Za razliku od termoplastike, elastomeri se obično koriste u širokom rasponu temperatura i značajno iznad njihove temperature prijelaza stakla (TG). Prednosti elastomera zbog termoplastike su njihova sposobnost da se gotovo potpuno oporave iz zatezne države (visoke elastičnosti), kao i njihove generalizirane elastičnosti, male tvrdoće i nekretnine niskog modula. Kad se elastomeri koriste ispod sobne temperature, oni pokazuju povećanje tvrdoće, povećanju modula i smanjenje elastičnosti. Kad se elastomeri koriste ispod sobne temperature, postoji tendencija za povećanje tvrdoće, modul za povećanje, elastičnost za smanjenje (nisko zatezanje) i kompresije postavljene za povećanje. Ovisno o problemu s elastomerom, mogu se istovremeno pojaviti dvije pojave - otvrdnjavanje stakla i djelomična kristalizacija - CR, EPDM, NR su neki primjeri elastomera koji pokazuju kristalizaciju.
1. Pregled testiranja niskog temperature
BITLESTION, kompresion trajna deformacija, povlačenje, očvršćivanje i kriogeno stvrdnjavanje korištene su dugi niz godina kako bi se okarakterizirali polimerna svojstva na niskim temperaturama. Opuštanje kompresivnog stresa relativno je novo i fokusira se na određivanje sile brtve materijala u određenom vremenskom periodu u različitim uvjetima okoliša.
2. Temperatura bake
ASTM D 2137 definira temperaturu u bašne temperaturi kao najnižu temperaturu na kojoj vulkanizirana guma neće pokazati lom ili rupturu pod određenim uvjetima utjecaja. Pripremljeno je pet gumena uzoraka unaprijed određenog oblika, postavljene u komoru ili tekući medij, podvrgnuti se na postavljenu temperaturu za 3 ± 0,5 min, a zatim je data udarna brzina od 2,0 ± 0,2m / s. Uzorci se uklanjaju i podvrgnute testu udarca ili puknuća. Uzorak se uklanja i testira na udar ili lom, a sve bez oštećenja. Test se ponavljao do temperature rijetkosti - najniža temperatura na kojoj nije pronađen nijedan lom, bio je vrlo blizu 1 ° C.
3. Kompresioni set niskog temperature i očvršćivanje niskog temperature
Postupak ispitivanja za kompresion niskog temperature vrlo je blizu za standardni kompresijski set, osim što temperatura kontrolira nekom energetskom metodom, poput suvog leda, tečnog dušika ili mehaničkih metoda, a vrijednost je unutar ± 1 ° C na prethodno podešenu temperaturu. Nakon oporavka iz učvršćenja, uzorak se nalazi i na unaprijed postavljenu nisku temperaturu i oblikovanu promjeru 29 mm i debljinu 12,5 mm. Kompresioni set niskog temperature je indirektna metoda za brtvljenje primjena u pitanju. Opuštanje kompresivnog stresa je direktna metoda i raspravljat će se kasnije. Otvrdnjavanje niskog temperature obično se određuje i vulkaniziranom kompresijom kompresijom (29mm x 12,5 mm), ali ponovno testirano na niskoj kontroli temperature, što je isto kao i za kompresiju, a zatim ponovo na istoj temperaturi kao njihovu postavljenu temperaturu. Otvrdnjavanje i kompresijski skup niskog temperature su izravno pogođeni hlađenjem, ali i tendencijom polimera da se kristalizira, a zatim kristalizaciju ovisi o temperaturi, npr. CR-u, a zatim se smanjuje na nižim temperaturama, uglavnom zbog nepokretnosti segmenata polimernog lanca (molekularne lance zamrzavanje prije preuređenja).
4. GEHMAN OVRŠENJE NISKOG TEMETETNOG temperature
ASTM D 1053 opisuje način otvrdnjavanja niskog temperature: niz elastičnih polimernih uzoraka čvrsto je pričvršćena na žicu sa poznatom torzijnom konstantom, a drugi kraj žice pričvršćen je na torzijsku glavu koja može omogućiti da se žičana učvršćuje. Uzorci su uronjeni u medij za prijenos topline na određenoj temperaturi ispod normalne, u koje vrijeme je torzijska glava uvijena za 180 °, a zatim su uzorci upleteni za iznos (manji od 180 °) koji ovisi o obrnutoj fleksibilnosti i krutosti uzorka. Zatim upotrijebite količinu goniometra da biste odredili količinu uzoraka uzoraka, ugla za uvijanje i tvrdoću gumenog materijala. Temperatura sustava se postepeno povećava u ovom trenutku, a dobiven je zaplet ugaonog uvijanja od temperature. Temperature na kojima modul doseže T2, T10, a T100 se obično bilježe kao jednak vrijednosti modula na sobnoj temperaturi.
