Termoplastiklərdən fərqli olaraq, elastomerlər adətən geniş temperatur diapazonunda və şüşə keçid temperaturundan (Tg) əhəmiyyətli dərəcədə yuxarı istifadə olunur. Elastomerlərin termoplastiklərə nisbətən üstünlükləri onların dartılma vəziyyətindən (yüksək elastiklik) demək olar ki, tam bərpa olunma qabiliyyəti, həmçinin ümumiləşdirilmiş elastiklik, aşağı sərtlik və aşağı modul xüsusiyyətləridir. Elastomerlər otaq temperaturundan aşağı istifadə edildikdə, sərtliyin artması, modulun artması və elastikliyin azalması göstərilir. Elastomerlər otaq temperaturundan aşağı istifadə edildikdə, sərtliyin artması, modulun artması, elastikliyin azalması (aşağı gərginlik) və sıxılma setinin artması tendensiyası var. Elastomerlə bağlı problemdən asılı olaraq eyni vaxtda iki hadisə baş verə bilər - şüşə sərtləşməsi və qismən kristallaşma - CR, EPDM, NR kristallaşma nümayiş etdirən elastomerlərin bəzi nümunələridir.
1. Aşağı temperatur sınaqlarına baxış
Polimerin aşağı temperaturda xassələrini xarakterizə etmək üçün uzun illərdir kövrəklik, sıxılma daimi deformasiya, geri çəkilmə, sərtləşmə və kriogen sərtləşmədən istifadə edilmişdir. Kompressiv gərginliyin relaksasiyası nisbətən yenidir və müxtəlif ekoloji şəraitdə müəyyən müddət ərzində materialın sızdırmazlıq gücünün müəyyən edilməsinə yönəlib.
2. Kövrəklik temperaturu
ASTM D 2137 kövrəklik temperaturunu müəyyən təsir şəraitində vulkanlaşdırılmış kauçukun qırılma və ya qırılma göstərməyəcəyi ən aşağı temperatur kimi müəyyən edir. Əvvəlcədən müəyyən edilmiş formada olan beş rezin nümunəsi hazırlanır, kameraya və ya maye mühitə yerləşdirilir, 3±0,5 dəqiqə müəyyən edilmiş temperatura məruz qalır və sonra 2,0±0,2m/s təsir sürəti verilir. Nümunələr çıxarılır və zərbə və ya qırılma testinə məruz qalır. Nümunə çıxarılır və zədələnmədən zərbə və ya qırılma üçün sınaqdan keçirilir. Test kövrəklik temperaturuna qədər təkrarlandı - heç bir qırıq tapılmayan ən aşağı temperatur 1 ° C-yə çox yaxın idi.
3. Aşağı temperaturda sıxılma dəsti və aşağı temperaturda sərtləşmə
Aşağı temperaturda sıxılma dəsti üçün sınaq proseduru standart sıxılma dəsti ilə çox yaxındır, istisna olmaqla, temperatur quru buz, maye azot və ya mexaniki üsullar kimi bəzi enerji üsulu ilə idarə olunur və dəyər əvvəlcədən təyin edilmiş temperaturdan ± 1°C daxilindədir. Armaturdan bərpa edildikdən sonra nümunə də əvvəlcədən təyin edilmiş aşağı temperaturda yerləşdirilir və diametri 29 mm və qalınlığı 12,5 mm-ə qədər qəliblənir. Aşağı temperaturda sıxılma dəsti sözügedən birləşmənin tətbiqlərinin möhürlənməsi üçün dolayı üsuldur. Kompressiv stressin rahatlaşdırılması birbaşa üsuldur və daha sonra müzakirə olunacaq. Aşağı temperaturda sərtləşmə də adətən vulkanlaşdırılmış sıxılma dəsti nümunəsi (29mm x 12.5mm) istifadə edərək müəyyən edilir, lakin sıxılma dəsti ilə eyni olan aşağı temperatur nəzarətində yenidən sınaqdan keçirilir və sonra yenidən onların təyin olunmuş temperaturu ilə eyni temperaturda. Sərtləşmə və aşağı temperaturda sıxılma dəsti birbaşa soyutmadan, həm də polimerin kristallaşmaya meylindən təsirlənir, kristallaşma sürəti temperaturdan asılıdır, məsələn, CR -10 ° C ətrafında ən sürətli kristallaşır və daha sonra aşağı temperaturda azalır, əsasən polimer zəncirinin seqmentlərinin hərəkətsizliyi səbəbindən azalır.
