Ólíkt hitaplasti eru teygjur venjulega notaðar yfir breitt hitastig og töluvert yfir glerhitastigi þeirra (Tg). Kostir teygjur umfram hitaplastefni eru hæfni þeirra til að jafna sig nánast algjörlega úr togástandi (mikil mýkt), sem og almenn teygjanleiki þeirra, lítil hörku og lágur stuðull. Þegar teygjur eru notaðar undir stofuhita sýna þær aukningu á hörku, aukningu á stuðli og lækkun á mýkt. Þegar teygjur eru notaðar undir stofuhita er tilhneiging til að hörku aukist, stuðull eykst, mýkt minnkar (lítil tog) og þjöppun aukist. Það fer eftir vandamálinu með teygjuefnið, tvö fyrirbæri geta komið fram á sama tíma - glerherðing og að hluta kristöllun - CR, EPDM, NR eru nokkur dæmi um teygjur sem sýna kristöllun.
1. Yfirlit yfir lághitaprófanir
Stökkleiki, varanleg samþjöppun, samdráttur, herðing og frosthörðnun hafa verið notuð í mörg ár til að einkenna fjölliða eiginleika við lágt hitastig. Slökun á þjöppunarspennu er tiltölulega ný og beinist að því að ákvarða þéttingarkraft efnis yfir ákveðinn tíma við ýmsar umhverfisaðstæður.
2. Brothætta Hitastig
ASTM D 2137 skilgreinir brothætta hitastigið sem lægsta hitastig þar sem vúlkanað gúmmí mun ekki sýna brot eða rifna við tilgreindar höggaðstæður. Fimm gúmmísýni með fyrirfram ákveðinni lögun eru útbúin, sett í hólf eða fljótandi miðil, sett í stillt hitastig í 3±0,5 mín., og síðan gefinn högghraði 2,0±0,2m/s. Sýnin eru fjarlægð og látin fara í högg- eða rofpróf. Sýnið er fjarlægt og prófað fyrir högg eða beinbrot, allt án skemmda. Prófið var endurtekið upp að brothættu hitastigi - lægsta hitastigið sem ekkert brot fannst við var mjög nálægt 1°C.
3. Lágt hitastig þjöppunarsett og lághitaherðing
Prófunaraðferðin fyrir lághitaþjöppunarsett er mjög nálægt því sem er fyrir venjulegt þjöppunarsett, nema að hitastiginu er stjórnað með einhverri orkuaðferð, svo sem þurrís, fljótandi köfnunarefni eða vélrænni aðferðir, og gildið er innan ± 1°C frá forstilltu hitastigi. Eftir að hafa verið tekinn úr festingunni er sýnishornið einnig sett við fyrirfram stillt lágt hitastig og mótað í þvermál 29 mm og þykkt 12,5 mm. Lághitaþjöppunarsett er óbein aðferð til að þétta notkun viðkomandi efnasambands. Þrýstiálagsslökun er bein aðferð og verður fjallað um hana síðar. Lághitaherðing er einnig venjulega ákvörðuð með því að nota vúlkaniseruðu þjöppunarsettsýni (29 mm x 12,5 mm), en endurprófað við lághitastýringu, sem er það sama og fyrir þjöppunarsett, og síðan aftur við sama hitastig og stillt hitastig þeirra. Herðing og lághitaþjöppunarsett verða fyrir beinum áhrifum af kælingu, en einnig af tilhneigingu fjölliðunnar til að kristallast, þar sem kristöllunarhraði er háður hitastigi, td kristallast CR hraðast í kringum -10°C, og minnkar síðan við lægra hitastig, aðallega vegna óhreyfanleika fjölliða keðjuhlutanna (sameinda keðjuhlutar frysta).
4. Gehman lágt hitastig herðing
ASTM D 1053 lýsir lághita herðingaraðferðinni sem hér segir: röð teygjanlegra fjölliða sýnishorna eru fast festar við vír með þekktum snúningsfasta og hinn endinn á vírnum er festur við snúningshaus sem getur gert kleift að snúa vírnum. Sýnunum er sökkt í hitaflutningsmiðil við ákveðið hitastig undir eðlilegu, á þeim tíma er snúningshausinn snúinn um 180°, og síðan eru sýnin snúin um magn (minna en 180°) sem er háð andhverfu sveigjanleika og stífleika sýnisins. Notaðu síðan magn snúningsmælis til að ákvarða magn snúnings sýnis, snúningshorns og hörku gúmmíefnisins. Hitastig kerfisins eykst smám saman á þessum tímapunkti og mynd af snúningshorni á móti hitastigi fæst. Hitastigið þar sem stuðullinn nær T2, T10 og T100 er venjulega skráður sem jöfn stuðullgildinu við stofuhita.