5. Malo povlačenje temperature (TR test)
TR test se koristi za procjenu sposobnosti uzorka u zateznom stanju prilikom kompresivne trajne deformacije i kompresivnog stresa opuštanje određene kompresivnim stresom koriste se za određivanje efekata niskog temperature. Kao što je prethodno pokriveno, mnogi polimeri poput NR-a i PVC-a kristalirat će se na niskim temperaturama, ali istezanje se također može kristalizirati, što dovodi do dodatnih faktora prilikom gledanja na nekretnine. Za evaluacijske aplikacije kao što su ispušna suspenzija, TR pod napetošću je vrlo prikladno i često korišteno. U ovom testu, uzorak je izdužen (često za 50% ili 100%) i zamrznut u izduženom stanju. Uzorak je pušten, u koje vrijeme se temperatura podiže po odlučnoj stopi za mjerenje oporavka uzorka, mjeri se duljina skupljanja i zabilježeno je izduženje. Temperature na kojima se uzorak smanjuje za 10%, 30%, 50%, a 70% se obično bilježe kao TR10, TR30, TR50 i TR70. TR10 se odnosi na temperaturu urdene; TR70 se odnosi na trajnu deformaciju uzorka u kompresiji niskog temperature; A razlika između TR10 i TR70 koristi se za mjerenje kristalizacije uzorka (veća je razlika, što je veća tendencija kristalizacije).
6. Opuštanje kompresivnog napona niske temperature (CSR)
CSR test može se koristiti za predviđanja o performansama i životu brtvenih materijala. Kada se elastomerni spoj s obzirom na stalnu deformaciju, stvara se kombinirana sila, a sposobnost materijala za održavanje ove sile u određenom rasponu okoliša mjeri njegovu sposobnost zaptivanja. I fizički i hemijski mehanizmi doprinose oslobađanju od stres, na osnovu vremena i temperature, na niskim temperaturama se primjećuje fizički opuštanje, odmah nakon određenog stresa i promjene gumenog punjenja i punila za punjenje i opuštanje sustava za uklanjanje stresa je reverzibilno. Na višim temperaturama, kemijski sastav određuje brzinu opuštanja, kada su fizički procesi već mali i hemijsko opuštanje je nepovratno, što dovodi do prijenosa lanca i unakrsne reakcije. Temperaturna bicikla ili nagli porast temperature mogu imati uticaj na opuštanje stresa u elastomerima. Tokom CSR testa postavlja se testni uzorak
Tijekom testiranja DOP-a, opuštanje na stres se povećava kada je test uzorak podvrgnut povišenim temperaturama. Ako se na testu pojavi relaksanje stresa, iznos dodatnog opuštanja prvo se povećava i ima maksimalnu vrijednost tokom prvog ciklusa. U zateznom velikom testnom komadu koji proizvodi uzorke brtve (19 mm Vanjski prečnik od 15 mm), sa elastičnim učvršćenjem, u uzorku se na rasporedu na raspolaganju temperaturu u iznosu od 25%, a zatim do -20 ℃, nakon čega slijedi sljedeći temperaturi između -20 ~ 110 ℃ ciklus od 24h, cijeli test Vrijeme na testnoj temperaturi, temperaturu ispitivanja, određivanje kontinuirane sile. Mjerenje sile vrši se kontinuirano tokom cijelog vremena ispitivanja na testnoj temperaturi.
7. Uticaj etilenskog sadržaja
7.1 Sadržaj etilena ima najveći utjecaj na performanse niske temperature EPDM polimera. Polimeri sa sadržajem etilena u rasponu od 48% na 72% ocijenjeni su visokokvalitetnim formulacijama zaptivanja. Svi imaju za cilj smanjiti varijaciju u viskoznosti MOoney uvođenjem ENB-a u ovim različitim polimerima.
