The Role of Interphase in Filler Partition in Rubber Blends

11/2000 November

The purpose of this study is to investigate the filler partition and the interphase in rubber blends by means of dynamic-mechanical analysis. In order to determine the volume fraction and the thickness of the interfacial layer in a preliminary stage unfilled blends with polymers of different degree of compatibility are investigated. The dynamic-mechanical analysis of blend morphology considers the dynamic loss moduli of the discrete phases in the glass transition regime. It allows for a description of the phase network connectivity and leads to a quantitative estimation procedure of the interphase volume fraction and filler distribution between the phases. Since neighboured phases with strong differences in mechanical response show high stress gradients in their contact region, the effect of filling depends not only on filler loading and filler dispersion but also on the distribution coefficient, i.e. the ratio of filler content of each polymer phase. It is quantitatively determined to what extend the filler is located in the interphase and in the discrete polymer phases. The filler partition is shown to depend on the thermodynamic interactions of the respective fillers and polymers.

Die Bedeutung der Interphase bei der Füllstoffverteilung in Kautschukverschnitten
Diese Arbeit hat das Ziel, die Füllstoffverteilung und die Interphase in Kautschukverschnitten mit dynamisch-mechanischer Analyse zu untersuchen. Zur Bestimmung des Volumenbruchs und der Schichtdicke der Interphase werden in einer Vorstufe ungefüllte Verschnitte mit Kautschuken variierender Kompatibilität untersucht. Die dynamisch-mechanische Analyse bezüglich der dynamischen Verlustmoduli der beteiligten Phasen im Glasübergangsbereich gestattet Rückschlüsse auf die Morphologie der Verschnitte. Dieses ermöglicht die Beschreibung der Anbindung des Phasennetzwerkes und führt zu einer quantitativen Abschätzung des Volumenbruchs der Interphase und der Füllstoffverteilung zwischen den Phasen. Da benachbarte Phasen mit stark unterschiedlicher mechanischer Steifigkeit hohe Spannungsgradienten in ihrem Kontaktbereich zeigen, hängt die verstärkende Wirkung nicht nur von Füllgrad und Füllstoffdispersion ab, sondern auch vom Verteilungskoeffizienten, also dem Verhältnis der Füllgrade der Polymerphasen. Diese Füllstoffkonzentrationen werden für die Interphase und die diskreten Polymerphasen quantitativ bestimmt. Es zeigt sich, daß die Füllstoffverteilung von den thermodynamischen Wechselwirkungen der jeweiligen Polymere und Füllstoffe abhängt.