Dili sama sa mga thermoplastics, ang mga elastomer kasagarang gigamit sa usa ka halapad nga temperatura ug labi ka taas sa ilang temperatura sa pagbalhin sa baso (Tg). Ang mga bentaha sa mga elastomer kay sa thermoplastics mao ang ilang abilidad sa pagbawi sa halos bug-os gikan sa tensile state (taas nga elasticity), ingon man sa ilang generalized elasticity, ubos nga katig-a ug ubos nga modulus properties. Kung gigamit ang mga elastomer sa ubos sa temperatura sa kwarto, gipakita nila ang pagtaas sa katig-a, pagtaas sa modulus, ug pagkunhod sa elasticity. Kung ang mga elastomer gigamit sa ubos sa temperatura sa kwarto, adunay kalagmitan nga motaas ang katig-a, motaas ang modulus, mokunhod ang elasticity (ubos nga tensile) ug motaas ang compression. Depende sa problema sa elastomer, duha ka panghitabo ang mahitabo sa samang higayon - pagpagahi sa bildo ug partial crystallization - CR, EPDM, NR ang pipila ka mga pananglitan sa elastomer nga nagpakita sa crystallization.
1. Overview sa ubos nga temperatura testing
Ang brittleness, compression permanente nga deformation, retraction, hardening ug cryogenic hardening gigamit na sulod sa daghang katuigan aron mahulagway ang polymer properties sa ubos nga temperatura. Ang compressive stress relaxation medyo bag-o ug nagtutok sa pagtino sa sealing force sa usa ka materyal sulod sa usa ka yugto sa panahon ubos sa nagkalain-laing kondisyon sa kinaiyahan.
2. Brittleness Temperatura
Gihubit sa ASTM D 2137 ang temperatura sa brittleness ingon ang pinakaubos nga temperatura diin ang vulcanized nga goma dili magpakita sa pagkabali o pagkabuak ubos sa piho nga mga kondisyon sa epekto. Giandam ang lima ka espesimen sa goma nga gitakda nang daan, gibutang sa usa ka lawak o medium nga likido, gipailalom sa usa ka set nga temperatura alang sa 3±0.5min, ug dayon gihatagan og impact velocity nga 2.0±0.2m/s. Ang mga espesimen gikuha ug gipailalom sa usa ka impact o rupture test. Ang espesimen gikuha ug gisulayan alang sa epekto o bali, ang tanan walay kadaot. Gisubli ang pagsulay hangtod sa temperatura sa brittleness - ang pinakaubos nga temperatura diin walay nakit-an nga bali kay duol kaayo sa 1°C.
3. Low Temperature Compression Set ug Low Temperature Hardening
Ang pamaagi sa pagsulay alang sa ubos nga temperatura nga compression set hapit kaayo sa standard nga compression set, gawas nga ang temperatura kontrolado sa pipila nga pamaagi sa enerhiya, sama sa uga nga yelo, likido nga nitrogen, o mekanikal nga mga pamaagi, ug ang kantidad naa sa sulod sa ± 1 ° C sa preset nga temperatura. Human sa pagkaayo gikan sa kabit, ang espesimen gibutang usab sa preset nga ubos nga temperatura ug gihulma sa diametro nga 29 mm ug gibag-on nga 12.5 mm. Ubos nga temperatura compression set mao ang usa ka dili direkta nga pamaagi alang sa sealing aplikasyon sa compound nga pangutana. Ang compressive stress relaxation mao ang direktang pamaagi ug hisgotan unya. Ang ubos nga temperatura nga hardening kasagaran usab nga determinado gamit ang usa ka vulcanized compression set specimen (29mm x 12.5mm), apan gisulayan pag-usab sa usa ka ubos nga temperatura nga kontrol, nga mao ra ang alang sa compression set, ug unya pag-usab sa sama nga temperatura sa ilang gitakda nga temperatura. Ang hardening ug low-temperature compression set direkta nga naapektuhan sa pagpabugnaw, apan usab sa kalagmitan sa polymer nga mag-kristal, nga ang rate sa crystallization nagdepende sa temperatura, pananglitan, ang CR nag-kristal nga labing paspas sa palibot -10 ° C, ug dayon mikunhod sa mas ubos nga temperatura, nag-una tungod sa immobility sa polymer chain segments (ang molecular chains freeze).
