Anders as termoplastiek, word elastomere tipies oor 'n wye verskeidenheid temperature gebruik en aansienlik bo hul glasoorgangstemperatuur (TG). Die voordele van elastomere bo termoplastiek is hul vermoë om byna volledig te herstel van die trekstoestand (hoë elastisiteit), sowel as hul veralgemeende elastisiteit, lae hardheid en lae modulus -eienskappe. As elastomere onder kamertemperatuur gebruik word, toon dit 'n toename in hardheid, 'n toename in modulus en 'n afname in elastisiteit. As elastomere onder kamertemperatuur gebruik word, is daar 'n neiging dat hardheid toeneem, die modulus om te verhoog, elastisiteit om te verminder (lae trek) en kompressie om te verhoog. Afhangend van die probleem met die elastomeer, kan twee verskynsels terselfdertyd voorkom - glasverharding en gedeeltelike kristallisasie - CR, EPDM, NR is enkele voorbeelde van elastomere wat kristallisasie toon.
1. Oorsig van lae temperatuurtoetsing
Brutheid, kompressie permanente vervorming, terugtrekking, verharding en kryogene verharding word al baie jare gebruik om polimeer -eienskappe by lae temperature te karakteriseer. Kompressiewe stresverslapping is relatief nuut en fokus op die bepaling van die seëlkrag van 'n materiaal oor 'n tydperk onder verskillende omgewingstoestande.
2. Brutheidstemperatuur
ASTM D 2137 definieer die brosheidstemperatuur as die laagste temperatuur waarteen gevulkaniseerde rubber nie breuk of skeuring onder die spesifieke impakomstandighede sal toon nie. Vyf rubbermonsters van voorafbepaalde vorm word berei, in 'n kamer of vloeistofmedium geplaas, onderworpe aan 'n vasgestelde temperatuur vir 3 ± 0,5min, en dan 'n impaknelheid van 2,0 ± 0,2 m/s kry. Die monsters word verwyder en aan 'n impak- of skeuringstoets onderwerp. Die monster word verwyder en getoets vir impak of breuk, alles sonder skade. Die toets is herhaal tot by die brosheidstemperatuur - die laagste temperatuur waarteen geen breuk gevind is nie, was baie naby aan 1 ° C.
3. Lae temperatuur kompressiestel en lae temperatuur verharding
Die toetsprosedure vir 'n lae-temperatuur-kompressie is baie naby aan die standaard-kompressie-stel, behalwe dat die temperatuur volgens een of ander energiemetode beheer word, soos droë ys, vloeibare stikstof of meganiese metodes, en die waarde is binne ± 1 ° C van die vooraf ingestelde temperatuur. Na herstel van die armatuur word die monster ook by die vooraf ingestelde lae temperatuur geplaas en tot 'n deursnee van 29 mm en 'n dikte van 12,5 mm gevorm. Lae-temperatuur kompressie-stel is 'n indirekte metode om toepassings van die betrokke verbinding te verseël. Kompressiewe stresverslapping is die direkte metode en sal later bespreek word. Lae temperatuurverharding word ook gewoonlik bepaal met behulp van 'n gevulkaniseerde kompressiestelmonster (29 mm x 12,5 mm), maar word weer getoets by 'n lae temperatuurbeheer, wat dieselfde is as vir kompressieset, en dan weer op dieselfde temperatuur as hul stel temperatuur. Verhardende en lae -temperatuur -kompressie word direk beïnvloed deur verkoeling, maar ook deur die neiging van die polimeer om te kristalliseer, met die tempo van kristallisasie afhanklik van temperatuur, bv. Cr kristalliseer die vinnigste rondom -10 ° C, en neem dan af by laer temperature, hoofsaaklik as gevolg van die immobiliteit van die polimeerketting -segmente (die molekulêre kettings het voor die vererger).