5. Lágt hitastig afturköllun (TR próf)
TR prófið er notað til að meta getu sýnis í togástandi þegar varanleg þrýstilögun og þrýstiálagsslökun sem ákvarðast af þrýstiálagi eru notuð til að ákvarða lághitaáhrif. Eins og áður sagði munu margar fjölliður eins og NR og PVC kristallast við lágt hitastig, en teygja getur einnig kristallast, sem leiðir til viðbótarþátta þegar litið er á lághitaeiginleika. Fyrir matsnotkun eins og útblástursfjöðrun, er TR undir spennu mjög viðeigandi og oft notað. Í þessari prófun er sýnishornið ílengt (oft um 50% eða 100%) og frosið í aflengdu ástandi. Sýninu er sleppt, á þeim tíma er hitastigið hækkað með ákveðnum hraða til að mæla endurheimt sýnisins, lengd rýrnunarinnar er mæld og lengingin skráð. Hitastigið þar sem sýnishornið minnkar um 10%, 30%, 50% og 70% er venjulega merkt sem TR10, TR30, TR50 og TR70. TR10 tengist brothætt hitastigi; TR70 tengist varanlega aflögun sýnisins í lághitaþjöppun; og munurinn á TR10 og TR70 er notaður til að mæla kristöllun sýnisins (því meiri sem munurinn er, því meiri er tilhneigingin til að kristalla).
6 . Lághitaþrýstingsslökun (CSR)
CSR prófið er hægt að nota til að spá fyrir um frammistöðu og endingu þéttiefna. Þegar teygjuefnasambandi er gefið stöðuga aflögun myndast sameinaður kraftur og geta efnisins til að halda þessum krafti innan ákveðins umhverfissviðs mælir getu þess til að þétta. Bæði eðlisfræðileg og efnafræðileg kerfi stuðla að slökun á streitu, byggt á tíma og hitastigi, einn þáttur mun ráða, líkamleg slökun sést við lágt hitastig, strax eftir tiltekið álag, sem leiðir til endurröðunar keðju og breytinga á yfirborði gúmmífylliefnis og fylliefnisfylliefnisins og slökun á streitulosunarkerfinu er afturkræf. Við hærra hitastig ákvarðar efnasamsetningin slökunarhraða, þegar eðlisfræðilegir ferlar eru þegar litlir og efnaslökunin er óafturkræf, sem leiðir til keðjubrots og krosstengingarviðbragða. Hringrás hitastigs eða skyndileg hækkun á hitastigi getur haft áhrif á slökun á streitu í elastómerum. Meðan á CSR prófinu stendur er prófunarsýnin sett
Við CSR prófun eykst slökun á streitu þegar prófunarsýnin er háð hækkuðu hitastigi. Ef streituslökun á sér stað snemma í prófinu eykst magn viðbótarslökun fyrst og hefur hámarksgildi í fyrstu lotu. Í togþolnu stóru prófunarstykki til að framleiða þéttingarsýni (19 mm ytra þvermál, innra þvermál 15 mm), með teygjanlegri festingu verður þjappað að sýninu í stofuhitaþykkt þeirra 25%, og við 25 ℃ inn í umhverfisprófunarhólfið, hitastigið við 25 ℃ til að viðhalda ℃ til -2 klst., og síðan haldið niður í 24 klst. Næsta hitastig á milli -20 ~ 110 ℃ hringrás 24h, allan prófunartímann við prófunarhitastig, prófunarhitastig, stöðugur kraftákvörðun. Kraftamælingin er framkvæmd stöðugt allan prófunartímann við prófunarhitastigið.
7. Áhrif etýleninnihalds
7.1 Etýleninnihald hefur mest áhrif á lághitaframmistöðu EPDM fjölliða. Fjölliður með etýleninnihald á bilinu 48% til 72% voru metnar undir hágæða innsigli. Öll miða að því að draga úr breytileika í seigju mooney með því að innleiða ENB í þessar mismunandi fjölliður.