4. Gehman Ubos nga Temperatura Pagpatig-a
Gihubit sa ASTM D 1053 ang pamaagi sa pagpagahi sa ubos nga temperatura sama sa mosunod: usa ka serye sa mga elastic polymer specimens ang gilakip sa usa ka wire nga adunay nahibal-an nga torsional constant, ug ang pikas tumoy sa wire gilakip sa usa ka torsion head nga makahimo sa pagtugot sa wire nga maliko. Ang mga espesimen gipaunlod sa usa ka medium nga pagbalhin sa kainit sa usa ka piho nga temperatura nga ubos sa normal, kung diin ang ulo sa torsion giliko sa 180 °, ug dayon ang mga espesimen giliko sa usa ka kantidad (ubos sa 180 °) nga nagsalig sa kabaliktaran sa pagka-flexible ug pagkagahi sa specimen. Dayon gamita ang gidaghanon sa goniometer aron mahibal-an ang gidaghanon sa specimen twist, ang anggulo sa twist ug ang kagahi sa materyal nga goma. Ang temperatura sa sistema anam-anam nga nadugangan sa kini nga punto, ug nakuha ang usa ka laraw sa anggulo sa twist batok sa temperatura. Ang mga temperatura diin ang modulus moabot sa T2, T10, ug T100 kasagarang natala nga katumbas sa modulus value sa temperatura sa lawak.
5. Ubos nga Temperatura Retraction (TR Test)
Ang TR test gigamit sa pagtimbang-timbang sa abilidad sa usa ka ispesimen sa tensile state kung ang compressive permanente nga deformation ug compressive stress relaxation nga gitino sa compressive stress gigamit aron mahibal-an ang ubos nga temperatura nga mga epekto. Sama sa gitabonan sa sayo pa, daghang mga polimer sama sa NR ug PVC ang mag-kristal sa mubu nga temperatura, apan ang pag-inat mahimo usab nga mag-kristal, nga mosangput sa dugang nga mga hinungdan kung magtan-aw sa mga kabtangan sa ubos nga temperatura. Alang sa mga aplikasyon sa pagtimbang-timbang sama sa pagsuspinde sa tambutso, ang TR ubos sa tensyon haom kaayo ug kanunay nga gigamit. Niini nga pagsulay, ang espesimen gipahaba (kasagaran sa 50% o 100%) ug nagyelo sa taas nga estado. Ang espesimen gipagawas, diin ang temperatura gipataas sa usa ka determinado nga rate aron masukod ang pagkaayo sa espesimen, ang gitas-on sa pag-urong gisukod ug ang elongation natala. Ang mga temperatura diin ang espesimen mokunhod sa 10%, 30%, 50%, ug 70% kasagarang giila nga TR10, TR30, TR50, ug TR70. TR10 may kalabutan sa brittleness temperatura; Ang TR70 may kalabutan sa permanente nga deformation sa specimen sa ubos nga temperatura nga compression; ug ang kalainan tali sa TR10 ug TR70 gigamit sa pagsukod sa crystallization sa specimen (mas dako ang kalainan, mas dako ang kalagmitan sa pag-kristal).
6 . Ubos nga Temperatura Compressive Stress Relaxation (CSR)
Ang pagsulay sa CSR mahimong magamit aron makahimo mga panagna bahin sa pasundayag ug kinabuhi sa mga materyales sa pagbugkos. Kung ang usa ka elastomeric compound gihatagan usa ka kanunay nga pagbag-o, usa ka hiniusa nga puwersa ang gihimo, ug ang katakus sa materyal nga magpadayon kini nga puwersa sa sulod sa usa ka piho nga sakup sa kalikopan nagsukod sa katakus niini sa pag-seal. Ang pisikal ug kemikal nga mga mekanismo nakatampo sa pagpahayahay sa tensiyon, base sa panahon ug temperatura, usa ka butang ang mopatigbabaw, ang pisikal nga pagpahayahay naobserbahan sa ubos nga temperatura, diha-diha dayon human sa usa ka gihatag nga stress, nga mosangpot sa pagkahan-ay sa kadena ug mga kausaban sa rubber-filler ug filler-filler nga mga ibabaw, ug ang pagpahayahay sa sistema sa pagtangtang sa stress mabalik. Sa mas taas nga temperatura, ang kemikal nga komposisyon nagtino sa gikusgon sa pagpahayahay, kung ang pisikal nga mga proseso gamay na ug ang kemikal nga pagpahayahay dili na mabalik, nga mosangpot sa pagkaputol sa kadena ug mga reaksyon sa cross-linking. Ang pagbisikleta sa temperatura o ang kalit nga pagtaas sa temperatura mahimong adunay epekto sa pagpahuway sa stress sa mga elastomer. Atol sa pagsulay sa CSR, gibutang ang espesimen sa pagsulay
