The Role of Polymer-Filler-Interphase in Reinforcement of Elastomers

09/2004 September

The main intention of the present contribution is to gain further inside into the relationship between the disordered filler structures,the polymer dynamics close to the filler interface and the reinforcement of elastomers by nano-structured fillers. We point out that an essential part of the bound rubber around filler particles consists of a layer of immobilized, glassy-like polymer, implying that the temperature- or frequency dependence of the shear storage modulus G’ is influenced by that of the glassy-like polymer. Therefore, we expect an Arrhenius-like temperature behavior for filled rubbers above the bulk glass transition temperature. This is demonstrated for carbon black and silica rubbers where typical differences are found between these two types of fillers.

Bedeutung der Polymer-Füllstoff-Grenzphase für die
Verstärkung von Elastomeren
Hauptanliegen dieser Arbeit ist ein
tieferer Einblick in den Zusammenhang zwischen ungeordneten Füllstoffstrukturen, Polymerdynamik an der Füllstoffgrenzfläche und der
Verstärkung von Elastomeren durch nanostrukturierte Füllstoffe. Wir weisen darauf hin, dass ein wesendlicher Anteil des gebundenen Kautschuks an den Füllstoffpartikeln aus immobilisiertem, glasartigem Polymer besteht. Daraus resultiert ein Korrelation zwischen der Temperatur- oder Frequenzabhängigkeit
des Speichermoduls G’ des Elastomerkomposits und der des glasartigen
Polymeren. Dies impliziert für gefüllte Kautschuke oberhalb der Glastemperatur der Polymermatrix eine Arrhenius-Temperaturabhängigkeit. Dies wird für ruß- und kieselsäuregefüllte Elastomere demonstriert, wobei typische Unterschiede gefunden und diskutiert werden.