EPDM gúmmí er formlaust ef etýlen/própýlen hlutfallið er jafnt og dreifing tveggja einliða í fjölliðakeðjunni er tilviljunarkennd. EPDM með 48% og 54% etýleninnihald kristallast ekki við eða yfir stofuhita. Þegar etýleninnihaldið er komið upp í 65% byrja etýlenraðirnar að fjölga og lengd og geta myndað kristalla, sem sjást í kristöllunartoppunum á DSC-kúrfunum í kringum 40°C. Því stærri sem DSC topparnir eru, því stærri eru kristallarnir sem myndast.
7.2 Til viðbótar við áhrif etýleninnihalds á lághitaeiginleika sem fjallað er um síðar, hefur kristöllístærð áhrif á auðvelda blöndun og vinnslu efnasambanda sem innihalda kristalla. Því stærri sem kristallastærðin er, því meiri hita- og klippivinnu þarf á blöndunarstigi til að blanda fjölliðunni að fullu við aðra íhluti. Hrágúmmístyrkur EPDM efnasambanda eykst með auknu etýleninnihaldi. Í þéttingarblöndum þar sem áhrif etýleninnihalds voru mæld leiddi aukning á etýleninnihaldi úr 50% í 68% til að minnsta kosti fjórfaldrar styrkleika gúmmísins. Hörku við stofuhita eykst einnig með auknu etýleninnihaldi. Shore A hörku formlausa fjölliða límsins er 63°, en Shore A hörku fjölliðunnar með hæsta etýleninnihaldið er 79°. Þetta stafar af aukningu á etýlenröðinni, aukningu á kristöllun í líminu og samsvarandi aukningu á hitaþjálu fjölliðum.
7.3 Þegar hörkan er mæld við lágt hitastig, öfugt við fjölliðurnar með hátt etýleninnihald, sýna formlausu fjölliðurnar minni breytingu á hörku, en breytingin á hörku hærra etýleninnihaldsins sýnir ekki línulegt mynstur og hörkan helst há við stofuhita, þannig að fjölliðurnar sem innihalda hærra etýleninnihaldið halda áfram að hafa hæstu hörku við lágt hitastig.
7.4 Þjöppunarsett er að miklu leyti háð prófunarhitastigi. Ef það er prófað við 175°C er enginn munur á þjöppunarsetti milli nokkurra fjölliða (settið er undir áhrifum af hönnun efnasambandsins og vali á vökvunarkerfi). Eftir bráðnun etýlenkristallanna sýnir fjölliðan myndlaust form og til að kanna áhrif etýleninnihaldsins voru prófanir gerðar við 23°C. Fjölliður með hærra etýleninnihald hafa greinilega meiri varanlega aflögun (meira en tvöfalt meira) og áhrif etýleninnihaldsins eru enn meiri þegar þau eru prófuð við -20°C og -40°C. Fjölliður með meira en 60% etýleninnihald hafa mikla varanlega aflögun (>80%); við -40°C hafa aðeins fullformlausu fjölliðurnar litla varanlega aflögun (17%).
7.5 Áhrif etýleninnihalds á lághitaherðingu úr Gehman prófunum. Miðað við hitastig, því hærra sem hornið er, því lægra verður stífleikiaukningin (eða stuðullinn). Við lágt hitastig eykst stífleikastuðullinn verulega með auknu etýleninnihaldi. Fyrir myndlausar fjölliður er T2 -47°C en fjölliða með mesta etýleninnihald hefur T2 aðeins -16°C.
7.6TR Mæling á rýrnun endurheimt sýna eftir framlengingarfrystingu, etýleninnihaldið hefur veruleg áhrif á prófunaraðferðina, sem er aftur svipað og Gehman prófið.
Þetta er svipað og Gehman prófið. Rýrnun (%) hinna ýmsu fjölliða er breytileg eftir hitastigi, þar sem myndlausu fjölliðurnar hafa mestan rýrnunarbata við lágt hitastig; hins vegar, eins og spáð var, versnar batinn eftir því sem etýleninnihaldið eykst við tiltekið hitastig.
bati versnar. Gildi TR10 er breytilegt frá -53°C fyrir myndlausar fjölliður til -28°C fyrir fjölliður með hátt etýleninnihald.