Atol sa pagsulay sa CSR, ang pagpahayahay sa stress modaghan kung ang espesimen sa pagsulay gipailalom sa taas nga temperatura. Kung ang pagpahayahay sa tensiyon mahitabo sayo sa pagsulay, ang gidaghanon sa dugang nga pagpahayahay mosaka una ug adunay labing taas nga bili atol sa unang siklo. Sa usa ka tensile dako nga piraso sa pagsulay sa paghimo sa gasket sample (19mm gawas nga diametro, sulod nga diametro sa 15mm), uban sa usa ka pagkamaunat-unat kabit nga compressed sa espesimen sa ilang lawak temperatura gibag-on sa 25%, ug sa 25 ℃ ngadto sa environmental test lawak, ang temperatura sa 25 ℃ sa pagpadayon sa 24h, ug dayon ngadto sa -20 ℃ sa ubos ngadto sa -20 ℃ 110 ℃ cycle sa 24h, ang tibuok nga panahon sa pagsulay sa pagsulay temperatura, ang pagsulay temperatura, padayon nga pwersa determinasyon. Ang pagsukod sa puwersa padayon nga gihimo sa tibuok panahon sa pagsulay sa temperatura sa pagsulay.
7. Epekto sa Ethylene Content
7.1. Ang mga polimer nga adunay sulud nga Ethylene gikan sa 48% hangtod 72% gisusi sa ilawom sa taas nga kalidad nga mga pormulasyon sa pagbugkos. Ang tanan nagtumong sa pagpakunhod sa kalainan sa mooney viscosity pinaagi sa pagpaila sa ENB niining lain-laing polymers.
Ang EPDM rubber kay amorphous kung ang ethylene/propylene ratio parehas ug ang distribution sa duha ka monomer sa polymer chain random. Ang EPDM nga adunay 48% ug 54% nga sulud sa ethylene dili mag-kristal sa o labaw sa temperatura sa kwarto. Kung ang sulud sa ethylene moabot sa 65%, ang mga han-ay sa ethylene magsugod sa pagdugang sa gidaghanon ug gitas-on ug mahimong maporma nga mga kristal, nga makita sa mga taluktok sa crystallization sa mga kurba sa DSC sa palibot sa 40 ° C. Kon mas dako ang mga taluktok sa DSC, mas dako ang mga kristal nga maporma.
7.2 Dugang pa sa epekto sa ethylene content sa ubos nga temperatura nga mga kabtangan nga gihisgutan sa ulahi, ang kristal nga gidak-on makaapekto sa kasayon sa pagsagol ug pagproseso sa mga compound nga adunay mga kristal. Ang mas dako nga kristal nga gidak-on, mas kainit ug paggunting nga trabaho ang gikinahanglan sa yugto sa pagsagol aron hingpit nga masagol ang polimer sa ubang mga sangkap. Ang kusog nga hilaw nga goma sa mga compound sa EPDM nagdugang sa pagdugang sa sulud sa ethylene. Sa sealing formulations diin ang epekto sa ethylene content gisukod, ang pagtaas sa ethylene content gikan sa 50% ngadto sa 68% miresulta sa labing menos upat ka pilo nga pagtaas sa kusog sa goma. Ang katig-a sa temperatura sa kwarto nagdugang usab sa pagtaas sa sulud sa ethylene. Ang Shore A katig-a sa amorphous polymer adhesive kay 63°, samtang ang Shore A hardness sa polymer nga adunay pinakataas nga ethylene content kay 79°. Kini tungod sa pagdugang sa pagkasunod-sunod sa ethylene, ang pagtaas sa crystallization sa adhesive, ug ang katugbang nga pagtaas sa thermoplastic polymers.
7.3 Kung ang katig-a gisukod sa mubu nga temperatura, sukwahi sa mga polimer nga adunay taas nga sulud sa ethylene, ang mga amorphous nga polimer nagpakita nga dili kaayo pagbag-o sa katig-a, samtang ang pagbag-o sa katig-a sa labi ka taas nga sulud sa ethylene wala magpakita usa ka linear nga sumbanan ug ang katig-a nagpabilin nga taas sa temperatura sa kwarto, aron ang mga polimer nga adunay sulud nga labi ka taas nga sulud sa ethylene magpadayon nga adunay labing taas nga katig-a sa ubos nga temperatura.
