Male al termoplastoj, elastomeroj estas tipe uzitaj super larĝa gamo de temperaturoj kaj signife super sia vitrotransirtemperaturo (Tg). La avantaĝoj de elastomeroj super termoplastoj estas ilia kapablo resaniĝi preskaŭ tute de la streĉa stato (alta elasteco), same kiel ilia ĝeneraligita elasteco, malalta malmoleco kaj malaltaj modulaj trajtoj. Kiam elastomeroj estas uzitaj sub ĉambra temperaturo, ili montras pliiĝon en malmoleco, pliiĝon en modulo, kaj malkreskon en elasteco. Kiam elastomeroj estas uzitaj sub ĉambra temperaturo, ekzistas tendenco por malmoleco por pliiĝi, modulo por pliiĝi, elasteco por malpliiĝi (malalta tirstreĉo) kaj kunpremado por pliiĝi. Depende de la problemo kun la elastomero, du fenomenoj povas okazi samtempe - vitro-malmoliĝo kaj parta kristaliĝo - CR, EPDM, NR estas kelkaj ekzemploj de elastomeroj kiuj elmontras kristaliĝon.
1. Superrigardo pri malalta temperaturo-testado
Fragileco, kunpremado permanenta deformado, retiro, malmoliĝo kaj kriogena malmoliĝo estas uzataj dum multaj jaroj por karakterizi polimerajn trajtojn ĉe malaltaj temperaturoj. Kunprema stresrilakso estas relative nova kaj temigas determini la sigelforton de materialo dum tempodaŭro sub diversaj medikondiĉoj.
2. Brittleness Temperaturo
ASTM D 2137 difinas la fragilecan temperaturon kiel la plej malaltan temperaturon, ĉe kiu vulkanigita kaŭĉuko ne montros frakturon aŭ krevon sub specifitaj efikkondiĉoj. Kvin kaŭĉukaj specimenoj de antaŭdeterminita formo estas preparitaj, metitaj en ĉambron aŭ likvan medion, submetitaj al fiksita temperaturo dum 3±0.5min, kaj tiam donitaj efikrapidecon de 2.0±0.2m/s. La specimenoj estas forigitaj kaj submetitaj al efiko aŭ rompo-testo. La specimeno estas forigita kaj testita pri efiko aŭ frakturo, ĉio sen difekto. La testo estis ripetita ĝis la fragileca temperaturo - la plej malalta temperaturo ĉe kiu neniu frakturo estis trovita estis tre proksima al 1 °C.
3. Malalta Temperatura Kunpremo Aro kaj Malalta Temperaturo Hardado
La testa proceduro por malalt-temperatura kunprema aro estas tre proksima al tiu por norma kunprema aro, krom ke la temperaturo estas kontrolita per iu energia metodo, kiel seka glacio, likva nitrogeno aŭ mekanikaj metodoj, kaj la valoro estas ene de ± 1 °C de la antaŭfiksita temperaturo. Post reakiro de la fiksaĵo, la specimeno ankaŭ estas metita ĉe la antaŭfiksita malalta temperaturo kaj muldita al diametro de 29 mm kaj dikeco de 12.5 mm. Malalt-temperatura kunpremado estas nerekta metodo por sigeli aplikojn de la koncerna kunmetaĵo. Kunprema streĉa malstreĉiĝo estas la rekta metodo kaj estos diskutita poste. Malalttemperatura malmoliĝo ankaŭ estas kutime determinita uzante vulkanizitan kunpreman aron specimenon (29mm x 12.5mm), sed re-testita ĉe malalta temperaturkontrolo, kio estas la sama kiel tiu por kunpremadaro, kaj tiam denove ĉe la sama temperaturo kiel ilia fiksita temperaturo. Malmoliĝo kaj malalt-temperatura kunpremado estas rekte tuŝitaj de malvarmigo, sed ankaŭ de la tendenco de la polimero kristaliĝi, kun la rapideco de kristaliĝo dependa de temperaturo, ekz., CR kristaliĝas plej rapide ĉirkaŭ -10 °C, kaj tiam malpliiĝas ĉe pli malaltaj temperaturoj, ĉefe pro la senmoveco de la polimerĉensegmentoj (la rearanĝo de molekulaj ĉenoj frostigas).
