ફ્લોરોઇલાસ્ટોમર્સના નીચા તાપમાનના ક્ષતિગ્રસ્ત ગુણધર્મોનો અભ્યાસ

fluoroelastomer (FKM) નો બાકીનો ગેરલાભ એ નબળા તાપમાન પ્રતિકાર છે. દ્વિસંગી FKM નું લો-ટેમ્પરેચર રીટ્રેક્શન ટેમ્પરેચર (TR10) સામાન્ય રીતે -18 થી -16 ℃ છે, અને ગ્લાસ ટ્રાન્ઝિશન ટેમ્પરેચર (Tg) -20 ℃ છે; ટર્નરી એફકેએમનો નીચા-તાપમાનનો પ્રતિકાર દ્વિસંગી એફકેએમ કરતા ઓછો છે. ખાસ નીચા-તાપમાન પ્રકાર એફકેએમમાં ​​નીચા-તાપમાનની સારી પ્રતિકાર હોય છે, પરંતુ કિંમત ખૂબ ઊંચી હોય છે.

ASTM D 2000-2012 'ઓટોમોટિવ રબર પ્રોડક્ટ્સ સ્ટાન્ડર્ડ ક્લાસિફિકેશન સિસ્ટમ' માં FKM નીચા-તાપમાન એમ્બ્રીટલમેન્ટ F15 (-25 ℃) ટેસ્ટ પાસ કરવા માટે જરૂરી M2, M5, M6 ગ્રેડ પ્રોડક્ટ્સ, નીચા-તાપમાન એમ્બ્રીટલમેન્ટ F17 (c0) ℃4 ટેસ્ટ પાસ કરવા માટે જરૂરી M4 ગ્રેડ ઉત્પાદનો. તાજેતરના વર્ષોમાં, ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિકાર (250-275 ℃) અને નીચા તાપમાનના અવરોધ F15 અથવા F17 બંનેની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે વધુ અને વધુ FKM ઉત્પાદનોની આવશ્યકતા છે. નીચા-તાપમાન FKM નો ઉપયોગ કરવાનો શ્રેષ્ઠ માર્ગ છે, જેમ કે -45 ~ -40 ℃ Viton GLT પ્રકાર FKM નું બરડપણું તાપમાન, પરંતુ આ FKM ઉચ્ચ-તાપમાનનું પ્રદર્શન નબળું છે અને બજારને સ્વીકાર્ય બનાવવા માટે કિંમત મુશ્કેલ છે. દ્વિસંગી FKM સંયોજનોની કામગીરીમાં સુધારો કરીને તે એક સાથે નીચા અને ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિકારની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકે છે, અને ખર્ચ પણ વાજબી છે, તે સંશોધનનું એક હોટ સ્પોટ બની ગયું છે.

આ પેપર Tg, TR10 ના FKM નીચા-તાપમાન પ્રદર્શન અને બરડતા તાપમાન (Tbri) ની લાક્ષણિકતાનું વિશ્લેષણ કરે છે જે અનુસ્નાતક વિદ્યાર્થીઓ, ફિલર્સ, મિશ્રણ પ્રક્રિયા, વગેરે વચ્ચેના સંબંધના દ્વિસંગી અને તૃતીય FKM એડહેસિવ નીચા-તાપમાન-પ્રતિરોધક FKM એડહેસિવની તૈયારી માટે નીચા-તાપમાન-પ્રતિરોધક FKM પરફોર્મન્સને પ્રતિરોધક પ્રદાન કરે છે!