7.7 Þrýstislökun (CSR) hringrás
Hringrás. Þjappaðu efnasamböndunum saman, leyfðu þeim að slaka á við 25°C í 24 klst., og setjið þau síðan í hringrás með hitastigi á bilinu -20°C til 110°C með hléum í 24 klst. Þegar hún er þjappuð í fyrsta skipti, eftir jafnvægistímabilið, hefur kristallaða fjölliðan E meiri streitutapi en myndlausa fjölliðan, og þegar hún er lækkuð í -20°C minnkar þéttingarkraftur fjölliðanna tveggja, en myndlausa fjölliðan A hefur mikla spennuhald (hærra F/F0). Hitun efnasambandsins í 110°C endurheimti þéttingarkraftinn og þegar hún var færð aftur niður í -20°C var eftirstandandi þéttingarkraftur kristalluðu fjölliðunnar minna en 20% af gildi þess, sem er almennt talið of lágt fyrir flestar notkunaraðferðir, þar sem formlausa fjölliðan hélt meira en 50% af þéttingarkrafti sínum og myndlausa fjölliðan aftur með meiri endurheimt fjölliða en myndlausa fjölliðan. Næsta lota leiddi svipaðar niðurstöður. Það er ljóst að myndlausar fjölliður eru betri til að þétta notkun þar sem mikils og lágt hitastig er krafist.
8. Áhrif díólefíninnihalds
Til að veita ómettaða punktinn sem þarf til vúlkanunar er ótengdum díólefínum eins og ENB, HX og DCPD bætt við etýlen própýlen fjölliður. Eitt tvítengi hvarfast í fjölliða fylkinu, en annað virkar sem viðbót við fjölliðuðu sameindakeðjuna og gefur upp vúlkanunarpunkt fyrir brennisteinsgula vúlkun. Áhrif ENB voru metin í framrúðu (regn) stöngum. Bornar voru saman fjölliður sem innihéldu 2%, 6% og 8% ENB. Viðbót á ENB hafði veruleg áhrif á vökvunareiginleika og þvertengingarþéttleika. Stuðull jókst á meðan lenging minnkaði verulega. Harkan jókst og þjöppunarsettið batnaði við hækkun hitastigs. Eftir því sem ENB innihaldið eykst styttist kulnunartíminn.
ENB er myndlaust efni og þegar það er bætt við fjölliða burðarásina truflar það kristöllun etýlenhluta fjölliðunnar, þannig að hægt er að fá fjölliður með sama etýleninnihald og hærra innihald ENB bætir lághitaeiginleikana. Við stofuhita bætir hærra ENB-innihald þjöppunarsettið lítillega vegna bætts þvertengingarþéttleika. Hins vegar, við lágt hitastig, er þjöppunarsett fjölliðanna með hærra ENB innihald marktækt betra en fjölliðanna með 2% ENB innihald. Áhrif ENB innihalds á stökkleikahitastig, afturköllun hitastigs og Gehman's próf sýndu ekki neinn marktækan mun á brothættu hitastigi milli fjölliða almennt og fyrir Gehman's prófið og TR prófið sýndi hver fjölliða framför í lághitaeiginleikum með auknu ENB innihaldi.
9. Áhrif mooney seigju á lághita eiginleika
Það er vel þekkt að mooney seigja (sameindamassi) hefur veruleg áhrif á vinnsluhegðun teygjur. Í útpressunar- og mótunarnotkun Í extrusion- og mótunarnotkun er mikilvægt að velja efnasamband með viðeigandi Mooney seigjugildi. Með því að nota sömu samsetningu og notuð var til að kanna áhrif þriðju einliða, ENB, á lághitaeiginleika til að kanna Mooney seigju, voru bornar saman fjölliður með Mooney seigju 30, 60 og 80 og Mooney seigja efnasambandanna jókst eftir því sem Mooney seigja fjölliðanna sem notaðar voru jókst. Togstyrkur, stuðull og hrágúmmístyrkur jókst með aukinni Mooney seigju. Áhrif Mooney seigju á lághitaeiginleika EPDM voru ekki marktæk. Hins vegar eykst varanleg samþjöppun við stofuhita, -20°C og -40°C með auknum mólmassa. Hins vegar breyttist þjöppunarsettið við stofuhita, -20°C og -40°C ekki marktækt með auknum mólmassa, en þjöppunarsettið við hærra hitastig (175°C) sýndi nokkrar breytingar fyrir hærri mooney seigju EPDM límanna.
10. Niðurstaða
Etýlen- og díólefíninnihaldið hefur veruleg áhrif á frammistöðu EPDM teygjur í notkun við lágan hita, þar sem fjölliður með lágt etýleninnihald standa sig vel og fjölliður með hátt díólefíninnihald batna vegna truflaðrar kristöllunar á etýlenhluta fjölliðunnar. Nota ætti fjölliður með lágt etýleninnihald þegar árangur við lágan hita er takmörkun.
