एथिलीन प्रोपलीन रबर के कम तापमान प्रदर्शन को प्रभावित करने वाले कारक

थर्माप्लास्टिक के विपरीत, इलास्टोमर्स का उपयोग आमतौर पर तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला पर किया जाता है और उनके ग्लास संक्रमण तापमान (टीजी) से काफी ऊपर होता है। थर्माप्लास्टिक पर इलास्टोमर्स के फायदे तन्यता राज्य (उच्च लोच) से लगभग पूरी तरह से ठीक होने की उनकी क्षमता हैं, साथ ही साथ उनकी सामान्यीकृत लोच, कम कठोरता और कम मापांक गुण भी हैं। जब इलास्टोमर्स का उपयोग कमरे के तापमान के नीचे किया जाता है, तो वे कठोरता में वृद्धि, मापांक में वृद्धि और लोच में कमी दिखाते हैं। जब इलास्टोमर्स का उपयोग कमरे के तापमान से नीचे किया जाता है, तो कठोरता को बढ़ाने की प्रवृत्ति होती है, मापांक में वृद्धि होती है, कम करने के लिए लोच (कम तन्यता) और संपीड़न सेट में वृद्धि होती है। इलास्टोमर के साथ समस्या के आधार पर, दो घटनाएं एक ही समय में हो सकती हैं - ग्लास हार्डनिंग और आंशिक क्रिस्टलीकरण - सीआर, ईपीडीएम, एनआर इलास्टोमर्स के कुछ उदाहरण हैं जो क्रिस्टलीकरण को प्रदर्शित करते हैं।

1। कम तापमान परीक्षण का अवलोकन

कम तापमान पर बहुलक गुणों को चिह्नित करने के लिए, कई वर्षों से भंगुरता, संपीड़न स्थायी विरूपण, वापसी, सख्त और क्रायोजेनिक सख्त का उपयोग किया गया है। कंप्रेसिव स्ट्रेस रिलैक्सेशन अपेक्षाकृत नया है और विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों में समय की अवधि में किसी सामग्री की सीलिंग बल का निर्धारण करने पर ध्यान केंद्रित करता है।

2। भंगुरता का तापमान

एएसटीएम डी 2137 भंगुरता के तापमान को सबसे कम तापमान के रूप में परिभाषित करता है, जिस पर वल्केनाइज्ड रबर निर्दिष्ट प्रभाव स्थितियों के तहत फ्रैक्चर या टूटना नहीं दिखाएगा। पूर्व-निर्धारित आकार के पांच रबर नमूने तैयार किए जाते हैं, एक कक्ष या तरल माध्यम में रखे जाते हैं, जो 3 min 0.5min के लिए एक सेट तापमान के अधीन होते हैं, और फिर 2.0 ± 0.2m/s का प्रभाव वेग दिया जाता है। नमूनों को हटा दिया जाता है और एक प्रभाव या टूटना परीक्षण के अधीन किया जाता है। नमूना को हटा दिया जाता है और प्रभाव या फ्रैक्चर के लिए परीक्षण किया जाता है, सभी क्षति के बिना। परीक्षण को भंगुरता के तापमान तक दोहराया गया था - सबसे कम तापमान जिस पर कोई फ्रैक्चर नहीं पाया गया था, वह 1 ° C के बहुत करीब था।