EPDM guma je amorfna ako je omjer etilena / propilena jednak i raspodjela dva monomera u polimernom lancu je nasumična. EPDM sa 48% i 54% etilen sadržaja ne kristalizira se na sobnoj temperaturi. Kad sadržaj etilena dosegne 65%, etilenski sekvenci počinju povećavati broju i dužinu i mogu formirati kristale, koje se primijećuju u vrhovima kristalizacije na DSC krivuljama oko 40 ° C. Što je veći DSC vrhovi, veći su kristali koji formiraju.
7.2 Pored efekta etilenskog sadržaja na nekretninama sa niskim temperaturama razgovarano kasnije, Kristalna veličina utiče na jednostavnost miješanja i obrade spojeva koji sadrže kristale. Veća je kristalna veličina, u fazi miješanja potreban je više topline i smicanja da bi se polimer u potpunosti uklopili s ostalim komponentama. Jačina sirove gume EPDM spojeva povećava se s povećanjem sadržaja etilena. U brtvljenju formulacijama gdje se mjeri učinak etilenskog sadržaja, povećanje sadržaja etilena sa 50% na 68% rezultirao je barem četverostrukim povećanjem čvrstoće gume. Tvrdoća temperature u sobi se takođe povećava sa sve većim sadržajem etilena. SHORE Čvrstoća amorfnog polimernog ljepila je 63 °, dok je obala tvrdoća polimera s najvišim etilenskim sadržajem 79 °. To je zbog povećanja etilenskog sekvence, povećanja kristalizacije u ljepilu i odgovarajući porast termoplastičnih polimera.
7.3 Kada se tvrdoća mjeri na niskim temperaturama, za razliku od polimera sa visokim etilenskom sadržajem, a amorfni polimeri pokazuju manje promjene u tvrdoći, a tvrdoća ostaje visoka na sobnoj temperaturi, tako da na sobnoj temperaturi, tako da na sobnoj temperaturi, tako da na sobnoj temperaturi, tako da na sobnoj temperaturi i dalje imaju najveću tvrdoću na niskim temperaturama.
7.4 Kompresioni skup u velikoj mjeri ovisi o testnoj temperaturi. Ako se testira na 175 ° C, ne postoji razlika u kompresiji između bilo kojeg od polimera (postavljenih utječe na dizajn spoja i izbor vulkanizacijskog sustava). Nakon topljenja etilenskih kristala, polimer pokazuje amorfni oblik, a kako bi se ispitao učinak sadržaja etilena, testovi su izvršeni na 23 ° C. Polimeri s većim sadržajem etilena jasno imaju veću trajnu deformaciju (više nego dvostruko više), a efekt sadržaja etilena još je veći kada se testira na -20 ° C i -40 ° C i -40 ° C. Polimeri s više od 60% etilenskog sadržaja imaju visoku trajnu deformaciju (> 80%); Na -40 ° C, samo potpuno amorfni polimeri imaju malu trajnu deformaciju (17%).
7.5 Uticaj etilenskog sadržaja na nisko kaljenju temperature iz Gehman testova. S obzirom na temperaturu, veći ugao, niži porast krutosti (ili povećanja modula). Na niskim temperaturama, modul krutosti značajno se povećava sa povećanjem etilenskih sadržaja. Za amorfne polimere T2 iznosi -47 ° C, dok najveći polimer sadržaja etilene ima T2 od samo -16 ° C.
7.6tr Mjerenje poravnanja uzoraka nakon proširenja zamrzavanje, etilen sadržaj ima značajan utjecaj na metodu ispitivanja, što je opet slično gehman testu.
To je slično gehman testu. Skupljanje (%) različitih polimera varira kao funkcija temperature, a amorfni polimeri imaju najveći oporavak skupljanja na niskim temperaturama; Međutim, kao što je predviđeno, oporavak se pogoršava jer se sadržaj etilena povećava na određenoj temperaturi.
Oporavak se pogoršava. Vrijednost TR10 varira od -53 ° C za amorfne polimere do -28 ° C za polimere sa visokim etilenskom sadržajem.