4. Gehman Lae temperatuur verharding
ASTM D 1053 beskryf die lae-temperatuurverhardingsmetode soos volg: 'n Reeks elastiese polimeermonsters is vasgemaak aan 'n draad met 'n bekende torsie-konstante, en die ander punt van die draad is aan 'n torsiekop geheg wat die draad kan laat draai. Die monsters word gedompel in 'n hitte -oordragmedium by 'n spesifieke temperatuur onder normaal, op watter tydstip die torsiekop met 180 ° gedraai word, en dan word die monsters gedraai deur 'n hoeveelheid (minder as 180 °) wat afhanklik is van die omgekeerde van die buigsaamheid en styfheid van die monster. Gebruik dan die hoeveelheid goniometer om die hoeveelheid monsterdraai, die draai van die draai en die hardheid van die rubbermateriaal te bepaal. Die temperatuur van die stelsel word op hierdie punt geleidelik verhoog, en 'n plot van die draaihoek teen temperatuur word verkry. Die temperatuur waarteen die modulus T2, T10 en T100 bereik, word gewoonlik aangeteken as gelyk aan die moduluswaarde by kamertemperatuur.
5. Lae temperatuur terugtrekking (TR -toets)
Die TR -toets word gebruik om die vermoë van 'n monster in die trektoestand te evalueer wanneer permanente vervorming van permanente vervorming en kompressiestresverslapping bepaal word deur drukspanning, word gebruik om die effekte van lae temperatuur te bepaal. Soos vroeër bedek, sal baie polimere soos NR en PVC by lae temperature kristalliseer, maar strek kan ook kristalliseer, wat lei tot bykomende faktore as hulle na lae temperatuur eienskappe kyk. Vir evalueringstoepassings soos uitlaatvering, is TR onder spanning baie toepaslik en word gereeld gebruik. In hierdie toets is die monster langwerpig (dikwels met 50% of 100%) en gevries in die langwerpige toestand. Die monster word vrygestel, op watter tydstip die temperatuur teen 'n bepaalde tempo verhoog word om die herstel van die monster te meet, die lengte van die krimping gemeet word en die verlenging aangeteken word. Die temperatuur waarteen die monster met 10%, 30%, 50%en 70%krimp, word gewoonlik opgemerk as TR10, TR30, TR50 en TR70. TR10 hou verband met die brosheidstemperatuur; TR70 hou verband met die permanente vervorming van die monster in lae-temperatuur kompressie; en die verskil tussen TR10 en TR70 word gebruik om kristallisasie van die monster te meet (hoe groter die verskil, hoe groter is die neiging om te kristalliseer).
6. Lae temperatuur kompressiestresverslapping (CSR)
Die CSR -toets kan gebruik word om voorspellings te maak oor die werkverrigting en lewensduur van seëlmateriaal. As 'n elastomere verbinding 'n konstante vervorming kry, word 'n gekombineerde krag geskep, en die vermoë van die materiaal om hierdie krag binne 'n sekere omgewingsgebied te handhaaf, meet die vermoë om te seël. Beide fisiese en chemiese meganismes dra by tot stresverslapping, gebaseer op tyd en temperatuur, een faktor sal oorheers, fisiese ontspanning word waargeneem by lae temperature, onmiddellik na 'n gegewe spanning, wat lei tot die herrangskikking van ketting en veranderinge in die oppervlaktes van die rubber en vuller, en die ontspanning van die spanningsverwyderingstelsel is omtrikte. By hoër temperature bepaal die chemiese samestelling die tempo van ontspanning, wanneer die fisiese prosesse reeds klein is en die chemiese ontspanning onomkeerbaar is, wat lei tot kettingbreuk en verknopingsreaksies. Temperatuurfietsry of skielike verhogings in temperatuur kan 'n invloed hê op spanningverslapping in elastomere. Tydens die CSR -toets word die toetsmonster geplaas