1. FKM નીચા-તાપમાનના એમ્બ્રીટલમેન્ટ ગુણધર્મોની લાક્ષણિકતા

રબરમાં ઉલટાવી શકાય તેવું વિરૂપતા હોય છે, તે નાના બાહ્ય બળની ક્રિયા હેઠળ મોટી વિકૃતિ પેદા કરી શકે છે, અને બાહ્ય બળને દૂર કર્યા પછી તેની મૂળ સ્થિતિમાં પુનઃસ્થાપિત કરી શકાય છે, તેથી તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. જો કે, તાપમાનમાં ઘટાડો થતાં, રબરની સ્થિતિસ્થાપકતા ધીમે ધીમે બગડે છે, અને જ્યારે તે Tg સુધી પહોંચે છે, ત્યારે રબર તેની સ્થિતિસ્થાપકતા ગુમાવે છે અને નિષ્ફળ જાય છે. રબરના ઉત્પાદનોની વિવિધતાને કારણે, ઉપયોગની પ્રક્રિયામાં અસર, તાણ, શીયર, ટોર્સિયન, એક્સટ્રુઝન, ઘર્ષણ, વગેરેને આધિન હોઈ શકે છે, યોગ્ય પરીક્ષણ પદ્ધતિ પસંદ કરવા માટે તેની નીચા-તાપમાનની અસ્પષ્ટતાની કામગીરી તેની કાર્યકારી સ્થિતિ પર આધારિત હોવી જોઈએ. સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી નીચા-તાપમાન એમ્બ્રીટલમેન્ટ પર્ફોર્મન્સ ટેસ્ટ પદ્ધતિઓમાં Tg ટેસ્ટ, અસર બરડતા તાપમાન પરીક્ષણ, નીચા-તાપમાન પાછી ખેંચવાની કસોટી, નીચા-તાપમાન ટોર્સનલ કઠોરતા પરીક્ષણ (જીમેન ટેસ્ટ), સ્ટ્રેચિંગ સામે પ્રતિકાર અને ઠંડા ગુણાંક પરીક્ષણ, નીચા-તાપમાનની કઠિનતા પરીક્ષણ, નીચા-તાપમાન સંકોચન અને સ્થાયી તણાવ વિકૃતિ પરીક્ષણ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

FKM ના નીચા તાપમાન પ્રતિકારને Tg, Tbri, TR10 અને નીચા તાપમાને ટોર્સિયન તાપમાન (TGem), વગેરે દ્વારા વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. આ પરિમાણોનો અર્થ અલગ છે પરંતુ એકબીજા સાથે ચોક્કસ સંબંધ ધરાવે છે.

(1) Tg એ તાપમાન છે કે જેના પર રબર અત્યંત સ્થિતિસ્થાપક સ્થિતિમાંથી કાચની સ્થિતિમાં અને કાચની સ્થિતિ અત્યંત સ્થિતિસ્થાપક સ્થિતિમાં બદલાય છે, જે સામાન્ય રીતે રબરની પરમાણુ સાંકળોની માઇક્રોસ્કોપિક હિલચાલને દર્શાવે છે.

(2) Tbri એ તાપમાન છે કે જેના પર અસર બળ વિકૃતિની નિર્દિષ્ટ શરતો હેઠળ રબરને કોઈ નુકસાન થતું નથી, જે સામાન્ય રીતે નીચા તાપમાને ઉપયોગ માટે રબરની મજબૂતાઈ અને નુકસાનનો સામનો કરવાની તેની ક્ષમતાને પ્રતિબિંબિત કરે છે.

(3) TR10 નો ઉપયોગ નીચા તાપમાને રબરની સ્ફટિકીયતા અને સ્ફટિકીકરણ અસરનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે થાય છે, અને સામાન્ય રીતે તે સૌથી નીચા તાપમાનને પ્રતિબિંબિત કરે છે કે જેના પર રબર સામગ્રી તેની સ્થિતિસ્થાપક પુનઃપ્રાપ્તિ જાળવી શકે છે.