4. Gehman Malalta Temperaturo Hardado
ASTM D 1053 priskribas la malalt-temperaturan hardigan metodon jene: serio de elastaj polimerspecimenoj estas fikse alkroĉitaj al drato kun konata torda konstanto, kaj la alia fino de la drato estas alkroĉita al tordkapo kapabla je permesado de la drato esti tordita. La specimenoj estas mergitaj en varmotransiga medio ĉe specifa temperaturo sub normalo, en kiu tempo la tordkapo estas tordita je 180°, kaj tiam la specimenoj estas torditaj per kvanto (malpli ol 180°) kiu estas dependa de la inverso de la fleksebleco kaj rigideco de la specimeno. Tiam uzu la kvanton de goniometro por determini la kvanton de specimena tordaĵo, la angulo de tordaĵo kaj la malmoleco de la kaŭĉuka materialo. La temperaturo de la sistemo estas iom post iom pliigita ĉe ĉi tiu punkto, kaj intrigo de la angulo de tordado kontraŭ temperaturo estas akirita. La temperaturoj ĉe kiuj la modulo atingas T2, T10, kaj T100 estas kutime registritaj kiel egalaj al la modulusvaloro ĉe ĉambra temperaturo.
5. Malalta Temperaturo Retiriĝo (TR-Testo)
La TR-testo estas utiligita por taksi la kapablon de specimeno en la streĉa stato kiam kunprema permanenta deformado kaj kunprema stresmalstreĉiĝo determinita per kunprema streso estas uzataj por determini malaltajn temperaturefikojn. Kiel kovrite pli frue, multaj polimeroj kiel NR kaj PVC kristaliĝos ĉe malaltaj temperaturoj, sed streĉado ankaŭ povas kristaliĝi, kondukante al pliaj faktoroj kiam oni rigardas malaltajn temperaturojn. Por taksaj aplikoj kiel ellaspendado, TR sub streĉiteco estas tre taŭga kaj ofte uzata. En ĉi tiu testo, la specimeno estas plilongigita (ofte je 50% aŭ 100%) kaj frostigita en la longforma stato. La specimeno estas liberigita, en kiu tempo la temperaturo altiĝas je determinita rapideco por mezuri la reakiron de la specimeno, la longo de la ŝrumpado estas mezurita kaj la plilongiĝo estas registrita. La temperaturoj ĉe kiuj la specimeno ŝrumpas je 10%, 30%, 50%, kaj 70% estas kutime notitaj kiel TR10, TR30, TR50, kaj TR70. TR10 rilatas al la fragileca temperaturo; TR70 rilatas al la konstanta deformado de la specimeno en malalt-temperatura kunpremo; kaj la diferenco inter TR10 kaj TR70 estas uzata por mezuri kristaliĝon de la specimeno (ju pli granda la diferenco, des pli granda la tendenco kristaliĝi).
