STUDY OF THE INFLUENCE OF DITHIODIMORPHOLINE AND DICUMYL PEROXIDE ON THE ADHESION OF BUTADIENE-NITRILE ELASTOMER WITH ULTRA-HIGH MOLECULAR WEIGHT POLYETHYLENE
Authors: Дьяконов А.А. , Андреев А.А. 
Published: June 2024

Исследование направлено на получение представления о влиянии пероксида дикумила и дитиодиморфолина на адгезионное взаимодействие бутадиен-нитрильного эластомера со сверхвысокомолекулярным полиэтиленом, а также физико-механических свойств и структуры материалов. Адгезионное взаимодействие исследовалось путем расслоения двухслойного материала на основе эластомера и сверхвысокомолекулярного полиэтилена. В ходе исследования рассматрены различные сочетания пероксида дикумила и дитиодиморфолина в резиновой смеси, как раздельное, так и совместное. Введение дитиодиморфолина отдельно и совместно с серой в резиновую смесь придало низкие физико-механические свойства бутадиен-нитрильным эластомерам. Предположительно, в процессе вулканизации резиновой смеси не образуется должное количество поперечных связей между макромолекулами каучука, что отражается на низких показателях эластомеров, таких как относительное удлинение и условная прочность при разрыве, условное напряжение при удлинении на 100% и твердость. Также методом электронной микроскопии установлено, что эластомеры имеют более аморфную структуру по сравнению с образцами, содержащих пероксид дикумила. При испытании на расслоение двухслойных образцов, содержащих в составе резиновой смеси пероксид дикумила, разрушение происходило по эластомеру и носило когезионный характер. Это свидетельствует о высокой адгезии между материалами, которая превышает когезионную прочность эластомера. На межфазной границе двухслойного материала наблюдается плотный контакт между сверхвысокомолекулярным полиэтиленом с эластомером, содержащим пероксид дикумила. В процессе совместного горячего прессования происходит миграция ингредиентов резиновой смеси в область сверхвысокомолекулярного полиэтилена, в том числе пероксида дикумила, что приводит к изменению его структуры. Полученные результаты могут быть полезны для понимания процессов адгезии эластомеров со сверхвысокомолекулярным полиэтиленом и разработки новых композитных материалов на основе их сочетания

The study is aimed to investigate the effect of dicumyl peroxide and dithiodimorpholine on the adhesive interaction of butadiene-nitrile elastomer and ultra-high molecular weight polyethylene, as well as their physical and mechanical properties and structure. The adhesive interaction was studied on the two-layer elastomer and ultra-high molecular weight polyethylene material. Various combinations of dicumyl peroxide and dithiodimorpholine in the rubber compound were subjected to testing. The introduction of both pure dithiodimorpholine and its sulfur combination into the rubber compound resulted in lower physical and mechanical properties of butadiene-nitrile elastomers. The rubber compound vulcanization is supposed not to form an appropriate number of crosslinks between the rubber macromolecules. Consequently, it decreases elastomer properties such as elongation at break, breaking strength, resistance at 100% stretching and hardness. Besides, electron microscopy demonstrated that elastomers have a more amorphous structure compared to the samples containing dicumyl peroxide. When testing the delamination of two-layer dicumyl peroxide rubber compound samples, the elastomer cohesive bonds were broken up. It proves that the adhesion between the materials is higher than the elastomer cohesive strength. At the interphase boundary of the two-layer material, there is a close contact between ultra-high molecular weight polyethylene and elastomer containing dicumyl peroxide. In hot co-pressing, a migration of rubber compound ingredients into the area of ultra-high molecular weight polyethylene, including dicumyl peroxide leads to its structure change. The results obtained can be useful for understanding the adhesion processes of elastomers with ultra-high molecular weight polyethylene and developing new composite materials.