4. Gehman Aşağı Temperatur Sərtləşdirmə
ASTM D 1053 aşağı temperaturda sərtləşdirmə üsulunu aşağıdakı kimi təsvir edir: bir sıra elastik polimer nümunələri məlum burulma sabiti olan naqillərə sabit şəkildə bərkidilir və telin digər ucu telin bükülməsinə icazə verə bilən burulma başlığına bərkidilir. Nümunələr normaldan aşağı müəyyən temperaturda istilik daşıyıcısına batırılır, bu zaman burulma başlığı 180° bükülür və sonra nümunələr nümunənin elastikliyi və sərtliyinin tərsinə asılı olan bir miqdar (180°-dən az) bükülür. Sonra nümunənin bükülmə miqdarını, burulma bucağını və rezin materialın sərtliyini təyin etmək üçün goniometrin miqdarından istifadə edin. Bu nöqtədə sistemin temperaturu tədricən artırılır və temperatura qarşı burulma bucağının qrafiki alınır. Modulun T2, T10 və T100-ə çatdığı temperaturlar adətən otaq temperaturunda modul dəyərinə bərabər olaraq qeydə alınır.
5. Aşağı Temperaturun Geri çəkilməsi (TR Testi)
Aşağı temperatur təsirlərini müəyyən etmək üçün sıxılma gərginliyi ilə müəyyən edilən sıxılma daimi deformasiyası və sıxılma gərginliyinin azaldılması istifadə edildikdə, TR testi nümunənin dartma vəziyyətində qabiliyyətini qiymətləndirmək üçün istifadə olunur. Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, NR və PVC kimi bir çox polimer aşağı temperaturda kristallaşacaq, lakin uzanma da kristallaşa bilər ki, bu da aşağı temperatur xüsusiyyətlərinə baxarkən əlavə amillərə səbəb olur. Egzoz dayandırılması kimi qiymətləndirmə tətbiqləri üçün gərginlik altında TR çox uyğundur və tez-tez istifadə olunur. Bu sınaqda nümunə uzadılır (çox vaxt 50% və ya 100%) və uzanmış vəziyyətdə dondurulur. Nümunə buraxılır, bu zaman nümunənin bərpasını ölçmək üçün temperatur müəyyən olunmuş sürətlə qaldırılır, büzülmənin uzunluğu ölçülür və uzanma qeydə alınır. Nümunənin 10%, 30%, 50% və 70% daraldığı temperaturlar adətən TR10, TR30, TR50 və TR70 kimi qeyd olunur. TR10 kövrəklik temperaturu ilə əlaqədardır; TR70 aşağı temperaturda sıxılma zamanı nümunənin daimi deformasiyasına aiddir; və TR10 və TR70 arasındakı fərq nümunənin kristallaşmasını ölçmək üçün istifadə olunur (fərq nə qədər böyükdürsə, kristallaşmaya meyl bir o qədər yüksəkdir).
