Oars as thermoplastyk, wurde elastomeren typysk brûkt oer in breed skala oan temperatueren en signifikant boppe har glêstransysjetemperatuer (Tg). De foardielen fan elastomeren boppe thermoplastyk binne har fermogen om hast folslein te herstellen fan 'e trekstatus (hege elastisiteit), lykas har algemiene elastisiteit, lege hurdens en lege modulus eigenskippen. As elastomers wurde brûkt ûnder keamertemperatuer, litte se in ferheging fan hurdens, in ferheging fan modulus en in ôfnimming fan elastisiteit sjen. As elastomers wurde brûkt ûnder keamertemperatuer, is d'r in oanstriid foar hurdens om te ferheegjen, modulus te ferheegjen, elastisiteit om te ferminderjen (lege trek) en kompresje ynsteld om te ferheegjen. Ofhinklik fan it probleem mei it elastomeer kinne twa ferskynsels tagelyk foarkomme - glêsferhurding en parsjele kristallisaasje - CR, EPDM, NR binne inkele foarbylden fan elastomeren dy't kristallisaasje fertoane.
1. Oersjoch fan lege temperatuer testen
Brosheid, kompresje permaninte ferfoarming, weromlûking, ferhurding en kryogenyske ferhurding binne in protte jierren brûkt om polymere eigenskippen by lege temperatueren te karakterisearjen. Komprimearjende stressrelaksje is relatyf nij en rjochtet him op it bepalen fan de dichtingskrêft fan in materiaal oer in perioade fan tiid ûnder ferskate omjouwingsomstannichheden.
2. Brittleness Temperatur
ASTM D 2137 definieart de brittleness temperatuer as de leechste temperatuer wêrby't vulkanisearre rubber gjin breuk of breuk sil sjen litte ûnder spesifisearre ynfloedbetingsten. Fiif rubbereksimplaren fan foarbeskaaide foarm wurde taret, pleatst yn in keamer of floeiber medium, ûnderwurpen oan in ynstelde temperatuer foar 3 ± 0.5min, en dan jûn in ynfloedsnelheid fan 2.0 ± 0.2m / s. De eksimplaren wurde fuortsmiten en ûnderwurpen oan in ynfloed- of breuktest. It eksimplaar wurdt fuortsmiten en hifke foar ynfloed of fraktuer, allegear sûnder skea. De test waard werhelle oant de brittleness temperatuer - de leechste temperatuer dêr't gjin fraktuer waard fûn wie hiel ticht by 1 ° C.
3. Lege temperatuer kompresje set en lege temperatuer Hardening
De testproseduere foar kompresje-set mei lege temperatuer is heul tichtby dy foar standert kompresje-set, útsein dat de temperatuer wurdt regele troch guon enerzjymetoade, lykas droech iis, floeibere stikstof, of meganyske metoaden, en de wearde is binnen ± 1 ° C fan 'e ynstelde temperatuer. Nei herstel fan 'e fixture wurdt it eksimplaar ek pleatst by de foarôf ynstelde lege temperatuer en foarme nei in diameter fan 29 mm en in dikte fan 12,5 mm. Lege temperatuer kompresje set is in yndirekte metoade foar sealing applikaasjes fan de gearstalling yn kwestje. Komprimearjende stressrelaksje is de direkte metoade en sil letter besprutsen wurde. Lege temperatuer ferhurding wurdt ek meastal bepaald mei help fan in vulcanized kompresje set specimen (29mm x 12,5mm), mar opnij hifke op in lege temperatuer kontrôle, dat is itselde as dat foar kompresje set, en dan wer op deselde temperatuer as harren set temperatuer. Hardening en lege-temperatuer kompresje set wurde direkt beynfloede troch koeling, mar ek troch de oanstriid fan it polymeer om te kristallisearjen, mei de taryf fan crystallization ôfhinklik fan temperatuer, bgl, CR crystallizes fluchste om -10 ° C, en dan nimt ôf by legere temperatueren, benammen troch de ûnmobiliteit fan de polymer keten segminten (de molekulêre keten rerangement freeze keten).
