Термопластикадан айырмаланып, эластомерлер, адатта, температуранын кеңири диапазонунда жана айнек өтүү температурасынан (Tg) кыйла жогору колдонулат. Эластомерлердин термопластикадан артыкчылыгы алардын тартылуу абалынан дээрлик толук калыбына келүү жөндөмдүүлүгү (жогорку ийкемдүүлүк), ошондой эле алардын жалпыланган ийкемдүүлүгү, аз катуулугу жана аз модулдук касиеттери. Эластомерлер бөлмө температурасынан төмөн колдонулганда, алардын катуулугу жогорулайт, модулу көбөйөт жана ийкемдүүлүк төмөндөйт. Эластомерлер бөлмө температурасынан төмөн колдонулганда, катуулуктун, модулдун көбөйүшүнө, ийкемдүүлүктүн төмөндөшүнө (аз тартылуу) жана кысуу көбөйүү тенденциясы байкалат. Эластомер менен болгон көйгөйгө жараша бир эле учурда эки кубулуш пайда болушу мүмкүн - айнектин катуулашы жана жарым-жартылай кристаллдашуу - CR, EPDM, NR - кристаллдашуу көрсөткөн эластомерлердин кээ бир мисалдары.
1. Төмөн температурадагы сыноолорго сереп салуу
Төмөн температурада полимерлердин касиеттерин мүнөздөө үчүн көп жылдар бою морттук, кысуу туруктуу деформациясы, тартылуу, катуулануу жана криогендик катуулануу колдонулуп келген. Стресстик релаксация салыштырмалуу жаңы жана ар кандай экологиялык шарттарда бир убакыттын ичинде материалдын мөөр күчүн аныктоого багытталган.
2. Морттуулуктун температурасы
ASTM D 2137 морттук температурасын вулканизацияланган каучук белгиленген таасир шарттарында сынууну же жарылууну көрсөтпөй турган эң төмөнкү температура катары аныктайт. Алдын ала аныкталган формадагы беш резина үлгүлөрү даярдалат, камерага же суюк чөйрөгө жайгаштырылат, 3±0.5мин белгиленген температурага дуушар болушат, андан кийин 2.0±0.2м/с сокку ылдамдыгы берилет. Үлгүлөр алынып, сокку же жарылуу сынагынан өткөрүлөт. Үлгү алынып, сокку же сынык үчүн сыналган, баары бузулбастан. Сыноо морттук температурасына чейин кайталанды - сынык табылбаган эң төмөнкү температура 1°Cге абдан жакын болду.
3. Төмөн Температура кысуу Set жана Төмөн Температура Катуу
Төмөн температурадагы кысуу топтомун сыноо процедурасы стандарттык кысуу топтомуна абдан жакын, бирок температура кургак муз, суюк азот же механикалык ыкмалар сыяктуу кээ бир энергетикалык ыкмалар менен көзөмөлдөнөт жана маани алдын ала белгиленген температуранын ± 1°C чегинде. Түзмөктөн калыбына келтирилгенден кийин, үлгү да алдын ала белгиленген төмөнкү температурага коюлат жана диаметри 29 мм жана калыңдыгы 12,5 мм чейин калыпталат. Төмөн температурадагы кысуу топтому каралып жаткан кошулманы мөөрлөөнүн кыйыр ыкмасы болуп саналат. Стресстик релаксация түз ыкмасы болуп саналат жана кийинчерээк талкууланат. Төмөн температурада катуулануу да, адатта, вулканизацияланган кысуу топтомунун үлгүсүн (29мм x 12,5мм) колдонуу менен аныкталат, бирок кысуу топтому менен бирдей болгон төмөн температура контролунда кайра сыналат, анан кайра алардын белгиленген температурасы менен бирдей температурада. Катуулануу жана төмөнкү температурадагы кысуу топтому муздатуудан түздөн-түз таасир этет, ошондой эле полимердин кристаллдашуу тенденциясы температурадан көз каранды, мисалы, CR -10°C тегерегинде эң тез кристаллдашат, андан кийин төмөнкү температурада төмөндөйт, негизинен полимер чынжырынын сегменттеринин кыймылсыздыгынан (молекулярдык чынжырдын диапазонунун бошогонго чейин) азаят.