6 . Aşağı Temperatur Kompressiv Stress Relaxasiyası (CSR)
CSR testi sızdırmazlıq materiallarının performansı və ömrü ilə bağlı proqnozlar vermək üçün istifadə edilə bilər. Elastomer birləşməyə daimi deformasiya verildikdə, birləşmiş qüvvə yaranır və materialın bu qüvvəni müəyyən ətraf mühit diapazonunda saxlamaq qabiliyyəti onun möhürlənmə qabiliyyətini ölçür. Həm fiziki, həm də kimyəvi mexanizmlər stresin rahatlaşmasına kömək edir, vaxt və temperatura əsaslanaraq, bir amil üstünlük təşkil edəcək, fiziki relaksasiya aşağı temperaturda, müəyyən bir gərginlikdən dərhal sonra müşahidə olunur ki, bu da zəncirin yenidən qurulmasına və rezin doldurucu və doldurucu-doldurucu səthlərin dəyişməsinə gətirib çıxarır və gərginliyin aradan qaldırılması sisteminin relaksasiyası geri çevrilir. Daha yüksək temperaturda fiziki proseslər artıq kiçik olduqda və kimyəvi relaksasiya geri dönməz olduqda, zəncirin qırılmasına və çarpaz birləşmə reaksiyalarına səbəb olan kimyəvi tərkib relaksasiya sürətini təyin edir. Temperaturun dəyişməsi və ya temperaturun qəfil artması elastomerlərdə gərginliyin azalmasına təsir göstərə bilər. CSR testi zamanı sınaq nümunəsi yerləşdirilir
CSR testi zamanı sınaq nümunəsi yüksək temperaturlara məruz qaldıqda gərginliyin azalması artır. Sınaq zamanı stressin azalması baş verərsə, ilk növbədə əlavə istirahətin miqdarı artır və ilk dövr ərzində maksimum dəyərə malikdir. Dartma qabiliyyətinə malik böyük sınaq parçasında conta nümunələrini (xarici diametri 19 mm, daxili diametri 15 mm) istehsal etmək üçün elastik armatur ilə nümunəyə otaq temperaturu qalınlığı 25%, 25 ℃ temperaturda isə ətraf mühitin sınaq kamerasına sıxılacaq, temperatur 25 ℃ temperaturda 24 saat saxlanılacaq və sonra -2 ℃ 2 saat aşağı salınacaq. 24 saat -20 ~ 110 ℃ dövrü arasında növbəti temperatur, sınaq temperaturunda bütün sınaq müddəti, sınaq temperaturu, davamlı qüvvə təyini. Qüvvənin ölçülməsi sınaq temperaturunda sınaq müddəti ərzində davamlı olaraq aparılır.
7. Etilen tərkibinin təsiri
7.1 Etilen tərkibi EPDM polimerlərinin aşağı temperatur göstəricilərinə ən çox təsir edir. Tərkibində 48%-dən 72%-ə qədər etilen olan polimerlər yüksək keyfiyyətli sızdırmazlıq formulaları altında qiymətləndirilmişdir. Hamısı bu müxtəlif polimerlərdə ENB tətbiq etməklə mooney özlülüyündəki dəyişikliyi azaltmaq məqsədi daşıyır.
Etilen/propilen nisbəti bərabərdirsə və polimer zəncirində iki monomerin paylanması təsadüfi olarsa, EPDM kauçuku amorfdur. 48% və 54% etilen tərkibli EPDM otaq temperaturunda və ya ondan yuxarıda kristallaşmır. Etilen tərkibi 65%-ə çatdıqda, etilen ardıcıllıqları say və uzunluqda artmağa başlayır və kristallar əmələ gətirə bilər ki, bu da 40°C ətrafında DSC əyrilərində kristallaşma zirvələrində müşahidə olunur. DSC zirvələri nə qədər böyükdürsə, əmələ gələn kristallar bir o qədər böyük olur.
7.2 Etilen tərkibinin daha sonra müzakirə olunan aşağı temperatur xüsusiyyətlərinə təsirinə əlavə olaraq, kristallitin ölçüsü kristalları ehtiva edən birləşmələrin qarışdırılması və emalının asanlığına təsir göstərir. Kristallit ölçüsü nə qədər böyük olarsa, polimerin digər komponentlərlə tam qarışması üçün qarışdırma mərhələsində bir o qədər çox istilik və kəsmə işi tələb olunur. EPDM birləşmələrinin xam rezin gücü etilen miqdarının artması ilə artır. Etilen tərkibinin təsirinin ölçüldüyü möhürləyici formulalarda etilenin tərkibindəki 50%-dən 68%-ə qədər artım rezin möhkəmliyinin ən azı dörd dəfə artması ilə nəticələndi. Otaq temperaturunda sərtlik etilen miqdarının artması ilə də artır. Amorf polimer yapışdırıcının Shore A sərtliyi 63°, ən yüksək etilen tərkibli polimerin Shore A sərtliyi isə 79°-dir. Bu, etilen ardıcıllığının artması, yapışdırıcıda kristallaşmanın artması və müvafiq olaraq termoplastik polimerlərin artması ilə əlaqədardır.
7.3 Sərtlik aşağı temperaturda ölçüldükdə, tərkibində yüksək etilen olan polimerlərdən fərqli olaraq, amorf polimerlər sərtlikdə daha az dəyişiklik göstərir, halbuki daha yüksək etilen tərkibinin sərtliyindəki dəyişiklik xətti şəkil göstərmir və sərtlik otaq temperaturunda yüksək olaraq qalır, beləliklə tərkibində daha yüksək etilen olan polimerlər ən yüksək temperaturda aşağı sərtliyə malik olmağa davam edir.