4. Gehman Low Temperatur Hardening
ASTM D 1053 beskriuwt de metoade foar ferhurding mei lege temperatuer as folget: in searje fan elastyske polymeareksimplaren wurde fêst befestige oan in draad mei in bekende torsjonele konstante, en it oare ein fan 'e draad is hechte oan in torsjonskop dy't by steat is om de draad te draaien. De eksimplaren wurde ûnderdompele yn in waarmte-oerdracht medium by in spesifike temperatuer ûnder normaal, op dat stuit wurdt de torsion kop ferdraaid troch 180 °, en dan de eksimplaren wurde ferdraaid troch in bedrach (minder as 180 °) dat is ôfhinklik fan 'e omkearde fan' e fleksibiliteit en stivens fan it eksimplaar. Brûk dan it bedrach fan goniometer om de hoemannichte twist fan it eksimplaar, de draaihoek en de hurdens fan it rubbermateriaal te bepalen. De temperatuer fan it systeem wurdt stadichoan ferhege op dit punt, en in plot fan 'e hoeke fan twist tsjin temperatuer wurdt krigen. De temperatueren wêrby't de modulus T2, T10 en T100 berikt, wurde normaal opnommen as lykweardich oan de moduluswearde by keamertemperatuer.
5. Lege temperatuer weromlûking (TR Test)
De TR-test wurdt brûkt om it fermogen fan in eksimplaar yn 'e trekstatus te evaluearjen as kompresje permaninte deformaasje en kompresje-stressrelaksje bepaald troch kompresje-stress wurde brûkt om effekten op lege temperatuer te bepalen. Lykas earder besprutsen, sille in protte polymers lykas NR en PVC kristallisearje by lege temperatueren, mar stretching kin ek kristallisearje, wat liedt ta ekstra faktoaren as jo sjogge nei lege temperatuereigenskippen. Foar evaluaasje applikaasjes lykas exhaust suspension, TR under spanning is hiel passend en faak brûkt. Yn dizze test wurdt it eksimplaar ferlingd (faak mei 50% of 100%) en beferzen yn 'e langwerpige steat. It eksimplaar wurdt frijlitten, wêrnei't de temperatuer op in bepaalde taryf ferhege wurdt om it herstel fan it eksimplaar te mjitten, de lingte fan 'e krimp wurdt mjitten en de ferlinging wurdt opnommen. De temperatueren wêrby't it eksimplaar mei 10%, 30%, 50% en 70% krimpt wurde normaal oanjûn as TR10, TR30, TR50 en TR70. TR10 hat betrekking op de brittleness temperatuer; TR70 hat betrekking op de permaninte deformation fan it eksimplaar yn lege-temperatuer kompresje; en it ferskil tusken TR10 en TR70 wurdt brûkt om te mjitten kristallisaasje fan it eksimplaar (hoe grutter it ferskil, hoe grutter de oanstriid om te kristallisearjen).