6 . Malalttemperatura Kunprema Streso-Malstreĉiĝo (CSR)
La CSR-testo povas esti uzata por fari prognozojn pri la agado kaj vivo de sigelaj materialoj. Kiam elastomera kunmetaĵo ricevas konstantan deformadon, kombinita forto estas kreita, kaj la kapablo de la materialo konservi tiun forton ene de certa media intervalo mezuras sian kapablon sigeli. Ambaŭ fizikaj kaj kemiaj mekanismoj kontribuas al streĉa malstreĉiĝo, surbaze de tempo kaj temperaturo, unu faktoro regos, fizika malstreĉiĝo estas observita ĉe malaltaj temperaturoj, tuj post antaŭfiksita streso, kio kondukas al ĉeno rearanĝo kaj ŝanĝoj en la kaŭĉuko-plenigaĵo kaj plenigaĵo-plenigaĵo surfacoj, kaj la malstreĉiĝo de la streĉa foriga sistemo estas reigebla. Ĉe pli altaj temperaturoj, la kemia konsisto determinas la rapidecon de malstreĉiĝo, kiam la fizikaj procezoj jam estas malgrandaj kaj la kemia malstreĉiĝo estas neinversigebla, kondukante al ĉenrompiĝo kaj krucligaj reagoj. Temperaturciklado aŭ subitaj pliiĝoj en temperaturo povas havi efikon al stresrilakso en elastomeroj. Dum la CSR-testo, la testa specimeno estas metita
Dum CSR-testado, streĉa malstreĉiĝo pliiĝas kiam la testspecimeno estas submetita al altaj temperaturoj. Se streĉa malstreĉiĝo okazas frue en la testo, la kvanto de plia malstreĉiĝo pliiĝas unue kaj havas maksimuman valoron dum la unua ciklo. En streĉa granda testpeco por produkti gasketspecimenojn (19mm ekstera diametro, interna diametro de 15mm), kun elasta fiksaĵo estos kunpremita al la specimeno al ilia ĉambra temperaturo dikeco de 25%, kaj je 25 ℃ en la median testan ĉambron, la temperaturo je 25 ℃ por konservi 24h, kaj poste subtenas 24h, kaj poste subtenas 2 ℃ ĝis -20 ℃ ĝis -20 ℃. la sekva temperaturo inter -20 ~ 110 ℃ ciklo de 24h, la tuta testo tempo ĉe testo temperaturo, la testo temperaturo, kontinua forto determino. La fortomezurado estas farita ade dum la testa tempo ĉe la testa temperaturo.
7. Efiko de Etilena Enhavo
7.1 La enhavo de etileno havas la plej grandan efikon al la rendimento de malalta temperaturo de EPDM-polimeroj. Polimeroj kun etilena enhavo intervalanta de 48% ĝis 72% estis taksitaj sub altkvalitaj sigelaj formuliĝoj. Ĉiuj celas redukti la variadon en mono-viskozeco enkondukante ENB en ĉi tiuj malsamaj polimeroj.
EPDM-kaŭĉuko estas amorfa se la etileno/propileno-proporcio estas egala kaj la distribuado de la du monomeroj en la polimerĉeno estas hazarda. EPDM kun 48% kaj 54% etilena enhavo ne kristaliĝas ĉe aŭ super ĉambra temperaturo. Kiam la etilenenhavo atingas 65%, la etilenaj sekvencoj komencas pliiĝi en nombro kaj longo kaj povas formi kristalojn, kiuj estas observitaj en la kristaliĝpintoj sur la DSC-kurboj ĉirkaŭ 40 °C. Ju pli grandaj la DSC-pintoj, des pli grandaj la kristaloj kiuj formiĝas.
7.2 Krom la efiko de etilena enhavo sur malaltaj temperaturoj diskutitaj poste, kristalita grandeco influas la facilecon de miksado kaj prilaborado de kunmetaĵoj enhavantaj kristalojn. Ju pli granda la kristalitgrandeco, des pli da varmeco kaj tonda laboro estas postulata en la miksadstadio por plene miksi la polimeron kun la aliaj komponentoj. La kruda kaŭĉuka forto de EPDM-kunmetaĵoj pliiĝas kun kreskanta etilena enhavo. En sigelaj formuliĝoj kie la efiko de etilenenhavo estis mezurita, pliiĝo en etilenenhavo de 50% ĝis 68% rezultigis almenaŭ kvaroblan pliiĝon en la forto de la kaŭĉuko. La ĉambra temperaturo malmoleco ankaŭ pliiĝas kun pliiĝanta etilena enhavo. La Shore A-malmoleco de la amorfa polimergluo estas 63°, dum la Shore A-malmoleco de la polimero kun la plej alta etilenhavo estas 79°. Ĉi tio estas pro la pliiĝo en la etilena sekvenco, la pliiĝo en kristaliĝo en la gluo, kaj la responda pliiĝo en termoplastaj polimeroj.