7.4 Ang compression set kadaghanan nagdepende sa temperatura sa pagsulay. Kung gisulayan sa 175 ° C, walay kalainan sa compression set sa taliwala sa bisan unsa nga polymers (set naimpluwensyahan sa disenyo sa compound ug sa pagpili sa vulcanization system). Pagkahuman sa pagtunaw sa mga kristal nga ethylene, ang polimer nagpakita sa usa ka amorphous nga porma, ug aron masusi ang epekto sa sulud sa ethylene, gihimo ang mga pagsulay sa 23 ° C. Ang mga polymer nga adunay mas taas nga ethylene content klaro nga adunay mas taas nga permanente nga deformation (labaw pa sa doble ang gidaghanon), ug ang epekto sa ethylene content mas dako pa kung gisulayan sa -20 °C ug -40 °C. Ang mga polimer nga adunay labaw sa 60% nga sulud sa ethylene adunay taas nga permanente nga deformation (> 80%); sa -40°C, ang bug-os nga amorphous nga polimer lamang ang adunay ubos nga permanenteng deformation (17%).
7.5 Epekto sa Ethylene Content sa Ubos nga Temperatura nga Hardening gikan sa Gehman Tests. Gihatag ang usa ka temperatura, mas taas ang suok, mas ubos ang pagtaas sa pagkagahi (o pagtaas sa modulus). Sa ubos nga temperatura, ang stiffness modulus motaas pag-ayo uban sa pagdugang sa ethylene content. Para sa amorphous polymers, ang T2 kay -47°C, samtang ang pinakataas nga ethylene content polymer adunay T2 nga -16°C lang.
7.6TR Pagsukod sa pagkunhod sa pagbawi sa mga espesimen pagkahuman sa pagyelo sa extension, ang sulud sa ethylene adunay hinungdanon nga epekto sa pamaagi sa pagsulay, nga susama usab sa pagsulay sa Gehman.
Kini susama sa pagsulay sa Gehman. Ang pag-uros (%) sa lain-laing mga polimer magkalainlain ingon usa ka function sa temperatura, nga ang mga amorphous nga polimer adunay labing taas nga pag-ayo sa pagkunhod sa ubos nga temperatura; bisan pa, sama sa gitagna, ang pagkaayo nagkagrabe samtang ang sulud sa ethylene nagdugang sa usa ka gihatag nga temperatura.
nagkagrabe ang pagkaayo. Ang bili sa TR10 managlahi gikan sa -53°C alang sa amorphous polymers ngadto sa -28°C alang sa polymers nga adunay taas nga ethylene content.
7.7 Siklo sa compressive stress relaxation (CSR).
Siklo. I-compress ang mga compound, tugoti sila nga mag-relax sa 25°C sulod sa 24 ka oras, ug dayon ibutang kini sa usa ka siklo sa temperatura gikan sa -20°C ngadto sa 110°C nga intermittently sulod sa 24 ka oras. Kung gi-compress sa unang higayon, pagkahuman sa panahon sa equilibration, ang crystalline polymer E adunay mas taas nga pagkawala sa stress kaysa sa amorphous polymer, ug kung gipaubos sa -20 ° C ang sealing force sa duha ka polymers mikunhod, samtang ang amorphous polymer A adunay taas nga retention sa stress (mas taas nga F / F0). Ang pagpainit sa compound ngadto sa 110 ° C nagpasig-uli sa iyang sealing force, ug sa dihang gidala balik ngadto sa -20 ° C, ang nahabilin nga sealing force sa crystalline polymer ubos pa sa 20% sa bili niini, nga sa kasagaran giisip nga ubos kaayo alang sa kadaghanan nga mga aplikasyon, nga ang amorphous polymer nagpabilin labaw pa sa 50% sa iyang sealing force, ug ang amorphous polymer recovery kay sa pag-usab sa amorphous polymer. Ang sunod nga siklo nagbunga ug parehas nga mga konklusyon. Klaro nga ang mga amorphous polymers mas maayo alang sa mga aplikasyon sa pag-seal kung diin gikinahanglan ang taas ug mubu nga pasundayag sa temperatura.