Tydens CSR -toetsing word stresverslapping verhoog wanneer die toetsmonster aan verhoogde temperature onderwerp word. As stresverslapping vroeg in die toets plaasvind, neem die hoeveelheid addisionele ontspanning eers toe en het dit 'n maksimum waarde gedurende die eerste siklus. In 'n trekkrag -groot toetsstuk om pakkingmonsters te produseer (19 mm buitenste deursnee, innerlike deursnee van 15 mm), met 'n elastiese armatuur, sal na die monster tot hul kamertemperatuurdikte van 25%saamgepers word, en teen 25 ℃ in die omgewingstoetskamer, die temperatuur om 25 ℃ om 24 uur te handhaaf, en dan tot -20 ℃, 24H te handhaaf, gevolg deur die volgende temperatuur tussen 20 ~ ~ 110 ℃ ℃, 24H gehandhaaf, gevolg deur die volgende temperatuur, gevolg deur die volgende temperatuur, gevolg deur die volgende temperatuur, gevolg deur die volgende temperatuur, gevolg deur die volgende temperatuur, gevolg deur die volgende temperatuur, gevolg deur die volgende temperatuur, gevolg deur die volgende temperatuur, gevolg deur die volgende temperatuur, gevolg deur die volgende temperatuur, gevolg deur die volgende temperatuur, gevolg deur die volgende temperatuur, gevolg deur die volgende temperatuur, gevolg deur die volgende temperatuur, gevolg deur die volgende temperatuur, gevolg deur die volgende temperatuur, gevolg deur die volgende temperatuur, gevolg deur die volgende temperatuur, gevolg deur die volgende temperatuur, gevolg deur die volgende temperatuur. Die hele toetstyd by toetstemperatuur, die toetstemperatuur, deurlopende kragbepaling. Die kragmeting word deurlopend gedurende die toetstyd tydens die toetstemperatuur uitgevoer.
7. Effek van etileeninhoud
7.1 Etileeninhoud het die grootste invloed op die lae temperatuurprestasie van EPDM -polimere. Polimere met etileeninhoud wat wissel van 48% tot 72%, is onder hoë kwaliteit seëlformulasies geëvalueer. Alles is daarop gemik om die variasie in Mooney -viskositeit te verminder deur ENB in hierdie verskillende polimere in te voer.
EPDM -rubber is amorf as die etileen/propeen -verhouding gelyk is en die verspreiding van die twee monomere in die polimeerketting ewekansig is. EPDM met 48% en 54% etileeninhoud kristalliseer nie by of bo kamertemperatuur nie. As die etileeninhoud 65%bereik, begin die etileenvolgordes in aantal en lengte toeneem en kan dit kristalle vorm, wat waargeneem word in die kristallisasiepieke op die DSC -kurwes rondom 40 ° C. Hoe groter die DSC -pieke, hoe groter is die kristalle wat vorm.
7.2 Benewens die effek van etileeninhoud op lae temperatuur -eienskappe wat later bespreek word, beïnvloed kristallietgrootte die gemak van vermenging en verwerking van verbindings wat kristalle bevat. Hoe groter die kristallietgrootte, hoe meer hitte en skuifwerk is in die mengfase nodig om die polimeer met die ander komponente volledig te meng. Die rou rubbersterkte van EPDM -verbindings neem toe met toenemende etileeninhoud. In verseëling formulerings waar die effek van etileeninhoud gemeet is, het 'n toename in etileeninhoud van 50% tot 68% tot 'n viervoudige toename in die sterkte van die rubber gelei. Die hardheid van die kamertemperatuur neem ook toe met toenemende etileeninhoud. Die oewer 'n Hardheid van die amorfe polimeer -kleefmiddel is 63 °, terwyl die oewer 'n hardheid van die polimeer met die hoogste etileeninhoud 79 ° is. Dit is te danke aan die toename in die etileenvolgorde, die toename in kristallisasie in die kleefmiddel en die ooreenstemmende toename in termoplastiese polimere.