7.4 Sıxılma dəsti əsasən sınaq temperaturundan asılıdır. 175°C-də sınaqdan keçirilərsə, polimerlərin heç biri arasında sıxılma dəstində heç bir fərq yoxdur (dəstəyə birləşmənin dizaynı və vulkanizasiya sisteminin seçimi təsir edir). Etilen kristallarının əriməsindən sonra polimer amorf forma nümayiş etdirir və etilen tərkibinin təsirini yoxlamaq üçün 23°C temperaturda sınaqlar aparılmışdır. Daha yüksək etilen tərkibli polimerlər açıq şəkildə daha yüksək qalıcı deformasiyaya malikdirlər (iki dəfədən çox) və etilen tərkibinin təsiri -20°C və -40°C-də sınaqdan keçirildikdə daha da böyük olur. Tərkibində 60%-dən çox etilen olan polimerlər yüksək daimi deformasiyaya malikdir (>80%); -40°C-də yalnız tam amorf polimerlər aşağı daimi deformasiyaya malikdirlər (17%).
7.5 Etilen Tərkibinin Gehman Testlərindən Aşağı Temperatur Sərtləşməsinə Təsiri. Bir temperatur nəzərə alınmaqla, künc nə qədər yüksəkdirsə, sərtliyin artması (və ya modulun artması) o qədər aşağı olur. Aşağı temperaturda, etilen miqdarının artması ilə sərtlik modulu əhəmiyyətli dərəcədə artır. Amorf polimerlər üçün T2 -47°C, ən yüksək etilen tərkibli polimer isə yalnız -16°C T2-yə malikdir.
7.6TR Uzadılmış dondurmadan sonra nümunələrin büzülmə bərpasının ölçülməsi, etilen tərkibinin yenidən Gehman testinə bənzəyən sınaq metoduna əhəmiyyətli dərəcədə təsiri var.
Bu Gehman testinə bənzəyir. Müxtəlif polimerlərin büzülməsi (%) temperaturdan asılı olaraq dəyişir, amorf polimerlər aşağı temperaturda ən yüksək büzülmə bərpasına malikdir; lakin proqnozlaşdırıldığı kimi, verilmiş temperaturda etilen miqdarı artdıqca bərpa pisləşir.
bərpası pisləşir. TR10 dəyəri amorf polimerlər üçün -53°C-dən yüksək etilen tərkibli polimerlər üçün -28°C-yə qədər dəyişir.
7.7 Kompressiv gərginliyin relaksasiyası (CSR) dövrü
Velosiped. Qarışıqları sıxın, 24 saat ərzində 25°C-də rahatlamağa icazə verin və sonra onları 24 saat ərzində fasilələrlə -20°C ilə 110°C arasında dəyişən temperatur dövrünə qoyun. İlk dəfə sıxıldıqda, tarazlıq dövründən sonra kristal polimer E amorf polimerdən daha yüksək gərginlik itkisinə malikdir və -20°C-ə endirildikdə iki polimerin möhürləmə qüvvəsi azalır, amorf polimer A isə gərginliyin yüksək saxlanmasına malikdir (daha yüksək F/F0). Qarışıqın 110°C-yə qızdırılması onun möhürləmə qüvvəsini bərpa etdi və yenidən -20°C-yə endirildikdə, kristal polimerin qalan möhürləmə qüvvəsi dəyərinin 20%-dən az idi, bu, bir qayda olaraq, əksər tətbiqlər üçün çox aşağı hesab olunur, amorf polimer öz sızdırmazlıq gücünün 50%-dən çoxunu saxlayır, amorf polimer isə yenidən amorf polimerdən daha yüksək bərpaedici qüvvəyə malikdir. Növbəti dövrə də oxşar nəticələr verdi. Aydındır ki, amorf polimerlər yüksək və aşağı temperatur performansının tələb olunduğu yerlərdə sızdırmazlıq tətbiqləri üçün üstündür.
