *), LUDOMIR ŒLUSARSKI, PRZEMYS AW RYBIÑSKI Politechnika ódzka Wydzia³ Chemiczny Instytut Technologii Polimerów i Barwników 90-924 ódÿ, ul. Stefanowskiego 12/16 Analiza termiczna spêcznionych siarkowych wulkanizatów kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego THERMAL ANALYSIS OF SWOLLEN SULFUR VULCANIZATES OF BUTA- DIENE-ACRYLONITRILE RUBBER Summary The subject of investigations was butadiene-acrylonitrile rubber Perbunan NT 3945 (NBR 39) before and after crosslinking with tetramethylthiuram disulfide. The effects of crosslinking density and type of solvent (benzene, toluene, dimethylformamide) on the values of phase transitions temperatures of swollen and not swollen vulcanizates of this rubber (Table 1 and 2, Fig. 2 5) have been investigated. It has been found, on the basis of glass transition temperature (T g ) measurements, that the retardation of segmental mobility of NBR 39 macromolecules took place at lower temperature than its starting independently on rubber crosslinking density or the type of swelling liquid. Investigations have shown the clear effect of thermodynamic affinity of the solvent used both on T g of NBR 39 and on thermodynamic parameters (temperature, enthalpy) of the process of thermal crosslinking of elastomer after swelling liquid evaporation. On DSC curves of swollen gels there are visible effects related to crystallization and melting of the solvents present as well as the processes coming from the changes of polymer/solvent interactions or thermodesolvation. Contrary to benzene or toluene, not limiting the ability of vulcanizates to thermal crosslinking after the solvent evaporation, dimethylformamide limits this process because of its different thermodynamic interactions with NBR 39. Key words: butadiene-acrylonitrile rubber, sulfur vulcanizates, swollen vulcanizates, interactions with swelling solvents, DSC. *) Autor, do którego nale y kierowaæ korespondencjê; e-mail: janowska@mail.p.lodz.pl Przenikanie osmotyczne cz¹steczek rozpuszczalnika do wnêtrza k³êbków polimerowych powoduj¹ce ich spêcznienie przejawia siê wzrostem zarówno objêtoœci, jak i œrednich wymiarów k³êbków. añcuchy polimeru w spêcznionych elach s¹ naprê one, a utworzone oka sieci ró ni¹ siê wielkoœci¹, co zw³aszcza wyraÿnie zaznacza siê w przypadku heterogenicznego rozk³adu wêz³ów sieci. Znane od dawna zjawisko obni ania temperatury krzepniêcia rozpuszczalników w spêcznionych elach polimerowych jest spowodowane ograniczeniem wzrostu kryszta³ów cieczy spêczniaj¹cej w obszarach usieciowanych [1 4]. Zjawisko to wykorzystano do badania heterogenicznoœci sieci [5]. W Instytucie Polimerów Politechniki ódzkiej prowadzi siê badania w³aœciwoœci termicznych spêcznionych wulkanizatów [6 8]. Jest to wa ne zarówno z poznawczego, jak i praktycznego punktu widzenia, zwa- ywszy, e coraz wiêksz¹ rolê odgrywaj¹ materia³y polimerowe o