6 . Komprimearjende stressrelaxaasje mei lege temperatuer (CSR)
De CSR-test kin brûkt wurde om foarsizzingen te meitsjen oer de prestaasjes en it libben fan dichtmaterialen. As in elastomere ferbining in konstante deformaasje wurdt jûn, wurdt in kombineare krêft makke, en it fermogen fan it materiaal om dizze krêft te behâlden binnen in bepaald miljeuberik mjit har fermogen om te segeljen. Sawol fysike en gemyske meganismen drage by oan stress ûntspanning, basearre op tiid en temperatuer, ien faktor sil dominearje, fysike ûntspanning wurdt waarnommen by lege temperatueren, fuortendaliks nei in bepaalde stress, dy't liedt ta keten werynrjochting en feroarings yn de rubber-filler en filler-filler oerflakken, en de ûntspanning fan it stress removal systeem is omkearber. By hegere temperatueren bepaalt de gemyske gearstalling de snelheid fan ûntspanning, as de fysike prosessen al lyts binne en de gemyske ûntspanning ûnomkearber is, wat liedt ta kettingbrekking en cross-linking-reaksjes. Temperatuerfytsen of hommelse ferheging fan temperatuer kin in effekt hawwe op stressrelaksje yn elastomeren. Tidens de CSR-test wurdt it testeksimplaar pleatst
Tidens CSR-testen wurdt stressrelaksje ferhege as it testeksimplaar wurdt ûnderwurpen oan ferhege temperatueren. As stressrelaksje betiid yn 'e test foarkomt, nimt it bedrach fan ekstra ûntspanning earst ta en hat in maksimale wearde yn' e earste syklus. Yn in tensile grut test stik te produsearjen pakking samples (19mm bûtenste diameter, ynderlike diameter fan 15mm), mei in elastyske fixture sil wurde komprimearre oan it eksimplaar nei harren keamertemperatuer dikte fan 25%, en by 25 ℃ yn 'e miljeu test keamer, de temperatuer op 25 ℃ te behâlden ℃ 24h, en dan behâlden troch 24h, en dan folge troch 24h, de folgjende temperatuer tusken -20 ~ 110 ℃ syklus fan 24h, de hiele test tiid by test temperatuer, de test temperatuer, trochgeande krêft fêststelling. De krêftmjitting wurdt kontinu útfierd yn 'e testtiid by de testtemperatuer.
7. Effekt fan ethylene ynhâld
7.1 Ethylene ynhâld hat de grutste ynfloed op de lege temperatuer prestaasjes fan EPDM polymers. Polymeren mei ethylene ynhâld fariearjend fan 48% oant 72% waarden evaluearre ûnder hege kwaliteit sealing formulearringen. Allegear binne fan doel om de fariaasje yn mooney-viskositeit te ferminderjen troch ENB yn te fieren yn dizze ferskate polymeren.
EPDM-rubber is amorf as de ethylene / propylene-ferhâlding gelyk is en de ferdieling fan 'e twa monomeren yn' e polymearketen is willekeurich. EPDM mei 48% en 54% ethylene ynhâld kristallisearje net op of boppe keamertemperatuer. As de etyleenynhâld 65% berikt, begjinne de etyleensekwinsjes yn oantal en lingte te ferheegjen en kinne kristallen foarmje, dy't wurde waarnommen yn 'e kristallisaasjepieken op' e DSC-kurven om 40 ° C. Hoe grutter de DSC-pieken, hoe grutter de kristallen dy't foarmje.
7.2 Neist it effekt fan ethylene ynhâld op lege temperatuer eigenskippen besprutsen letter, crystallite grutte beynfloedet it gemak fan mingen en ferwurkjen fan ferbiningen mei kristallen. De grutter de crystallite grutte, de mear waarmte en shear wurk is nedich by it mingen poadium om folslein blend it polymeer mei de oare komponinten. De rûge rubbersterkte fan EPDM-ferbiningen nimt ta mei tanimmende etyleenynhâld. Yn sealing formulearringen dêr't it effekt fan ethylene ynhâld waard mjitten, in ferheging fan ethylene ynhâld fan 50% nei 68% resultearre yn op syn minst in fjouwer-fold ferheging fan de sterkte fan it rubber. De hurdens by keamertemperatuer nimt ek ta mei tanimmende etyleenynhâld. De Shore A-hurdens fan 'e amorfe polymeerkleefstof is 63 °, wylst de Shore A-hurdens fan it polymeer mei de heechste etyleenynhâld 79 ° is. Dit komt troch de tanimming fan de etyleen folchoarder, de tanimming fan crystallization yn de adhesive, en de oerienkommende ferheging fan thermoplastic polymers.