4. Gehman Төмөн Температура Катуулоо
ASTM D 1053 төмөнкү температурада катуулантуу ыкмасын сүрөттөйт: ийкемдүү полимер үлгүлөрүнүн сериясы белгилүү буралма константасы бар зымга бекем бекитилет, ал эми зымдын экинчи учу зымды бурмалоого мүмкүндүк берүүчү бурма башына бекитилет. Үлгүлөр жылуулук өткөрүүчү чөйрөгө нормадан төмөн белгилүү температурада чөмүлдүрүлөт, бул учурда буралма башы 180° бурулат, андан кийин үлгүлөр үлгүнүн ийкемдүүлүгүнүн жана катуулугунун тескери жагына көз каранды болгон көлөмгө (180°тан аз) бурулат. Андан кийин гониометрдин өлчөмүн колдонуп, үлгүнүн бурмаланышынын көлөмүн, бурулуу бурчун жана резина материалынын катуулугун аныктаңыз. Бул учурда системанын температурасы акырындык менен жогорулап, температурага каршы бурулуу бурчунун графиги алынат. Модул T2, T10 жана T100 жеткен температуралар, адатта, бөлмө температурасындагы модулдун маанисине барабар болуп жазылат.
5. Төмөн температуранын чегинүү (TR Test)
Төмөнкү температуранын таасирин аныктоо үчүн кысуу стресс менен аныкталган кысуу туруктуу деформациясы жана кысуу стресстин релаксациясы колдонулганда, TR сыноо үлгүнүн чыңалуу абалындагы жөндөмдүүлүгүн баалоо үчүн колдонулат. Мурда айтылгандай, NR жана PVC сыяктуу көптөгөн полимерлер төмөнкү температурада кристаллдашат, бирок сунуу да кристаллдашып, төмөнкү температуранын касиеттерин карап жатканда кошумча факторлорго алып келиши мүмкүн. Чыңалуунун астындагы TR абдан ылайыктуу жана көп колдонулат, мисалы, чыгаруучу суспензия сыяктуу баалоо колдонмолору үчүн. Бул сыноодо үлгү узартылат (көбүнчө 50% же 100%) жана узун абалда тоңдурулган. Үлгү чыгарылат, бул учурда үлгүнүн калыбына келүүсүн өлчөө үчүн температура аныкталган ылдамдыкта көтөрүлөт, кичирейүүнүн узундугу өлчөнөт жана узундугу жазылат. Үлгү 10%, 30%, 50% жана 70% кичирейген температуралар адатта TR10, TR30, TR50 жана TR70 деп белгиленет. TR10 морттук температурасына тиешелүү; TR70 төмөнкү температурадагы кысуудагы үлгүнүн туруктуу деформациясына тиешелүү; жана TR10 менен TR70 ортосундагы айырма үлгүнүн кристаллдашуусун өлчөө үчүн колдонулат (айырма канчалык чоң болсо, кристаллдашуу тенденциясы ошончолук чоң болот).
6 . Төмөн температурадагы компрессиялык стрессти релаксациялоо (CSR)
CSR тести пломбалоочу материалдардын иштеши жана иштөө мөөнөтү жөнүндө болжолдоо үчүн колдонулушу мүмкүн. Эластомердик кошулмага туруктуу деформация берилгенде, бириккен күч түзүлөт жана материалдын бул күчтү белгилүү бир экологиялык диапазондо кармап туруу жөндөмдүүлүгү анын пломбалоо жөндөмүн өлчөйт. Физикалык жана химиялык механизмдер стресстин релаксациясына көмөктөшөт, убакыттын жана температуранын негизинде бир фактор үстөмдүк кылат, физикалык релаксация төмөнкү температурада, берилген стресстен кийин дароо байкалат, бул чынжырдын кайра түзүлүшүнө жана резина-толтургуч жана толтургуч беттердин өзгөрүшүнө алып келет, ал эми стрессти кетирүү системасынын релаксациясы кайра кайтарылат. Жогорку температурада химиялык состав релаксациянын ылдамдыгын аныктайт, бул кезде физикалык процесстер анчалык деле кичинекей болуп, химиялык релаксация кайра кайтпай, чынжырдын үзүлүшүнө жана кайчылаш реакцияларга алып келет. Температуранын өзгөрүшү же температуранын кескин көтөрүлүшү эластомерлердеги стресстин релаксациясына таасирин тийгизиши мүмкүн. CSR тестинин жүрүшүндө сыноо үлгүсү коюлат
CSR тестирлөө учурунда, сыноо үлгүсү жогорулатылган температурага дуушар болгондо стресс релаксация жогорулайт. Стресс релаксациясы сыноонун башталышында пайда болсо, кошумча релаксациянын көлөмү биринчиден көбөйөт жана биринчи циклде максималдуу мааниге ээ болот. Прокладканын үлгүлөрүн (сырткы диаметри 19 мм, ички диаметри 15 мм) чыгаруу үчүн чоюлуучу чоң сыноо бөлүгүндө ийкемдүү арматура үлгүгө бөлмө температурасынын калыңдыгы 25% чейин кысылып, 25 ℃ экологиялык сыноо камерасына, 25 ℃ температурада 24 саат кармап, андан кийин 24 саатка чейин сакталат, андан кийин ℃ 2 саатка чейин төмөндөйт. кийинки температура -20 ~ 110 ℃ 24 сааттын цикли, сыноо температурасындагы бардык сыноо убактысы, сыноо температурасы, үзгүлтүксүз күчтү аныктоо. Күчтү өлчөө сыноо температурасында сыноо убактысы бою үзгүлтүксүз жүргүзүлөт.