specjalnych w³aœciwoœciach, a wiêc odporne na dzia³anie znacznie obni onej lub podwy szonej temperatury, czêstokroæ w œrodowisku ró nych p³ynów technicznych. Do grupy wspomnianych materia³ów nale ¹ techniczne artyku³y gumowe wytwarzane z kauczuków butadienowo-akrylonitrylowych. W niniejszej pracy przedstawiamy wyniki analizy termicznej siarkowych wulkanizatów kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego oraz ich próbek spêcznianych w ró nych rozpuszczalnikach. Materia³y CZÊŒÆ DOŒWIADCZALNA Podstawowym obiektem badañ by³ kauczuk butadienowo-akrylonitrylowy Perbunan NT 3945 (NBR

POLIMERY 2005, 50,nr3 197 39) firmy Bayer zawieraj¹cy 39 % mas. akrylonitrylu. Do analiz u yto kauczuku zarówno nieusieciowanego, jak i sieciowanego za pomoc¹ 2 lub 5 cz. mas. disiarczku tetrametylotiuramu w obecnoœci 5 cz. mas. tlenku cynku i 1 cz. mas. kwasu stearynowego. NBR 39 jest rozpuszczalny w dimetyloformamidzie (DMF), [η] = 1,1115 dl/g. WYNIKI BADAÑ I ICH OMÓWIENIE T a b e l a 1. W³aœciwoœci rozpuszczalników zastosowanych do spêcznienia wulkanizatów a) T a b l e 1. Properties of the solvents used for swelling of vulcanizates a) Rozpuszczalnik δ δd δp δh (MPa) 1/2 Ch³odzenie Ogrzewanie Tk *), o C Hk *), J/g Tt, o C Tt *), o C Ht *), J/g Tw, o C TW *), o C Hp *), J/g Benzen 18,8 18,4 0,0 2,0 3,5 35,5 5,5 6,2-35,5 80,1 79,1-86,3 Toluen 18,2 18,0 1,4 2,0-95,0-91,6-65,8 110,6 113,0-341,0 DMF 24,8 17,4 13,7 11,3-102,3 72,1-60,4-63,1-86,2 153,0 157,3-612,3 a) δ Parametr rozpuszczalnoœci, δd sk³adowa dyspersyjna, δp sk³adowa polarna, δh sk³adowa wi¹zañ wodorowych [10], Hk, Ht, Hp odpowiednio entalpia krystalizacji, topnienia, parowania. *) Wyniki badañ w³asnych; wartoœci T i H wyznaczone z krzywych DSC za pomoc¹ programu Taa firmy Netzsch; dane nieoznaczone gwiazdk¹ pochodz¹ z literatury. Parametr rozpuszczalnoœci kauczuku wynosi δ = 21,0 MPa 1/2, a jego sk³adowe: dyspersyjna, polarna i wi¹zañ wodorowych s¹ równe odpowiednio: δ D = 18,6, δ P = 8,8, δ H = 4,2 [9]. Do spêczniania wulkanizatów stosowano rozpuszczalniki cz. d. a.: benzen (B), toluen (T) i DMF. Ich w³aœciwoœci zestawiono w tabeli 1. Metodyka badañ Zespó³ sieciuj¹cy wprowadzaliœmy do kauczuku w temperaturze pokojowej za pomoc¹ walcarki laboratoryjnej. Optymalny czas wulkanizacji (τ 0,9 ) w temp. 160 o C okreœliliœmy za pomoc¹ wulkametru WG-02. Gêstoœæ usieciowania kauczuku (ν) oznaczaliœmy metod¹ pêcznienia równowagowego wg równania Floryego-Rehnera. Niezbêdn¹ do tego celu wartoœæ parametru Hugginsa (µ) wyznaczaliœmy na podstawie pomiarów modu³u równowagowego w temperaturze pokojowej. W uk³adzie siarkowy wulkanizat NBR 39 toluen wynosi on µ = 0,1305V r + 0,554 (1) gdzie: V r udzia³ objêtoœciowy polimeru w spêcznionej próbce. Analizê termiczn¹ wykonywaliœmy w atmosferze gazu obojêtnego (azotu) metod¹ ró nicowej kalorymetrii skaningowej, stosuj¹c mikrokalorymetr DSC-204 firmy Netzsch. Nawa