7.3 Kiam la malmoleco estas mezurita ĉe malaltaj temperaturoj, kontraste kun la polimeroj kun alta etilena enhavo, la amorfaj polimeroj montras malpli da ŝanĝo de malmoleco, dum la ŝanĝo de malmoleco de la pli alta etilena enhavo ne montras linearan ŝablonon kaj la malmoleco restas alta ĉe ĉambra temperaturo, tiel ke la polimeroj enhavantaj la pli altan etilenan enhavon daŭre havas la plej malaltajn temperaturojn.
7.4 Kunprema aro plejparte dependas de la testa temperaturo. Se provite je 175 °C, ekzistas neniu diferenco en kunpremado inter iu el la polimeroj (aro estas influita per la dezajno de la kunmetaĵo kaj la elekto de vulkanigsistemo). Post fandado de la etilenkristaloj, la polimero elmontras amorfan formon, kaj por ekzameni la efikon de la etilena enhavo, provoj estis faritaj je 23 °C. Polimeroj kun pli alta etilenhavo klare havas pli altan permanentan deformadon (pli ol duoble pli multe), kaj la efiko de la etilena enhavo estas eĉ pli granda kiam elprovite je -20 °C kaj -40 °C. Polimeroj kun pli ol 60% etilena enhavo havas altan konstantan deformadon (>80%); je -40 °C, nur la tute amorfaj polimeroj havas malaltan permanentan deformadon (17%).
7.5 Efekto de Etilena Enhavo sur Malalta Temperatura Hardiĝo de Gehman Testoj. Donita temperaturo, ju pli alta la angulo, des pli malalta pliiĝo de rigideco (aŭ pliiĝo de modulo). Ĉe malaltaj temperaturoj, la rigidecmodulo pliiĝas signife kun pliiĝanta etilena enhavo. Por amorfaj polimeroj, la T2 estas -47 °C, dum la plej alta etilenenhava polimero havas T2 de nur -16 °C.
7.6TR Mezuri kuntiriĝan reakiron de specimenoj post etenda frosto, la etilena enhavo havas gravan efikon sur la testa metodo, kiu denove similas al la Gehman-testo.
Ĉi tio estas simila al la Gehman-testo. La ŝrumpado (%) de la diversaj polimeroj varias kiel funkcio de temperaturo, kie la amorfaj polimeroj havas la plej altan ŝrumpa reakiro ĉe malaltaj temperaturoj; tamen, kiel antaŭdirite, la reakiro plimalboniĝas kiam la etilenenhavo pliiĝas ĉe antaŭfiksita temperaturo.
reakiro plimalboniĝas. La valoro de TR10 varias de -53 °C por amorfaj polimeroj al -28 °C por polimeroj kun alta etilena enhavo.
7.7 Kunprema streĉa malstreĉiĝo (CSR) ciklo
Ciklo. Kunpremu la kunmetaĵojn, lasu ilin malstreĉiĝi je 25 °C dum 24 h, kaj poste metu ilin en ciklon de temperaturoj intervalantaj de -20 °C ĝis 110 °C intermite dum 24 h. Kiam kunpremita unuafoje, post la ekvilibriga periodo, la kristala polimero E havas pli altan perdon de streso ol la amorfa polimero, kaj kiam malaltigita al -20°C la sigela forto de la du polimeroj malpliiĝas, dum la amorfa polimero A havas altan retenon de streso (pli alta F/F0). Varmigi la kunmetaĵon al 110 °C restarigis ĝian sigelforton, kaj kiam alportite reen malsupren al -20 °C, la restanta sigelforto de la kristala polimero estis malpli ol 20% de sia valoro, kiu estas ĝenerale konsiderita tro malalta por la plej multaj aplikoj, kun la amorfa polimero retenanta pli ol 50% de sia sigelforto, kaj denove havante la amorfa polimeran rekovron pli altan ol la amorfa polimero. La sekva ciklo donis similajn konkludojn. Estas klare, ke amorfaj polimeroj estas superaj por sigelado de aplikoj, kie alta kaj malalta temperatura agado estas postulata.