(4) TGem નમૂનાને મોટા ખૂણા પર ટ્વિસ્ટ કરવા માટે સંદર્ભ સામગ્રી તરીકે જાણીતા ટોર્સનલ કોન્સ્ટન્ટ સાથે ટોર્સનલ સ્ટીલ વાયરનો ઉપયોગ કરે છે, જ્યારે તાપમાન ઘટે છે, રબરનું મોડ્યુલસ વધે છે, કઠોરતા વધે છે, અને ટોર્સિયનનો કોણ તે બિંદુ સુધી ઘટે છે જ્યાં તે Tg પર માંડ માંડ વળે છે. તાપમાનના ફેરફાર અનુસાર રબરનો ટોર્સિયન એંગલ તેના નીચા તાપમાનની કામગીરીનું મૂલ્યાંકન કરી શકે છે, જે સામાન્ય રીતે સૌથી નીચા તાપમાનને પ્રતિબિંબિત કરે છે કે જેના પર રબર તેની સ્થિતિસ્થાપકતા જાળવી રાખે છે.

2 FKM Tg, TR10 અને Tbri વચ્ચેનો સંબંધ

સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા FKM લો-ટેમ્પરેચર એમ્બ્રીટલમેન્ટ પર્ફોર્મન્સ પેરામીટર્સ Tg, TR10 અને Tbri છે, સપ્લાયર સામાન્ય રીતે Tg અને TR10 પેરામીટર અપનાવે છે, ASTM Tbri પેરામીટર અપનાવે છે, આ ત્રણ વચ્ચે અમુક તફાવતો અને સંબંધો છે.

2. 1 Tg અને TR10 વચ્ચેનો સંબંધ

FKM ના દરેક ગ્રેડનો TR10 Tg ની નજીક છે (ફરક 3 ℃ કરતાં વધુ નથી), જે દર્શાવે છે કે Tg અને TR10 બંને નીચા-તાપમાનની હિલચાલ અને રબર મોલેક્યુલર સાંકળના કાચની સ્થિતિનું તાપમાન પ્રતિબિંબિત કરી શકે છે.

2.2 FKM ફ્લોરિન સામગ્રી અને નીચા-તાપમાન એમ્બ્રીટલમેન્ટ ગુણધર્મો વચ્ચેનો સંબંધ

સામાન્ય બાઈનરી અને ટર્નરી એફકેએમમાં, ફ્લોરિન સામગ્રીના વધારા સાથે TR10 વધે છે; જ્યારે ચોથો મોનોમર, PMVE, રજૂ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેની સામગ્રીનો TR10 પર ઘણો પ્રભાવ છે.

તેની સામગ્રીનો TR10 પર ઘણો પ્રભાવ છે. જો કે ફ્લોરિન સામગ્રીમાં વધારો થવાથી FKM ઉપયોગ તાપમાનની ઉપરની મર્યાદામાં સુધારો થઈ શકે છે, પરંતુ તે જ સમયે, CF બોન્ડને કારણે CH બોન્ડ બદલાય છે, મોલેક્યુલર સાંકળની નરમાઈ અને રબરના નીચા-તાપમાન પ્રદર્શનને ઘટાડે છે.

2.3 FKM સંયોજનોના નીચા-તાપમાનના ક્ષતિગ્રસ્ત ગુણધર્મો પર ફિલરનો પ્રભાવ

કાર્બન બ્લેક N774 એડહેસિવ સૌથી નીચો Tbri અને શ્રેષ્ઠ નીચા-તાપમાન પ્રતિકાર ધરાવે છે; ઝીંક ઓક્સાઇડ એડહેસિવમાં સૌથી વધુ Tbri અને સૌથી ખરાબ નીચા-તાપમાન પ્રતિકાર હોય છે; પાંચ પ્રકારના એડહેસિવ્સનું નીચા-તાપમાનની ગંઠાઇ જવાની કામગીરીમાં બહુ તફાવત નથી. વિશ્લેષણ કર્યા પછી, વિવિધ ફિલર્સ ઉમેર્યા પછી, FKM મોલેક્યુલર ચેઇન્સ વચ્ચેનું ગેપ અને માળખું અલગ છે, અને અનુરૂપ નીચા-તાપમાનના એમ્બ્રીટલમેન્ટ પ્રદર્શન અલગ છે.