ki wynosi³y 5 7 mg, a szybkoœæ ogrzewania 10 o C/min. Badania obejmowa³y dwa zakresy temperatury: od pokojowej do -150 o Ciod-150do +500 o C. Po ka dorazowym sch³odzeniu do temp. -150 o C próbki by³y w niej przetrzymywane w ci¹gu 5 min (segment izotermiczny). Metod¹ DSC badano równie próbki wulkanizatów spêcznionych w benzenie, toluenie oraz dimetyloformamidzie w ci¹gu 24 h w temp. 25 o C. Rys. 1. Krzywe DSC kauczuku nieusieciowanego: 1 krzywa ch³odzenia, 2 krzywa ogrzewania Fig. 1. DSC curves of not crosslinked rubber: 1 curve of cooling, 2 curve of heating Temperatura przejœcia w stan szklisty (T g ) kauczuków butadienowo-akrylonitrylowych zale y od zawartoœci w nich merów akrylonitrylowych [10 13]. Zeszklenie badanego nieusieciowanego kauczuku nastêpuje w temp. -27,6 o C podczas ch³odzenia i w -20,8 o C podczas ogrzewania (rys. 1, tabela 2). Du y egzotermiczny pik zarejestrowany na krzywej DSC w temp. 361 o C jest przejawem procesów sieciowania elastomeru, czemu towarzysz¹ reakcje degradacji, depolimeryzacji b¹dÿ destrukcji [6]. Destrukcja usieciowanego termicznie kauczuku rozpoczyna siê w temp. 424 o C. W wyniku sieciowania otrzymano dwa wulkanizaty WS1 i WS2 ró ni¹ce siê gêstoœci¹ usieciowania (ν) wynosz¹c¹ odpowiednio 0,312 10-4 i 1,107 10-4 mol/cm 3. Sieæ przestrzenn¹ NBR 39 usieciowanego disiarczkiem tetrametylotiuramu wobec tlenku cynku tworz¹ wi¹zania mono-, di- i polisiarczkowe. Udzia³ poszczególnych rodzajów wi¹zañ poprzecznych wynosi odpowiednio 64, 10 i 26 % [14]. Usieciowanie nie zmienia charakteru przemian termicznych kopolimeru, a wzrost gêstoœci usieciowania w próbce WS2 w porównaniu z WS1 wywiera niewielki wp³yw na temperaturê zeszklenia (T g ), widoczny g³ównie podczas ch³odzenia próbek (rys. 2, tabela 2). Przejœcie kauczuku nitrylowego

198 POLIMERY 2005, 50,nr3 T a b e l a 2. Wyniki analizy termicznej NBR 39 i jego wulkanizatów *) T a b l e 2. Results of NBR 39 and its vulcanizates thermal analyses Symbol próbki Rozpuszczalnik Ch³odzenie Ogrzewanie rodzaj zawartoœæ w spêcznionym elu, % Tg, o C Tg, o C Tg, o C Tg, o C Tk, o C Tt, o C Td,o, o C Ts, o C Tdk, o C NBR 39 nieusieciowany -27,8-34,1-21,4-20,8-22,8-18,8 360,6 449,1 WS1-27,3-31,2-22,6-20,0-23,0-17,8 361,0 453,1 WS2-25,7-30,1-21,3-19,2-23,0-13,3 362,4 447,7 WS1-B benzen 73,5-64,3-71,8-56,7-57,7-62,6-52,9-15,6 65,3 362,8 460,9 WS2-B benzen 66,3-63,2-71,5-54,8-57,0-62,0-51,3-13,8 60,2 362,8 453,1 WS1-T toluen 69,2-112,8-115,3-102,8-111,7-121,8-101,7 73,7 362,4 443,3 WS2-T toluen 61,7-89,9-102,8-77,6-80,7-90,0-71,4 94,7 361,9 448,3 WS1-DMF DMF 88,6-143,3-150,0-136,7-112,7-69,9 149,0 363,6 456,7 WS2-DMF DMF 77,7-142,6-149,1-136,0-104,0-70,5 158,1 363,1 452,6 *) WS1, WS2 symbole wulkanizatów (patrz tekst), Tg zakres temperatury zeszklenia, Tk temperatura krystalizacji rozpuszczalnika w spêcznionej próbce, Tt temperatura topnienia rozpuszczalnika w