7.3 As de hurdens wurdt mjitten by lege temperatueren, yn tsjinstelling ta de polymearen mei hege ethyleen ynhâld, de amorfe polymers litte minder feroaring yn hurdens, wylst de feroaring yn hurdens fan 'e hegere ethylene ynhâld net sjen litte in lineêr patroan en de hurdens bliuwt heech by keamertemperatuer, sadat de polymers mei de hegere ethylene ynhâld bliuwe de heechste hurdens by lege temperatueren.
7.4 Kompresje set is foar in grut part ôfhinklik fan de test temperatuer. As hifke by 175 ° C, der is gjin ferskil yn kompresje set tusken ien fan de polymers (set wurdt beynfloede troch it ûntwerp fan de ferbining en de kar fan vulcanization systeem). Nei it smelten fan 'e etyleenkristallen hat it polymeer in amorfe foarm, en om it effekt fan' e ethyleenynhâld te ûndersiikjen, waarden testen dien by 23 ° C. Polymeren mei in hegere ethylene ynhâld hawwe dúdlik hegere permaninte deformation (mear as twa kear safolle), en it effekt fan de ethylene ynhâld is noch grutter as hifke by -20 ° C en -40 ° C. Polymeren mei mear as 60% ethylene ynhâld hawwe hege permaninte deformation (> 80%); by -40 °C hawwe allinich de folslein amorfe polymeren lege permaninte deformaasje (17%).
7.5 Effekt fan ethylene ynhâld op lege temperatuer Hardening út Gehman Tests. Sjoen in temperatuer, hoe heger de hoeke, hoe leger de ferheging fan stivens (of ferheging fan modulus). By lege temperatueren nimt de stivensmodulus signifikant ta mei tanimmende etyleenynhâld. Foar amorfe polymeren is de T2 -47 °C, wylst it polymear mei it heechste etyleengehalte in T2 hat fan mar -16 °C.
7.6TR Measuring krimp herstel fan eksimplaren nei útwreiding freezing, de ethylene ynhâld hat in signifikant effekt op de test metoade, dat is wer te ferlykjen mei de Gehman test.
Dit is fergelykber mei de Gehman test. De krimp (%) fan de ferskate polymearen fariearret as funksje fan temperatuer, mei't de amorfe polymearen it heechste krimpherstel hawwe by lege temperatueren; lykwols, lykas foarsein, it herstel ferminderet as de ethylene ynhâld nimt ta by in opjûne temperatuer.
herstel verslechtert. De wearde fan TR10 farieart fan -53 ° C foar amorfe polymeren oant -28 ° C foar polymers mei hege etyleenynhâld.
7.7 Compressive stress relaxation (CSR) syklus
Syklus. Komprimearje de ferbiningen, lit se 24 oeren op 25 ° C ûntspanne, en set se dan yn in syklus fan temperatueren fariearjend fan -20 ° C oant 110 ° C intermitterend foar 24 oeren. By it komprimearjen foar de earste kear, nei de lykwichtsperioade, hat it kristallijne polymeer E in hegere stressferlies as it amorfe polymeer, en as it ferlege wurdt nei -20 ° C, nimt de dichtingskrêft fan 'e twa polymers ôf, wylst it amorfe polymeer A in hege behâld fan stress hat (hegere F / F0). It ferwaarmjen fan de ferbining nei 110 ° C restaurearre syn sealing krêft, en doe't brocht werom nei -20 ° C, de oerbleaune sealing krêft fan it kristallijn polymeer wie minder as 20% fan syn wearde, dat wurdt algemien beskôge as te leech foar de measte applikaasjes, mei de amorphous polymeer behâlden mear as 50% fan syn sealing krêft, en de crystalline werheljende polymeer hawwende wer in hegere polymeer. De folgjende syklus levere ferlykbere konklúzjes. It is dúdlik dat amorfe polymers superieur binne foar sealingapplikaasjes wêr't prestaasjes op hege en lege temperatueren nedich binne.