3। कम तापमान संपीड़न सेट और कम तापमान सख्त होना

कम तापमान संपीड़न सेट के लिए परीक्षण प्रक्रिया मानक संपीड़न सेट के लिए बहुत करीब है, सिवाय इसके कि तापमान कुछ ऊर्जा विधि द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जैसे कि सूखी बर्फ, तरल नाइट्रोजन, या यांत्रिक तरीकों, और मूल्य प्रीसेट तापमान के ° 1 ° C के भीतर है। स्थिरता से उबरने के बाद, नमूना को पूर्व निर्धारित कम तापमान पर भी रखा जाता है और 29 मिमी के व्यास और 12.5 मिमी की मोटाई में ढाला जाता है। कम तापमान संपीड़न सेट प्रश्न में यौगिक के अनुप्रयोगों को सील करने के लिए एक अप्रत्यक्ष विधि है। संपीड़ित तनाव छूट प्रत्यक्ष विधि है और बाद में चर्चा की जाएगी। कम तापमान सख्त होना भी आमतौर पर एक वल्केनाइज्ड संपीड़न सेट नमूना (29 मिमी x 12.5 मिमी) का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है, लेकिन कम तापमान नियंत्रण पर फिर से परीक्षण किया जाता है, जो कि संपीड़न सेट के लिए समान है, और फिर फिर से उनके सेट तापमान के समान तापमान पर। सख्त और कम -तापमान संपीड़न सेट सीधे शीतलन से प्रभावित होता है, लेकिन यह भी कि क्रिस्टलीकरण करने के लिए बहुलक की प्रवृत्ति से, तापमान पर निर्भर क्रिस्टलीकरण की दर के साथ, सीआर, सीआर -10 डिग्री सेल्सियस के आसपास सबसे तेज क्रिस्टलीकृत करता है, और फिर कम तापमान पर कम हो जाता है, मुख्य रूप से पॉलिमर चेन सेगमेंट की स्थिरता के कारण।

4। गेहमैन कम तापमान सख्त होना

एएसटीएम डी 1053 निम्न-तापमान सख्त विधि का वर्णन करता है: इस प्रकार है: लोचदार बहुलक नमूनों की एक श्रृंखला को एक ज्ञात टॉर्सनल स्थिरांक के साथ एक तार से जुड़ा हुआ है, और तार का दूसरा छोर एक मरोड़ वाले सिर से जुड़ा होता है जो तार को मुड़ने की अनुमति देने में सक्षम होता है। नमूनों को सामान्य से नीचे एक विशिष्ट तापमान पर एक गर्मी हस्तांतरण माध्यम में डुबोया जाता है, जिस समय मरोड़ सिर को 180 ° से घुमाया जाता है, और फिर नमूनों को एक राशि (180 ° से कम) से मुड़ जाता है जो नमूना के लचीलेपन और कठोरता के व्युत्क्रम पर निर्भर होता है। फिर नमूना ट्विस्ट की मात्रा, ट्विस्ट के कोण और रबर सामग्री की कठोरता की मात्रा निर्धारित करने के लिए गोनियोमीटर की मात्रा का उपयोग करें। सिस्टम का तापमान धीरे -धीरे इस बिंदु पर बढ़ जाता है, और तापमान के खिलाफ मोड़ के कोण का एक भूखंड प्राप्त होता है। जिस तापमान पर मापांक T2, T10 और T100 तक पहुंचता है, वह आमतौर पर कमरे के तापमान पर मापांक मूल्य के बराबर दर्ज किया जाता है।

5। कम तापमान वापसी (टीआर परीक्षण)

टीआर परीक्षण का उपयोग तन्य अवस्था में एक नमूने की क्षमता का मूल्यांकन करने के लिए किया जाता है जब कम तापमान प्रभाव को निर्धारित करने के लिए संपीड़ित तनाव द्वारा निर्धारित संपीड़ित स्थायी विरूपण और संपीड़ित तनाव विश्राम का उपयोग किया जाता है। जैसा कि पहले कवर किया गया है, एनआर और पीवीसी जैसे कई पॉलिमर कम तापमान पर क्रिस्टलीकृत होंगे, लेकिन स्ट्रेचिंग भी क्रिस्टलीकृत हो सकता है, जिससे कम तापमान गुणों को देखते हुए अतिरिक्त कारकों के लिए अग्रणी हो सकता है। मूल्यांकन अनुप्रयोगों जैसे कि निकास निलंबन, टीआर के तहत तनाव बहुत उपयुक्त है और अक्सर उपयोग किया जाता है। इस परीक्षण में, नमूना लम्बी है (अक्सर 50% या 100%) और लम्बी अवस्था में जमे हुए। नमूना जारी किया जाता है, जिस समय तापमान की वसूली को मापने के लिए तापमान को निर्धारित दर पर उठाया जाता है, संकोचन की लंबाई को मापा जाता है और बढ़ाव दर्ज किया जाता है। तापमान जिस पर नमूना 10%, 30%, 50%और 70%तक सिकुड़ता है, आमतौर पर TR10, TR30, TR50 और TR70 के रूप में नोट किया जाता है। TR10 भंगुरता के तापमान से संबंधित है; TR70 कम तापमान संपीड़न में नमूना के स्थायी विरूपण से संबंधित है; और TR10 और TR70 के बीच के अंतर का उपयोग नमूना के क्रिस्टलीकरण को मापने के लिए किया जाता है (अधिक अंतर, क्रिस्टलीकृत करने की प्रवृत्ति जितनी अधिक होती है)।