spêcznionej próbce, Td,o temperatura procesów desolwatacjii odparowania rozpuszczalnika, Ts temperatura sieciowania termicznego elastomeru, Tdk temperatura destrukcji elastomeru. Rys. 2. Krzywe DSC wulkanizatu WS2; oznaczenia krzywych jak na rys. 1 Fig. 2. DSC curves of WS2 vulcanizate (curves denotations as in Fig. 1) Rys. 3. Krzywe DSC wulkanizatu WS2 spêcznionego w benzenie (WS2-B); oznaczenia krzywych jak na rys. 1 Fig. 3. DSC curves of WS2 vulcanizate swollen in benzene (WS2-B) (curves denotations as in Fig. 1) ze stanu elastycznego w stan szklisty zarówno przed, jak i po jego usieciowaniu, a tak e w spêcznionym elu, nastêpuje w wyraÿnie ni szej temperaturze ni przejœcie ze stanu szklistego w elastyczny. Zakres temperatury, w którym nastêpuje zeszklenie ( T g ) polimeru nieusieciowanego, wyznaczony z krzywej ch³odzenia próbki, jest znacznie szerszy ni zakres wyznaczony z krzywej ogrzewania, co œwiadczy o tym, e zanik ruchliwoœci segmentalnej makrocz¹steczek zachodzi wolniej ni jej uruchomienie. Wskutek usieciowania, eliminuj¹cego ruchliwoœæ translacyjn¹ makrocz¹steczek, przedzia³y T g wulkanizatów WS1 i WS2 wyznaczone z krzywych ch³odzenia i ogrzewania s¹ porównywalne (tabela 2). Zgodnie z przewidywaniem, nastêpuje znaczne obni enie wartoœci T g usieciowanego kauczuku pod wp³ywem jego spêcznienia (rys. 3 5, tabela. 2). Podobnie jak w przypadku wulkanizatów nadtlenkowych [6], najni - Rys. 4. Krzywe DSC wulkanizatu WS2 spêcznionego w toluenie (WS2-T); oznaczenia krzywych jak na rys. 1 Fig. 4. DSC curves of WS2 vulcanizate swollen in toluene (WS2-T) (curves denotations as in Fig. 1)

POLIMERY 2005, 50,nr3 199 Rys. 5. Krzywe DSC wulkanizatu WS2 spêcznionego w DMF (WS2-DMF); oznaczenia krzywych jak na rys. 1 Fig. 5. DSC curves of WS2 vulcanizate swollen in DMF (WS2-DMF) (curves denotations as in Fig. 1) sz¹ wartoœæ T g wykazuj¹ próbki spêcznione w DMF, a wiêc w rozpuszczalniku, w którym badany polimer jest ca³kowicie rozpuszczalny [15]. Jednak w tym przypadku wyznaczyliœmy T g jedynie z krzywej ch³odzenia, bowiem zastosowany przez nas termoanalizator zapewnia w³aœciwy przebieg procesu ogrzewania od temp. -140 o C do -120 o C, niezale nie od zaprogramowanego czasu segmentu izotermicznego (rys. 5). Z analizy krzywych DSC wynika, e nie obserwuje siê wp³ywu gêstoœci usieciowania spêcznionych siarkowych wulkanizatów NBR 39 w DMF na temperaturê przejœcia w stan szklisty (próbki WS1-DMF i WS2-DMF, tabela 2), która jest porównywalna z wartoœci¹ T g polimeru rozpuszczonego w tym rozpuszczalniku [6]. Z tabeli 1 wynika, e DMF krystalizuje w T k = -102,3 o C podczas ch³odzenia, natomiast topnienie rozpuszczalnika nastêpuje w T t = -60,4 o C podczas ogrzewania. W spêcznionym elu obydwa procesy zarejestrowane s¹ na krzywej ogrzewania (rys. 5, tabela 2). Krystalizacja DMF w spêcznionym elu, w zale noœci od gêstoœci usieciowania kauczuku, zachodzi