8. Effekt fan Diolefin Ynhâld
Om it unsaturated punt te leverjen dat nedich is foar fulkanisaasje, wurde net-konjugearre diolefinen lykas ENB, HX en DCPD tafoege oan etyleenpropyleenpolymeren. Ien dûbele bân reagearret yn 'e polymearmatrix, wylst de twadde fungearret as in oanfolling op' e polymerisearre molekulêre keten en leveret it fulkanisaasjepunt foar swevelgele fulkanisaasje. It effekt fan ENB waard evaluearre yn windshield (rein) barprofilen. Polymeren dy't 2%, 6% en 8% ENB befetsje waarden fergelike.De tafoeging fan ENB hie in signifikant effekt op 'e fulkanisaasje-eigenskippen en crosslink-tichtens. Modulus ferhege wylst elongation signifikant fermindere. De hurdens ferhege en de kompresje set ferbettere by temperatuerferheging. As de ENB-ynhâld ferheget, wurdt de charring tiid koarter.
ENB is in amorphous materiaal, en doe't tafoege oan de polymear rêchbonke, fersteurt it crystallization fan it ethylene diel fan 'e polymeer, sadat polymers mei deselde ethylene ynhâld kinne wurde krigen, en de hegere ynhâld fan ENB ferbetteret de lege-temperatuer eigenskippen. By keamertemperatuer ferbetteret de hegere ENB-ynhâld de kompresje-set in bytsje troch de ferbettere crosslink-tichtens. By lege temperatueren is de kompresje-set fan de polymeren mei hegere ENB-ynhâld lykwols signifikant better as dy fan de polymeren mei 2% ENB-ynhâld. It effekt fan ENB ynhâld op brittleness temperatuer, temperatuer retraction, en Gehman syn test lieten gjin signifikant ferskil yn brittleness temperatuer tusken polymers yn it algemien, en foar de Gehman syn test en de TR test, elk polymeer toande in ferbettering yn lege-temperatuer eigenskippen mei tanimmende ENB ynhâld.
9. Effekt fan mooney Viscosity op lege temperatuer Eigenskippen
It is bekend dat mooney-viskositeit (molekulêre massa) in signifikant effekt hat op it ferwurkingsgedrach fan elastomeren. Yn extrusion- en mouldapplikaasjes Yn extrusion- en mouldapplikaasjes is it wichtich om in ferbining te selektearjen mei in passende Mooney-viskositeitswearde. Mei deselde formulearring dy't waard brûkt om it effekt fan 'e tredde monomer, ENB, te ûndersykjen op lege temperatuereigenskippen om Mooney-viskositeit te ûndersiikjen, waarden polymers mei Mooney-viskositeiten fan 30, 60 en 80 fergelike, en de Mooney-viskositeit fan 'e ferbiningen ferhege as de Mooney-viskositeit fan 'e brûkte polymeren tanommen. Treksterkte, modulus en rûge rubbersterkte tanommen mei tanimmende Mooney-viskositeit. It effekt fan Mooney-viskositeit op 'e lege temperatuereigenskippen fan EPDM wie net signifikant. De kompresje permaninte ferfoarming by keamertemperatuer, -20 °C en -40 °C nimt lykwols ta mei tanimmende molekulêre massa. De kompresje ynsteld by keamertemperatuer, -20 ° C en -40 ° C feroare lykwols net signifikant mei tanimmende molekulêre massa, wylst de kompresje set by ferhege temperatueren (175 ° C) wat feroaringen toande foar de hegere mooney-viskositeiten fan 'e EPDM-kleefstoffen.
10. Konklúzje
De etyleen- en diolefine-ynhâld hat in signifikant effekt op 'e prestaasjes fan EPDM-elastomers yn applikaasjes mei lege temperatuer, mei polymeren mei lege ethyleenynhâld dy't goed prestearje en polymeren mei hege diolefine-ynhâld ferbetterje troch fersteurde kristallisaasje fan it ethylene-diel fan it polymeer. Polymeren mei lege etyleenynhâld moatte brûkt wurde as prestaasjes by lege temperatuer in beheining binne.