7.3 As die hardheid by lae temperature gemeet word, in teenstelling met die polimere met 'n hoë etileeninhoud, toon die amorfe polimere minder verandering in die hardheid, terwyl die verandering in die hardheid van die hoër etileeninhoud nie 'n lineêre patroon toon nie en die hardheid hoog by kamertemperatuur bly, sodat die polimere wat die hoër etileeninhoud bevat, die hoogste hardheid by lae temperature het.
7.4 Kompressie -stel is grootliks afhanklik van die toetstemperatuur. As dit by 175 ° C getoets word, is daar geen verskil in kompressie tussen enige van die polimere nie (stel word beïnvloed deur die ontwerp van die verbinding en die keuse van die vulkanisasiestelsel). Na die smelt van die etileenkristalle vertoon die polimeer 'n amorfe vorm, en om die effek van die etileeninhoud te ondersoek, is toetse by 23 ° C gedoen. Polimere met 'n hoër etileeninhoud het duidelik hoër permanente vervorming (meer as twee keer soveel), en die effek van die etileeninhoud is selfs groter as dit by -20 ° C en -40 ° C getoets word. Polimere met meer as 60% etileeninhoud het 'n hoë permanente vervorming (> 80%); By -40 ° C het slegs die volledig amorfe polimere 'n lae permanente vervorming (17%).
7.5 Effek van etileeninhoud op die verharding van lae temperatuur vanaf Gehman -toetse. Gegewe 'n temperatuur, hoe hoër die hoek, hoe laer is die toename in styfheid (of toename in modulus). By lae temperature neem die styfheidsmodulus aansienlik toe met toenemende etileeninhoud. Vir amorfe polimere is die T2 -47 ° C, terwyl die hoogste etileeninhoud polimeer 'n T2 van slegs -16 ° C het.
7.6T Meting van die krimping van monsters Na die vries van verlenging, het die etileeninhoud 'n beduidende effek op die toetsmetode, wat weer soortgelyk is aan die Gehman -toets.
Dit is soortgelyk aan die Gehman -toets. Die krimping (%) van die verskillende polimere wissel as 'n funksie van temperatuur, met die amorfe polimere met die hoogste krimpherstel by lae temperature; Soos voorspel, word die herstel egter agteruitgegaan namate die etileeninhoud by 'n gegewe temperatuur toeneem.
Herstel versleg. Die waarde van TR10 wissel van -53 ° C vir amorfe polimere tot -28 ° C vir polimere met 'n hoë etileeninhoud.
7.7 CSR -siklus van drukspanning (CSR)
Siklus. Druk die verbindings saam, laat hulle 24 uur by 25 ° C ontspan en plaas dit dan in 'n siklus van temperature wat wissel van -20 ° C tot 110 ° C af en toe vir 24 uur. As dit vir die eerste keer saamgepers word, na die ewewigsperiode, het die kristallyne polimeer E 'n groter verlies aan spanning as die amorfe polimeer, en as dit tot -20 ° C verlaag word, neem die seëlkrag van die twee polimere af, terwyl die amorfe polimeer A 'n hoë retensie van spanning het (hoër F/F0). Die verhitting van die verbinding tot 110 ° C het sy seëlkrag herstel, en toe dit na -20 ° C teruggebring is, was die oorblywende seëlkrag van die kristallyne polimeer minder as 20% van sy waarde, wat oor die algemeen as te laag beskou word vir die meeste toepassings, met die amorfe polimeer wat meer as 50% van sy seëlaar behou het. Die volgende siklus het soortgelyke gevolgtrekkings gelewer. Dit is duidelik dat amorfe polimere beter is vir die verseëling van toepassings waar hoë en lae temperatuurprestasie benodig word.