podczas ogrzewania w T k = -112,7 o C (WS1-DMF) lub T k = -104,0 o C (WS2-DMF), a wiêc w zakresie ruchliwoœci segmentalnej usieciowanego elastomeru, której przywrócenia, ze wspomnianej wczeœniej przyczyny aparaturowej, nie mogliœmy obserwowaæ na krzywej termicznej. W warunkach pomiaru nie ma wyraÿnego wp³ywu gêstoœci usieciowania polimeru na temperaturê topnienia DMF w spêcznionej próbce (tabela 2). Zarówno krystalizacja, jak i topnienie DMF w spêcznionym wulkanizacie zachodzi w temperaturze obni onej w stosunku do czystego rozpuszczalnika (tabela 1 i 2). Z krzywych DSC uzyskanych zarówno podczas ch³odzenia, jak i ogrzewania wynika, e najwiêkszy wp³yw gêstoœci usieciowania kauczuku nitrylowego na T g przejawia siê wskutek spêcznienia badanych wulkanizatów w toluenie (WS1-T i WS2-T, tabela 2). Aczkolwiek krystalizacja tego rozpuszczalnika nie jest widoczna na krzywych DSC w przyjêtych warunkach badañ, to jednak jego topnienie wystêpuje na krzywej ogrzewania w T t = -91,6 o C (tabela 1). Krystalizacja toluenu zachodzi zatem podczas zaprogramowanego w temp. -140 o C 5-minutowego segmentu izotermicznego. Nie obserwuje siê jednak piku krystalizacji toluenu zawartego w spêcznionym wulkanizacie (rys. 4, tabela 2). Wynika to zapewne z mniejszej ni w przypadku DMF zawartoœci rozpuszczalnika w spêcznionej próbce, silnie uwik³anego w sieci przestrzennej usieciowanego polimeru. W przypadku spêcznionych elów, najwy sz¹ wartoœæ T g wykazuje usieciowany kauczuk spêczniony w benzenie. Nie przejawia siê tu wp³yw gêstoœci usieciowania elastomeru na T g (WS1-B i WS2-B, tabela 2). Naszym zdaniem spowodowane jest to nisk¹ T k benzenu, wynosz¹c¹ 3,5 o C (tabela 1). Nie stwierdziliœmy natomiast krystalizacji benzenu w spêcznionym elu. Jednak w przedziale temperatury ujemnej rozpuszczalnik ten jest w stanie zeszklonym, co ogranicza procesy solwatacji ³añcuchów polimerowych. Na krzywych DSC wulkanizatów spêcznionych w benzenie (WS1-B i WS2-B) wystêpuj¹ endotermiczne piki spowodowane topnieniem rozpuszczalnika w temperaturze odpowiednio, -15,6 o C i -13,8 o C. Wobec tego nale y siê spodziewaæ, e krystalizacja benzenu nast¹pi- ³a w warunkach izotermicznych (-140 o C), a po przejœciu elastomeru ze stanu szklistego w stan elastyczny nast¹pi³o topnienie cieczy spêczniaj¹cej. Na krzywych ogrzewania spêcznionych eli, w temp. 3 15 o C, w zale noœci od zastosowanego rozpuszczalnika, pojawia siê szeroki pik endotermiczny. Uwa amy, e jego pocz¹tek, zwi¹zany z opadaj¹c¹ czêœci¹ endotermy, jest spowodowany zmianami wzajemnych oddzia³ywañ polimer/rozpuszczalnik, procesami termodesolwatacji makrocz¹steczek i stopniowego odparowywania rozpuszczalnika. Druga czêœæ przemiany, wyznaczona przez wznosz¹c¹ siê czêœæ endotermy, wi¹ e siê g³ównie z odparowaniem rozpuszczalnika. Podobnie jak w przypadku wulkanizatów nadtlenkowych [6], zaznacza siê ona zw³aszcza wyraÿnie