વિશ્લેષણ કર્યા પછી, વિવિધ ફિલર ઉમેર્યા પછી, FKM મોલેક્યુલર ચેઇન્સ વચ્ચેના ગાબડા અને બંધારણો અલગ હોય છે, અને અનુરૂપ નીચા-તાપમાનના એમ્બ્રીટલમેન્ટ ગુણધર્મો અલગ હોય છે, અને રબરની થોડી માત્રાવાળા ફિલરમાં મોટી જેલ સામગ્રી અને નીચા-તાપમાનની સારી પ્રતિકાર હોય છે.

2.4 FKM સંયોજનોના નીચા-તાપમાનના સંકોચન ગુણધર્મો પર મિશ્રણ પ્રક્રિયાની અસર

મિશ્રણની પ્રક્રિયા FKM સંયોજનોના નીચા-તાપમાનના સંકોચન ગુણધર્મો પર પણ અસર કરે છે. મિશ્રણ કરતા પહેલા પ્લાસ્ટિસાઇઝ કરવાથી રબરના પરમાણુની લવચીકતા વધુ સારી રીતે મેળવી શકાય છે

મિશ્રણ કરતા પહેલા પ્લાસ્ટિસાઇઝ કરીને સંયોજનના નીચા તાપમાન પ્રતિકારને સુધારી શકાય છે. કમ્પાઉન્ડ પાર્ક કર્યા પછી પાતળી પાસ ટ્રીટમેન્ટ ફિલર્સ અને કોમ્પેટિબિલાઈઝર્સના વિક્ષેપ ગુણધર્મોને સુધારી શકે છે અને નીચા-તાપમાન પ્રતિકારમાં સુધારો કરી શકે છે. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, મોલ્ડિંગ જેટલું લાંબુ, રબરની મૂની સ્નિગ્ધતા ઓછી. મોલ્ડિંગ સમયની સંખ્યામાં વધારો કરવાથી રબરનો Tg ઘટશે, પરંતુ આ ઘટના નોંધપાત્ર નથી, અને FKM રબરના Tg અને Tbri વચ્ચે વિવિધ મોલ્ડિંગ સમય સાથે કોઈ નોંધપાત્ર તફાવત નથી.

3 નિષ્કર્ષ

(1) FKM નો Tg TR10 ની નજીક છે, જે FKM મોલેક્યુલર ચેઇન અને ગ્લાસ સ્ટેટ ટેમ્પરેચરના નીચા તાપમાનની હિલચાલને પ્રતિબિંબિત કરી શકે છે, અને Tbri Tg અને TR10 કરતા નીચું છે.

Tg અને TR10 કરતાં ઓછું છે.

(2) પેરોક્સાઇડ સલ્ફરાઇઝ્ડ હાઇ ફ્લોરિન FKM ની નીચા તાપમાનની ગંદકીની મિલકત વધુ સારી છે, અને બિસ્ફેનોલ દ્વિસંગી સલ્ફ્યુરાઇઝ્ડ FKM ની નીચા તાપમાનની ક્ષતિગ્રસ્ત મિલકત વધુ ખરાબ છે.

(3) કાર્બન બ્લેક N774 થી ભરેલા FKM રબરમાં નીચા-તાપમાનની સારી પ્રતિકાર હોય છે; ઓછી માત્રામાં ફિલર સાથેના રબરમાં જેલનું પ્રમાણ વધુ હોય છે અને ઓછા-તાપમાનની સારી પ્રતિકાર હોય છે.

(4) મોલ્ડિંગ સમયની સંખ્યા FKM સંયોજનોની નીચા-તાપમાનના ક્ષતિગ્રસ્ત ગુણધર્મ પર ઓછી અસર કરે છે.