8. Effek van diolfininhoud
Om die onversadigde punt te voorsien wat benodig word vir vulkanisasie, word nie-gekonjugeerde diolefiene soos ENB, HX en DCPD by etileenpropyleenpolimere gevoeg. Een dubbele binding reageer in die polimeermatriks, terwyl die tweede optree as 'n aanvulling op die gepolimeriseerde molekulêre ketting en bied die vulkanisasiepunt vir swaelgeel vulkanisasie. Die effek van ENB is in die voorruit (reën) staafprofiele geëvalueer. Polimere wat 2%, 6% en 8% ENB bevat, is vergelyk. Die toevoeging van ENB het 'n beduidende uitwerking op die vulkanisasie -eienskappe en kruisverbindingsdigtheid gehad. Modulus het toegeneem terwyl verlenging aansienlik afgeneem het. Die hardheid het toegeneem en die kompressie het verbeter tydens temperatuurstygings. Namate die ENB -inhoud toeneem, word die verkooltyd korter.
ENB is 'n amorfe materiaal, en as dit by die polimeer-ruggraat gevoeg word, ontwrig dit die kristallisasie van die etileengedeelte van die polimeer, sodat polimere met dieselfde etileeninhoud verkry kan word, en die hoër inhoud van ENB die lae-temperatuur-eienskappe verbeter. By kamertemperatuur verbeter die hoër ENB -inhoud die kompressieset effens as gevolg van die verbeterde kruisverbindingsdigtheid. By lae temperature is die kompressie -stel van die polimere met 'n hoër ENB -inhoud egter aansienlik beter as dié van die polimere met 2% ENB -inhoud. Die effek van ENB-inhoud op brosheidstemperatuur, die terugtrekking van temperatuur en Gehman se toets het geen noemenswaardige verskil in brosheidstemperatuur tussen polimere in die algemeen getoon nie, en vir die Gehman-toets en die TR-toets het elke polimeer 'n verbetering getoon in lae-temperatuur-eienskappe met toenemende ENB-inhoud.
9. Effek van Mooney -viskositeit op lae temperatuur eienskappe
Dit is algemeen bekend dat Mooney -viskositeit (molekulêre massa) 'n beduidende uitwerking op die verwerkingsgedrag van elastomere het. In extrusie- en vormtoepassings in extrusie- en vormtoepassings, is dit belangrik om 'n verbinding met 'n geskikte Mooney -viskositeitswaarde te kies. Met behulp van dieselfde formulering wat gebruik is om die effek van die derde monomeer, ENB, op lae-temperatuur-eienskappe te ondersoek om Mooney-viskositeit te ondersoek, is polimere met Mooney-viskositeite van 30, 60 en 80 vergelyk, en die Mooney-viskositeit van die verbindings het toegeneem namate die Moony-viskositeit van die gebruikte polimere toegeneem het. Treksterkte, modulus en rou rubbersterkte het toegeneem met toenemende Mooney -viskositeit. Die effek van Mooney -viskositeit op die lae temperatuur -eienskappe van EPDM was nie beduidend nie. Die kompressie permanente vervorming by kamertemperatuur, -20 ° C en -40 ° C neem egter toe met toenemende molekulêre massa. Die kompressie wat by kamertemperatuur gestel is, -20 ° C en -40 ° C het egter nie beduidend verander met toenemende molekulêre massa nie, terwyl die kompressie wat by verhoogde temperature (175 ° C) gestel is, 'n paar veranderinge getoon het vir die hoër Mooney -viskositeite van die EPDM -kleefmiddels.
10. Gevolgtrekking
Die etileen- en diolfieninhoud het 'n beduidende effek op die werkverrigting van EPDM -elastomere in lae temperatuurtoepassings, met polimere met 'n lae etileeninhoud wat goed presteer en polimere met 'n hoë diolininhoud wat verbeter word as gevolg van die ontwrigte kristallisasie van die etileengedeelte van die polimeer. Lae etileeninhoud polimere moet gebruik word wanneer lae temperatuurprestasie 'n beperking is.