6। कम तापमान संपीड़ित तनाव विश्राम (सीएसआर)

सीएसआर परीक्षण का उपयोग सीलिंग सामग्री के प्रदर्शन और जीवन के बारे में भविष्यवाणियां करने के लिए किया जा सकता है। जब एक इलास्टोमेरिक यौगिक को एक निरंतर विरूपण दिया जाता है, तो एक संयुक्त बल बनाया जाता है, और एक निश्चित पर्यावरणीय सीमा के भीतर इस बल को बनाए रखने के लिए सामग्री की क्षमता सील करने की क्षमता को मापती है। भौतिक और रासायनिक दोनों तंत्र तनाव में छूट में योगदान करते हैं, समय और तापमान के आधार पर, एक कारक हावी हो जाएगा, किसी दिए गए तनाव के तुरंत बाद, कम तापमान पर शारीरिक विश्राम देखा जाता है, जिससे चेन पुनर्व्यवस्था और रबर-फिलर और फिलर-फिलर सतहों में परिवर्तन होता है, और तनाव हटाने की प्रणाली की छूट प्रतिवर्ती होती है। उच्च तापमान पर, रासायनिक संरचना विश्राम की दर को निर्धारित करती है, जब भौतिक प्रक्रियाएं पहले से ही छोटी होती हैं और रासायनिक छूट अपरिवर्तनीय होती है, जिससे चेन टूटने और क्रॉस-लिंकिंग प्रतिक्रियाएं होती हैं। तापमान साइकिल चलाना या तापमान में अचानक वृद्धि से इलास्टोमर्स में तनाव में छूट पर प्रभाव पड़ सकता है। सीएसआर परीक्षण के दौरान, परीक्षण नमूना रखा जाता है

सीएसआर परीक्षण के दौरान, तनाव में छूट बढ़ जाती है जब परीक्षण नमूना ऊंचे तापमान के अधीन होता है। यदि परीक्षण में तनाव की छूट जल्दी होती है, तो अतिरिक्त विश्राम की मात्रा पहले बढ़ जाती है और पहले चक्र के दौरान अधिकतम मूल्य होता है। गैसकेट के नमूनों (19 मिमी बाहरी व्यास, 15 मिमी के आंतरिक व्यास) का उत्पादन करने के लिए एक तन्यता वाले बड़े परीक्षण टुकड़े में, एक लोचदार स्थिरता के साथ उनके कमरे के तापमान की मोटाई के लिए 25%की मोटाई के लिए नमूने के लिए संपीड़ित किया जाएगा, और 25 ℃ पर पर्यावरण परीक्षण कक्ष में, 24h को बनाए रखने के लिए, 24h के लिए, 24h के लिए, परीक्षण तापमान पर परीक्षण का समय, परीक्षण तापमान, निरंतर बल निर्धारण। परीक्षण तापमान पर परीक्षण समय के दौरान बल माप लगातार किया जाता है।

7। एथिलीन सामग्री का प्रभाव

7.1 एथिलीन सामग्री का ईपीडीएम पॉलिमर के कम तापमान प्रदर्शन पर सबसे अधिक प्रभाव पड़ता है। 48% से 72% तक के एथिलीन सामग्री वाले पॉलिमर का मूल्यांकन उच्च गुणवत्ता वाले सीलिंग योगों के तहत किया गया था। सभी का उद्देश्य इन विभिन्न पॉलिमर में ENB को पेश करके Mooney चिपचिपापन में भिन्नता को कम करना है।