8. Diolefin tərkibinin təsiri
Vulkanizasiya üçün lazım olan doymamış nöqtəni təmin etmək üçün etilen propilen polimerlərinə ENB, HX və DCPD kimi birləşməyən diolefinlər əlavə edilir. Bir qoşa bağ polimer matrisində reaksiya verir, ikincisi isə polimerləşmiş molekulyar zəncirinin tamamlayıcısı kimi çıxış edir və kükürd sarısının vulkanizasiyası üçün vulkanizasiya nöqtəsini təmin edir. ENB-nin təsiri ön şüşə (yağış) bar profillərində qiymətləndirilmişdir. Tərkibində 2%, 6% və 8% ENB olan polimerlər müqayisə edilmişdir. ENB-nin əlavə edilməsi vulkanizasiya xüsusiyyətlərinə və çarpaz əlaqə sıxlığına əhəmiyyətli təsir göstərmişdir. Modul artdı, uzanma isə əhəmiyyətli dərəcədə azaldı. Temperaturun yüksəlməsi zamanı sərtlik artdı və sıxılma dəsti yaxşılaşdı. ENB tərkibi artdıqca yanma müddəti qısalır.
ENB amorf materialdır və polimer onurğasına əlavə olunduqda polimerin etilen hissəsinin kristallaşmasını pozur, beləliklə eyni etilen tərkibli polimerlər alına bilər və ENB-nin yüksək tərkibi aşağı temperatur xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırır. Otaq temperaturunda daha yüksək ENB tərkibi təkmilləşdirilmiş çarpaz keçid sıxlığına görə sıxılma dəstini bir qədər yaxşılaşdırır. Bununla belə, aşağı temperaturda daha yüksək ENB tərkibli polimerlərin sıxılma dəsti 2% ENB tərkibli polimerlərdən əhəmiyyətli dərəcədə yaxşıdır. ENB tərkibinin kövrəklik temperaturuna, temperaturun geri çəkilməsinə və Gehman sınağına təsiri ümumiyyətlə polimerlər arasında kövrəklik temperaturunda əhəmiyyətli fərq göstərməmişdir və Gehman testi və TR testi üçün hər bir polimer ENB tərkibinin artması ilə aşağı temperatur xüsusiyyətlərində yaxşılaşma göstərmişdir.
9. Mooney Özlülüyünün Aşağı Temperatur Xüsusiyyətlərinə Təsiri
Məlumdur ki, mooney viskozitesi (molekulyar kütlə) elastomerlərin emal davranışına əhəmiyyətli təsir göstərir. Ekstruziya və qəlibləmə tətbiqlərində Ekstruziya və qəlibləmə tətbiqlərində uyğun Mooney özlülük dəyərinə malik birləşmənin seçilməsi vacibdir. Mooney özlülüyünü yoxlamaq üçün üçüncü monomerin, ENB-nin aşağı temperatur xüsusiyyətlərinə təsirini araşdırmaq üçün istifadə edilən eyni formuladan istifadə edərək, Mooney özlülükləri 30, 60 və 80 olan polimerlər müqayisə edildi və istifadə edilən polimerlərin Mooney özlülüyünün artması ilə birləşmələrin Mooney özlülüyü artdı. Mooney özlülüyünün artması ilə dartılma gücü, modul və xam rezin gücü artdı. Mooney özlülüyünün EPDM-in aşağı temperatur xüsusiyyətlərinə təsiri əhəmiyyətli deyildi. Bununla belə, otaq temperaturunda -20 ° C və -40 ° C-də sıxılma daimi deformasiyası artan molekulyar kütlə ilə artır. Bununla belə, otaq temperaturunda -20°C və -40°C-də müəyyən edilmiş sıxılma molekulyar kütlənin artması ilə əhəmiyyətli dərəcədə dəyişmədi, halbuki yüksək temperaturda (175°C) sıxılma EPDM yapışdırıcılarının daha yüksək mooney özlülükləri üçün müəyyən dəyişikliklər göstərdi.
10. Nəticə
Etilen və diolefin tərkibi aşağı temperatur tətbiqlərində EPDM elastomerlərinin performansına əhəmiyyətli təsir göstərir, aşağı etilen tərkibli polimerlər yaxşı işləyir və polimerin etilen hissəsinin pozulmuş kristallaşması səbəbindən yüksək diolefin tərkibli polimerlər yaxşılaşır. Aşağı temperatur performansı məhdudiyyət olduqda aşağı etilen tərkibli polimerlərdən istifadə edilməlidir.