na krzywych DSC próbek spêcznionych w DMF (rys. 5). Zarejestrowane na endotermie przegiêcie w temp. 118 o C odpowiada pocz¹tkowi procesu parowania rozpuszczalnika. Na krzywych termicznych wszystkich badanych próbek w temp. 360 363 o C obecny jest du y, egzotermiczny pik zwi¹zany z procesami sieciowania termicznego kauczuku NBR 39 (rys. 1 5, T s w tabeli 2). Wulkanizacja elastomeru powoduje ograniczenie procesów jego sieciowania termicznego, co przejawia siê mniejsz¹ wartoœci¹ entalpii tych procesów w przypadku WS2 ni w przypadku NBR 39 (rys. 1 i 2). W próbkach spêcznianych eli sieciowanie termiczne kauczuku nitrylowego nastêpuje po odparowaniu rozpuszczalników (rys. 3 5). Mniejsze wartoœci entalpii procesów sieciowania, wyznaczone na podstawie krzywych DSC próbek spêcznionych w benzenie i toluenie, w porównaniu z odpowiednimi wartoœciami próbek niespêcznionych, wynikaj¹ ze zmniejszonej zawartoœci polimeru w wyjœ-

200 POLIMERY 2005, 50,nr3 ciowym elu (rys. 2 4). Podobnie jak w przypadku wulkanizatów nadtlenkowych [6], znaczne ograniczenie procesów sieciowania termicznego kauczuku nastêpuje pod wp³ywem spêcznienia próbek w DMF (rys. 2 i 5). Wartoœæ zmiany entalpii tych procesów wyznaczona z krzywych DSC (po przeliczeniu na zawartoœæ kauczuku w próbce) stanowi 59 % wartoœci zmiany entalpii usieciowanego niespêcznionego kauczuku. Wyniki naszych badañ wskazuj¹ wiêc, e na procesy sieciowania termicznego NBR 39 wyraÿny wp³yw wywiera powinowactwo termodynamiczne rozpuszczalnika zastosowanego do spêcznienia wulkanizatu tego kauczuku. Na sieciowanie termiczne NBR 39 nie wywiera wp³ywu spêcznienie w takich rozpuszczalnikach jak benzen lub toluen. Rozpuszczalniki te bowiem ze wzglêdu na znaczn¹ ró nicê parametrów rozpuszczalnoœci, wynosz¹c¹ odpowiednio δ = δ NBR 39 - δ B = 2,2 MPa 1/2 i δ = δ NBR 39 - δ T = 2,8 MPa 1/2, wykazuj¹ ma³e powinowactwo termodynamiczne do badanego kauczuku nitrylowego. Bior¹c pod uwagê wartoœci parametrów rozpuszczalnoœci oraz ich sk³adowe, zw³aszcza du e wartoœci sk³adowych polarnej i wi¹zañ wodorowych, w przypadku uk³adu NBR 39/DMF nale y spodziewaæ siê oddzia³ywañ specyficznych. Mo liwe jest wiêc, e odparowanie rozpuszczalnika w warunkach badañ utrudnia efekt naskórkowy. Naszym zdaniem mo e nastêpowaæ modyfikacja chemiczna makrocz¹steczek polimeru pod wp³ywem tego rozpuszczalnika zachodz¹ca zgodnie z równaniem: CH 2 CH CH (CH 2 ) 2 CH CN Ograniczenie zdolnoœci do sieciowania termicznego tak zmodyfikowanego elastomeru wynika³oby z zawady przestrzennej spowodowanej utworzeniem bocznych grup, których obecnoœæ zwiêksza równie odleg³oœæ miêdzy makrocz¹steczkami. Potwierdzenie tych przypuszczeñ wymaga jednak dodatkowych badañ. WNIOSKI + O CH N(CH 3 ) 2 HO CH N(CH 3 ) 2 CH 2 CH CH (CH 2 ) 2 C CN Zahamowanie ruchliwoœci segmentalnej makrocz¹steczek kauczuku NBR 39, niezale nie od gêstoœci jego usieciowania i rodzaju