8. Efiko de Diolefina Enhavo
Por disponigi la nesaturitan punkton postulatan por vulkanizado, ne-konjugaciitaj diolefinoj kiel ENB, HX kaj DCPD estas aldonitaj al etileno-propileno-polimeroj. Unu duobla ligo reagas en la polimermatrico, dum la dua funkcias kiel komplemento al la polimerigita molekula ĉeno kaj disponigas la vulkanigpunkton por sulfurflava vulkanizado. La efiko de ENB estis taksita en antaŭaj (pluvo) drinkejprofiloj. Polimeroj enhavantaj 2%, 6% kaj 8% ENB estis komparitaj. La aldono de ENB havis signifan efikon al la vulkanigaj trajtoj kaj krucliga denseco. Modulo pliiĝis dum plilongiĝo signife malpliiĝis. La malmoleco pliiĝis kaj la kunpremado pliboniĝis dum temperaturaltiĝo. Ĉar la ENB-enhavo pliiĝas, la karbiĝotempo iĝas pli mallonga.
ENB estas amorfa materialo, kaj kiam aldonita al la polimera spino, ĝi interrompas la kristaliĝon de la etilena parto de la polimero, tiel ke polimeroj kun la sama etilena enhavo povas esti akiritaj, kaj la pli alta enhavo de ENB plibonigas la malaltajn temperaturojn. Ĉe ĉambra temperaturo, la pli alta ENB-enhavo iomete plibonigas la kunpremadon pro la plibonigita interliga denseco. Tamen, ĉe malaltaj temperaturoj, la kunprema aro de la polimeroj kun pli alta ENB enhavo estas signife pli bona ol tiu de la polimeroj kun 2% ENB enhavo. La efiko de ENB-enhavo sur fragilectemperaturo, temperaturretiriĝo, kaj la testo de Gehman ne montris ajnan signifan diferencon en fragilectemperaturo inter polimeroj ĝenerale, kaj por la Gehman-testo kaj la TR-testo, ĉiu polimero montris plibonigon en malalt-temperaturaj trajtoj kun pliiĝanta ENB-enhavo.
9. Efiko de mooney Viskozeco sur Malalta Temperaturo Propraĵoj
Estas bone konate, ke luna viskozeco (molekula maso) havas signifan efikon al la prilabora konduto de elastomeroj. En eltrudaj kaj muldaj aplikoj En eltrudaj kaj muldaj aplikoj, estas grave elekti kunmetaĵon kun taŭga Mooney-viskozeca valoro. Uzante la saman formuliĝon kiu kutimis esplori la efikon de la tria monomero, ENB, sur malalt-temperaturaj trajtoj por ekzameni Mooney-viskozecon, polimeroj kun Mooney-viskozecoj de 30, 60, kaj 80 estis komparitaj, kaj la Mooney-viskozeco de la kunmetaĵoj pliiĝis kiam la Mooney-viskozeco de la polimeroj uzitaj pliiĝis. Tirezo, modulo, kaj kruda kaŭĉuka forto pliiĝis kun kreskanta Mooney-viskozeco. La efiko de Mooney-viskozeco sur la malalttemperaturaj trajtoj de EPDM ne estis signifa. Tamen, la kunprema permanenta deformado ĉe ĉambra temperaturo, -20 °C kaj -40 °C pliiĝas kun kreskanta molekula maso. Tamen, la kunpremado metita ĉe ĉambra temperaturo, -20 °C kaj -40 °C ne ŝanĝiĝis signife kun kreskanta molekula maso, dum la kunpremado metita ĉe altaj temperaturoj (175 °C) montris kelkajn ŝanĝojn por la pli altaj mono-viskozecoj de la EPDM-gluoj.
10. Konkludo
La etilena kaj diolefina enhavo havas signifan efikon al la agado de EPDM-elastomeroj en malalttemperaturaj aplikoj, kun polimeroj kun malalta etilena enhavo bone agas kaj polimeroj kun alta diolefina enhavo pliboniĝanta pro interrompita kristaliĝo de la etilena parto de la polimero. Malalta etilena enhavo-polimeroj devas esti uzataj kiam malalta temperaturo-agado estas limo.