EPDM रबर अनाकार है यदि एथिलीन/प्रोपलीन अनुपात समान है और बहुलक श्रृंखला में दो मोनोमर्स का वितरण यादृच्छिक है। 48% और 54% एथिलीन सामग्री के साथ ईपीडीएम कमरे के तापमान पर या उससे ऊपर क्रिस्टलीकृत नहीं करता है। जब एथिलीन सामग्री 65%तक पहुंच जाती है, तो एथिलीन अनुक्रम संख्या और लंबाई में बढ़ने लगते हैं और क्रिस्टल बना सकते हैं, जो कि डीएससी घटता पर क्रिस्टलीकरण चोटियों में 40 डिग्री सेल्सियस के आसपास देखे जाते हैं। DSC जितना बड़ा होता है, उतना ही बड़ा क्रिस्टल होता है।

7.2 बाद में चर्चा की गई कम तापमान गुणों पर एथिलीन सामग्री के प्रभाव के अलावा, क्रिस्टलीय आकार क्रिस्टल युक्त यौगिकों के मिश्रण और प्रसंस्करण में आसानी को प्रभावित करता है। क्रिस्टलीय आकार जितना बड़ा होगा, अन्य घटकों के साथ बहुलक को पूरी तरह से मिश्रण करने के लिए मिश्रण चरण में अधिक गर्मी और कतरनी काम की आवश्यकता होती है। EPDM यौगिकों की कच्ची रबर की ताकत बढ़ती एथिलीन सामग्री के साथ बढ़ जाती है। सीलिंग योगों में जहां एथिलीन सामग्री के प्रभाव को मापा गया था, एथिलीन सामग्री में 50% से 68% तक वृद्धि के परिणामस्वरूप रबर की ताकत में कम से कम चार गुना वृद्धि हुई। एथिलीन सामग्री में वृद्धि के साथ कमरे की तापमान कठोरता भी बढ़ जाती है। अनाकार बहुलक चिपकने वाली एक कठोरता 63 ° है, जबकि उच्चतम एथिलीन सामग्री के साथ बहुलक की कठोरता 79 ° है। यह एथिलीन अनुक्रम में वृद्धि, चिपकने में क्रिस्टलीकरण में वृद्धि, और थर्माप्लास्टिक पॉलिमर में इसी वृद्धि के कारण है।

7.3 जब कठोरता को कम तापमान पर मापा जाता है, तो उच्च एथिलीन सामग्री के साथ पॉलिमर के विपरीत, अनाकार पॉलिमर कठोरता में कम परिवर्तन दिखाते हैं, जबकि उच्च एथिलीन सामग्री की कठोरता में परिवर्तन एक रैखिक पैटर्न नहीं दिखाता है और हार्डनेस कमरे के तापमान पर अधिक रहती है, इसलिए उच्च एथिलीन सामग्री को उच्चतम कठोरता के लिए जारी रखा जाता है।

7.4 संपीड़न सेट काफी हद तक परीक्षण तापमान पर निर्भर है। यदि 175 डिग्री सेल्सियस पर परीक्षण किया जाता है, तो किसी भी पॉलिमर के बीच संपीड़न सेट में कोई अंतर नहीं है (सेट यौगिक के डिजाइन और वल्केनाइजेशन सिस्टम की पसंद से प्रभावित होता है)। एथिलीन क्रिस्टल के पिघलने के बाद, बहुलक एक अनाकार रूप को प्रदर्शित करता है, और एथिलीन सामग्री के प्रभाव की जांच करने के लिए, परीक्षण 23 डिग्री सेल्सियस पर किए गए थे। एक उच्च एथिलीन सामग्री वाले पॉलिमर में स्पष्ट रूप से उच्च स्थायी विरूपण (दो बार से अधिक) होता है, और -20 ° C और -40 ° C पर परीक्षण किए जाने पर एथिलीन सामग्री का प्रभाव और भी बड़ा होता है। 60% से अधिक एथिलीन सामग्री वाले पॉलिमर में उच्च स्थायी विरूपण (> 80%) होता है; -40 डिग्री सेल्सियस पर, केवल पूरी तरह से अनाकार पॉलिमर में कम स्थायी विरूपण (17%) होता है।