rozpuszczalnika spêczniaj¹cego próbkê, nastêpuje w ni szej temperaturze ni jej uruchomienie. Wp³yw gêstoœci usieciowania elastomeru na temperaturê jego przejœcia w stan szklisty przejawia siê wyraÿnie w elu zawieraj¹cym toluen. Brak takiego wp³ywu w przypadku spêcznienia benzenem, który podobnie jak toluen jest rozpuszczalnikiem charakteryzuj¹cym (2) siê ma³ym powinowactwem termodynamicznym do kauczuku NBR 39, wynika zapewne z wysokiej temperatury jego krystalizacji, co znacznie ogranicza procesy solwatacji ³añcuchów polimerowych. Szerokie piki endotermiczne zarejestrowane na krzywych DSC wulkanizatów spêcznionych, których pocz¹tek wystêpuje w temp. 3 15 o C, a koniec w temp. 137 189 o C (przedzia³ temperatury zale y od rodzaju zastosowanej cieczy spêczniaj¹cej) s¹ przejawem zachodz¹cych podczas ogrzewania zmian wynikaj¹cych z wzajemnych oddzia³ywañ polimer/rozpuszczalnik, procesów termodesolwatacji i zjawiska odparowywania rozpuszczalnika. Zastosowanie benzenu lub toluenu do spêczniania siarkowych wulkanizatów badanego kauczuku nitrylowego nie zmniejsza jego zdolnoœci do sieciowania termicznego po odparowaniu rozpuszczalnika. WyraŸne ograniczenie do takiego sieciowania zaznacza siê natomiast w przypadku zastosowania dimetyloformamidu jako cieczy spêczniaj¹cej. Badania zosta³y czêœciowo sfinansowane w ramach grantu KBN 4 TO8E 088 24. LITERATURA 1. Kuhn W., Majer H.: Angew. Chem. 1956, 68, 345. 2. Ono K.: J. Appl. Polym. Sci. 1989, 44,105. 3. Ahagon A.: J. Appl. Polym. Sci. 1989, 44, 217. 4. Pyckhont-Hutzen W., Muller B., Springer T.: J. Appl. Polym. Sci. 1993, 48, 887. 5. Van Bevervoorde-Meilof E. W., Van Hearringen-Trifonova D., Vancso G. J., Does L., Bantjes A.: Kautsch. Gummi Kunstst. 2000, 53,426. 6. Janowska G., Rybiñski P.: J. Thermal Anal. Cal., 2004, 78, 839. 7. Janowska G., Œlusarski L., Rybiñski P.: Materia³y VII konferencji Otrzymywanie, zastosowanie i analiza wodnych dyspersji i roztworów polimerów, Szczyrk, paÿdziernik 2003, str. 16. 8. Rybiñski P., Janowska G.: Proceedings of the 5 th International Polymer Seminar, Gliwice, lipiec 2003, str. 277. 9. Duryodhan M.: Rubber Chem. Technol. 2002, 75, 365. 10. Brandrup J., Immergut E. H.: Polymer Handbook, Third edition, John Wiley & Sons, Inc. Nowy Jork 1989, str. VII/527-VII/551. 11. Hayashi S., Sakakida H., Oyama M., Nakagawa T.: Rubber Chem. Technol. 1991, 64, 534. 12. Sircar A. K., Galaska M. L., Rodriques S., Chartoff R. P.: Rubber Chem. Technol. 1999, 72, 513. 13. Rybiñski P., Janowska G.: Zeszyty Naukowe Politechniki Œl¹skiej, Chemia z. 146, Gliwice 2001, str. 141. 14. Janowska G., Rzymski W., Wolska B., Rybiñski P., Œlusarska M.: Prace Naukowe Instytutu Technologii Organicznej i Tworzyw Sztucznych Politechniki Wroc³awskiej 521 seria: Konferencja 25, Wroc³aw 2003, str. 536. 15. Rybiñski P., Janowska G., Kuberski S.: Polimery 2003, 48, 183. Otrzymano 8 IV 2004 r.