8. Epekto sa Diolefin Content
Aron mahatagan ang unsaturated point nga gikinahanglan para sa vulcanization, ang non-conjugated diolefins sama sa ENB, HX ug DCPD gidugang sa ethylene propylene polymers. Ang usa ka doble nga bugkos nag-reaksyon sa polymer matrix, samtang ang ikaduha naglihok ingon usa ka komplemento sa polymerized molekular nga kadena ug naghatag sa punto sa vulcanization alang sa sulfur yellow vulcanization. Ang epekto sa ENB gisusi sa windshield (ulan) bar profile. Ang mga polimer nga adunay sulod nga 2%, 6% ug 8% ENB gitandi. Ang pagdugang sa ENB adunay dakong epekto sa mga kinaiya sa vulcanization ug crosslink density. Ang modulus misaka samtang ang elongation mikunhod pag-ayo. Ang katig-a misaka ug ang compression set milambo sa panahon sa pagtaas sa temperatura. Samtang nagkadaghan ang sulud sa ENB, ang oras sa charring mahimong mas mubu.
Ang ENB usa ka amorphous nga materyal, ug kung idugang sa polymer backbone, kini makabalda sa crystallization sa ethylene nga bahin sa polymer, aron ang mga polimer nga adunay parehas nga sulud sa ethylene makuha, ug ang mas taas nga sulud sa ENB nagpauswag sa mga kabtangan sa ubos nga temperatura. Sa temperatura sa kwarto, ang mas taas nga sulud sa ENB gamay nga nagpauswag sa set sa compression tungod sa gipaayo nga density sa crosslink. Bisan pa, sa mubu nga temperatura, ang compression set sa mga polimer nga adunay taas nga sulud sa ENB labi ka maayo kaysa sa mga polimer nga adunay sulud nga 2% nga ENB. Ang epekto sa ENB content sa brittleness temperature, temperature retraction, ug Gehman's test wala magpakita sa bisan unsa nga mahinungdanong kalainan sa brittleness temperature tali sa polymers sa kinatibuk-an, ug alang sa Gehman's test ug TR test, ang matag polymer nagpakita sa usa ka pag-uswag sa ubos nga temperatura nga mga kabtangan uban sa pagdugang sa ENB content.
9. Epekto sa mooney Viscosity sa Ubos nga Temperatura Properties
Nahibal-an nga ang mooney viscosity (molecular mass) adunay dakong epekto sa pagproseso nga kinaiya sa mga elastomer. Sa mga aplikasyon sa extrusion ug paghulma Sa mga aplikasyon sa extrusion ug paghulma, importante ang pagpili sa usa ka compound nga adunay angay nga Mooney viscosity value. Gamit ang parehas nga pormulasyon nga gigamit sa pag-imbestigar sa epekto sa ikatulo nga monomer, ENB, sa ubos nga temperatura nga mga kabtangan aron masusi ang Mooney viscosity, ang mga polymer nga adunay Mooney viscosities nga 30, 60, ug 80 gitandi, ug ang Mooney viscosity sa mga compound misaka samtang ang Mooney viscosity sa polymers nga gigamit misaka. Ang kalig-on sa tensile, modulus, ug kusog nga hilaw nga goma nadugangan sa pagtaas sa viscosity sa Mooney. Ang epekto sa Mooney viscosity sa ubos nga temperatura nga mga kabtangan sa EPDM dili mahinungdanon. Bisan pa, ang compression permanente nga deformation sa temperatura sa lawak, -20 ° C ug -40 ° C nagdugang sa pagtaas sa molekular nga masa. Bisan pa, ang compression nga gibutang sa temperatura sa kwarto, -20 ° C ug -40 ° C wala kaayo nagbag-o sa pagtaas sa molekular nga masa, samtang ang compression set sa taas nga temperatura (175 ° C) nagpakita sa pipila ka mga pagbag-o alang sa mas taas nga mooney viscosities sa EPDM adhesives.
10. Panapos
Ang ethylene ug diolefin content adunay dakong epekto sa performance sa EPDM elastomers sa ubos nga temperatura nga mga aplikasyon, uban sa polymers nga adunay ubos nga ethylene content nga maayo ang performance ug polymers nga adunay taas nga diolefin content nga nag-uswag tungod sa disrupted crystallization sa ethylene nga bahin sa polymer. Ang ubos nga ethylene content polymers kinahanglan gamiton kung ang ubos nga temperatura nga performance kay usa ka limitasyon.