7.5 गेहमैन परीक्षणों से कम तापमान सख्त पर एथिलीन सामग्री का प्रभाव। एक तापमान को देखते हुए, कोने जितना अधिक होगा, कठोरता में वृद्धि (या मापांक में वृद्धि)। कम तापमान पर, बढ़ती एथिलीन सामग्री के साथ कठोरता मापांक में काफी वृद्धि होती है। अनाकार पॉलिमर के लिए, T2 -47 ° C है, जबकि उच्चतम एथिलीन सामग्री बहुलक में केवल -16 ° C का T2 होता है।

7.6TR मापने वाले नमूनों की वसूली को कम करने के बाद, एथिलीन सामग्री का परीक्षण विधि पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, जो फिर से गेहमैन परीक्षण के समान है।

यह गेहमैन टेस्ट के समान है। विभिन्न पॉलिमर का संकोचन (%) तापमान के एक समारोह के रूप में भिन्न होता है, जिसमें अनाकार पॉलिमर कम तापमान पर उच्चतम संकोचन वसूली करते हैं; हालांकि, जैसा कि भविष्यवाणी की गई थी, वसूली बिगड़ती है क्योंकि एथिलीन सामग्री किसी दिए गए तापमान पर बढ़ जाती है।

रिकवरी बिगड़ती है। TR10 का मान उच्च एथिलीन सामग्री के साथ पॉलिमर के लिए अनाकार पॉलिमर के लिए -53 डिग्री सेल्सियस से -28 डिग्री सेल्सियस तक भिन्न होता है।

7.7 कंप्रेसिव स्ट्रेस रिलैक्सेशन (CSR) चक्र

चक्र। यौगिकों को संपीड़ित करें, उन्हें 24 घंटे के लिए 25 डिग्री सेल्सियस पर आराम करने की अनुमति दें, और फिर उन्हें -20 डिग्री सेल्सियस से 110 डिग्री सेल्सियस से लेकर 24 घंटे के लिए रुक -रुक कर रखें। जब पहली बार संपीड़ित किया जाता है, तो संतुलन अवधि के बाद, क्रिस्टलीय बहुलक ई को अनाकार बहुलक की तुलना में तनाव का अधिक नुकसान होता है, और जब -20 ° C तक कम किया जाता है तो दो पॉलिमर की सीलिंग बल कम हो जाता है, जबकि अनाकार बहुलक A में तनाव का एक उच्च प्रतिधारण होता है (उच्च f/f0)। यौगिक को 110 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने से इसकी सीलिंग बल बहाल हो गया, और जब -20 डिग्री सेल्सियस तक वापस लाया जाता है, तो क्रिस्टलीय बहुलक का शेष सीलिंग बल इसके मूल्य का 20% से कम था, जिसे आमतौर पर अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए बहुत कम माना जाता है, इसके सीलिंग फोर्स के 50% से अधिक को बनाए रखने के लिए, और एमोर्फस पॉलिमर फिर से क्रिस्टलीय पोलिमर से अधिक है। अगले चक्र में समान निष्कर्ष निकले। यह स्पष्ट है कि अनाकार पॉलिमर सीलिंग अनुप्रयोगों के लिए बेहतर हैं जहां उच्च और कम तापमान प्रदर्शन की आवश्यकता होती है।

8। डायोलफिन सामग्री का प्रभाव

Vulcanization के लिए आवश्यक असंतृप्त बिंदु प्रदान करने के लिए, ENB, HX और DCPD जैसे गैर-संयुग्मित Diolefins को एथिलीन प्रोपलीन पॉलिमर में जोड़ा जाता है। एक डबल बॉन्ड पॉलिमर मैट्रिक्स में प्रतिक्रिया करता है, जबकि दूसरा बहुलक आणविक श्रृंखला के पूरक के रूप में कार्य करता है और सल्फर पीले वल्केनाइजेशन के लिए वल्केनाइजेशन बिंदु प्रदान करता है। ENB के प्रभाव का मूल्यांकन विंडशील्ड (वर्षा) बार प्रोफाइल में किया गया था। 2%, 6% और 8% ENB वाले पॉलिमर की तुलना की गई थी। ENB के अलावा वल्केनाइजेशन विशेषताओं और क्रॉसलिंक घनत्व पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव था। मापांक में वृद्धि हुई जबकि बढ़ाव में काफी कमी आई। तापमान में वृद्धि के दौरान कठोरता में वृद्धि हुई और संपीड़न सेट में सुधार हुआ। जैसे -जैसे ENB सामग्री बढ़ती है, चारिंग समय कम हो जाता है।