7.7 Ciklus opuštanja kompresivnog stresa (CSR)
Ciklus. Stisnite spojeve, dozvolite im da se opuste na 25 ° C za 24 sata, a zatim ih stavite u ciklus temperature u rasponu od -20 ° C do 110 ° C povremeno za 24 sata. Kada se prvi put komprimira, nakon perioda ravnoteže, kristalni polimer E ima veći gubitak stresa od amorfnog polimera, a kada se spušta na -20 ° C, sila za brtvljenje dva polimera smanjuje se, dok amorfni polimer A ima visoku zadržavanje stresa (viši f / f0). Grijanje spoj na 110 ° C vratilo je svoju silu za brtvljenje, a kada se donosi do -20 ° C, preostala sila za brtvljenje kristalnog polimera bila je manja od amorfnog polimera, a amorfna polimera, a amorfna polimera ponovo ima veći oporavak od kristalnog polimera. Sljedeći ciklus dao je slične zaključke. Jasno je da su amorfni polimeri superiorni za brtvljenje aplikacija u kojima su potrebna visoka i niska temperatura.
8. Uticaj Diolfina sadržaja
Da bi se osigurala nezasićena točka potrebna za vulkanizaciju, ne-konjugirani diolefini poput ENB-a, HX i DCPD dodaju se u polimere etilena propilena. Jedna dvostruka obveznica reagira u polimerskoj matrici, dok druga djeluje kao nadopuna polimeriziranog molekularnog lanca i pruža vulkanizaciju za sumpornu žutu vulkanizaciju. Učinak ENB-a ocijenjen je u vjetrobransko staklom (kišnim) barskim profilima. Uspoređeni su polimeri koji sadrže 2%, 6% i 8% ENB-a. Dodatak ENB-a imao je značajan utjecaj na karakteristike vulkanizacije i tužbu. Modul se povećao dok se izduženje značajno smanjilo. Povećana tvrdoća i kompresijski set poboljšao tokom porasta temperature. Kako se ENB sadržaj povećava, vrijeme navoju postaje kraće.
ENB je amorfni materijal, a kada se doda u kralježnicu polimera, on poremeti kristalizaciju etilenskog dijela polimera, tako da se mogu dobiti polimeri s istim etilenskim sadržajem, a veći sadržaj ENB-a poboljšava svojstva niske temperature. Na sobnoj temperaturi, veći ENB sadržaj lagano poboljšava set kompresije zbog poboljšane gustoće križanja. Međutim, na niskim temperaturama, kompresijski set polimera s većim sadržajem ENB-a značajno je bolji od onog od polimera sa 2% ENB sadržajem. Učinak ENB sadržaja na temperaturu u baš temperaturnoj temperaturi i gehmanovom testu nisu pokazali značajnu razliku u temperaturi u bablju između polimera uopšte, a za gehmanov test i TR test je pokazao poboljšanje nekretnina sa povećanjem ENB sadržaja.
9. Učinak money viskoznosti na svojstva niske temperature
Poznato je da moneoney viskoznost (molekularna masa) ima značajan utjecaj na ponašanje obrade elastomera. U ekstrudiranju i oblikovanju aplikacija u ekstrudiranju i oblikovanju aplikacija važno je odabrati spoj s odgovarajućom vrijednosti viskoznosti MOoney. Koristeći istu formulaciju koja je korištena za istraživanje učinka trećeg monomera, ENB-a, na nekretnine za ispitivanje viskoznosti mooneyja, polimeri sa viskoznostima Mooneyja od 30, 60, a 80 viskoznost spojeva povećana je kao što se povećala viskoznost mooneyja koji se koristilo. Zatezna čvrstoća, modul i jačina sirovine povećala se sa povećanjem viskoznosti MOoneyja. Učinak mooney viskoznosti na svojstva niske temperature EPDM-a nije bila značajna. Međutim, kompresijska trajna deformacija na sobnoj temperaturi, -20 ° C i -40 ° C povećava se sa povećanjem molekularne mase. Međutim, kompresija na sobnoj temperaturi, -20 ° C i -40 ° C nije se značajno promenila sa povećanjem molekularne mase, dok je kompresijska postavljena na povišenim temperaturama (175 ° C) pokazala neke promjene za viske money-ove viskosti za viskole za viskolke.
. Zaključak
Etilen i Diolefin ima značajan utjecaj na performanse EPDM elastomera u primenu sa niskim temperaturama, a polimeri s niskim etilenskim sadržajem koji izvode i polimere s visokim diološkim sadržajem za poboljšanje zbog poremećene kristalizacije etilenskog dijela polimera. Polimeri niskih etilenskog sadržaja trebaju se koristiti kada su performanse niske temperature ograničenje.