ENB एक अनाकार सामग्री है, और जब बहुलक बैकबोन में जोड़ा जाता है, तो यह बहुलक के एथिलीन भाग के क्रिस्टलीकरण को बाधित करता है, ताकि समान एथिलीन सामग्री वाले पॉलिमर प्राप्त किए जा सकें, और ENB की उच्च सामग्री कम तापमान गुणों में सुधार करती है। कमरे के तापमान पर, उच्च ENB सामग्री बेहतर क्रॉसलिंक घनत्व के कारण संपीड़न सेट में थोड़ा सुधार करती है। हालांकि, कम तापमान पर, उच्च ENB सामग्री के साथ पॉलिमर का संपीड़न सेट 2% ENB सामग्री के साथ पॉलिमर की तुलना में काफी बेहतर है। भंगुरता के तापमान, तापमान वापसी, और गेहमैन के परीक्षण पर ENB सामग्री का प्रभाव सामान्य रूप से पॉलिमर के बीच भंगुरता के तापमान में कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं दिखाता है, और Gehman के परीक्षण और TR परीक्षण के लिए, प्रत्येक बहुलक ने ENB सामग्री में वृद्धि के साथ कम तापमान वाले गुणों में सुधार दिखाया।

9। कम तापमान गुणों पर मूनी चिपचिपापन का प्रभाव

यह सर्वविदित है कि मूनी चिपचिपाहट (आणविक द्रव्यमान) का इलास्टोमर्स के प्रसंस्करण व्यवहार पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव है। एक्सट्रूज़न और मोल्डिंग अनुप्रयोगों में एक्सट्रूज़न और मोल्डिंग अनुप्रयोगों में, एक उपयुक्त मूनी चिपचिपाहट मूल्य के साथ एक यौगिक का चयन करना महत्वपूर्ण है। उसी सूत्रीकरण का उपयोग करना, जिसका उपयोग तीसरे मोनोमर के प्रभाव की जांच करने के लिए किया गया था, ईएनबी, कम तापमान वाले गुणों पर मूनी चिपचिपापन की जांच करने के लिए, 30, 60 और 80 के मूनी चिपचिपाहट के साथ पॉलिमर की तुलना की गई, और यौगिकों की मूनी चिपचिपाहट बढ़ गई क्योंकि उपयोग किए गए पॉलिमर की मूनी चिपचिपाहट बढ़ गई। बढ़ती मूनी चिपचिपाहट के साथ तन्य शक्ति, मापांक और कच्चे रबर की ताकत में वृद्धि हुई। ईपीडीएम के कम तापमान गुणों पर मूनी चिपचिपाहट का प्रभाव महत्वपूर्ण नहीं था। हालांकि, कमरे के तापमान पर संपीड़न स्थायी विरूपण, -20 ° C और -40 ° C बढ़ते आणविक द्रव्यमान के साथ बढ़ता है। हालांकि, कमरे के तापमान पर सेट किया गया संपीड़न -20 ° C और -40 ° C आणविक द्रव्यमान में वृद्धि के साथ महत्वपूर्ण रूप से नहीं बदलता है, जबकि ऊंचे तापमान (175 ° C) पर सेट किए गए संपीड़न ने EPDM चिपकने के उच्च मूनी चिपचिपाहट के लिए कुछ बदलाव दिखाए।

10। निष्कर्ष

एथिलीन और डायोलफिन सामग्री का कम तापमान अनुप्रयोगों में ईपीडीएम इलास्टोमर्स के प्रदर्शन पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है, जिसमें पॉलिमर कम एथिलीन सामग्री के साथ अच्छी तरह से प्रदर्शन करते हैं और पॉलिमर के साथ उच्च डायोलफिन सामग्री में सुधार होता है, जो पॉलिमर के एथिलीन भाग के विघटित क्रिस्टलीकरण के कारण होता है। कम एथिलीन सामग्री पॉलिमर का उपयोग तब किया जाना चाहिए जब कम तापमान प्रदर्शन एक सीमा हो।