7. Этилен мазмунунун таасири
7.1 Этилен мазмуну EPDM полимерлеринин төмөнкү температуралык көрсөткүчтөрүнө эң чоң таасирин тийгизет. Этилендин курамы 48%дан 72%ке чейинки полимерлер жогорку сапаттагы пломбалуу формулалар боюнча бааланган. Бардык бул ар кандай полимерлерде ENB киргизүү аркылуу айдын илешкектүүлүгүнүн өзгөрүшүн азайтуу максатын көздөйт.
EPDM каучук этилен/пропилен катышы бирдей болсо жана полимер чынжырында эки мономердин бөлүштүрүлүшү кокустук болсо, аморфтук болуп саналат. 48% жана 54% этилен камтылган EPDM бөлмө температурасында же андан жогору кристаллдашпайт. Этилендин курамы 65%ке жеткенде, этилен тизмеги саны жана узундугу боюнча көбөйө баштайт жана кристаллдарды түзө алат, алар 40°C тегерегинде DSC ийри сызыктарында кристаллдашуу чокуларында байкалат. DSC чокулары канчалык чоң болсо, пайда болгон кристаллдар ошончолук чоң болот.
7.2 Этилендин мазмунунун төмөнкү температуралык касиеттерге тийгизген таасиринен тышкары, кристаллдын өлчөмү кристаллдарды камтыган кошулмаларды аралаштыруу жана иштетүү жеңилдигине таасирин тийгизет. Кристаллиттин өлчөмү канчалык чоң болсо, полимерди башка компоненттер менен толук аралаштыруу үчүн аралаштыруу стадиясында ошончолук көп жылуулук жана кесүү иштери талап кылынат. EPDM кошулмаларынын чийки резина күчү этилен мазмунун жогорулатуу менен көбөйөт. Этилендин курамынын таасири өлчөнгөн пломбалык формулаларда этилендин курамынын 50%дан 68%ке чейин көбөйүшү каучуктун бекемдигинин кеминде төрт эсеге көбөйүшүнө алып келди. Бөлмө температурасынын катуулугу этилендин көбөйүшү менен да жогорулайт. Аморфтук полимердик желимдин Shore A катуулугу 63°, ал эми эң көп этиленди камтыган Shore A полимеринин катуулугу 79°. Бул этилен ырааттуулугунун көбөйүшүнө, клейде кристаллдашуунун көбөйүшүнө жана ошого жараша термопластикалык полимерлердин көбөйүшүнө байланыштуу.
7.3 Катуулукту төмөн температурада өлчөгөндө этилендин жогорку курамы бар полимерлерден айырмаланып, аморфтук полимерлердин катуулугу азыраак өзгөрөт, ал эми этилендин жогорку курамынын катуулугунун өзгөрүшү сызыктуу көрүнүштү көрсөтпөйт жана катуулугу бөлмө температурасында жогору бойдон калууда, ошондуктан этиленди камтыган полимерлердин катуулугу эң төмөн температурада сакталат.
7.4 Кысуу топтому негизинен сыноо температурасына көз каранды. Эгерде 175°С температурада сыналган болсо, анда полимерлердин эч биринин ортосунда кысуу топтомунда эч кандай айырма жок (топтомго кошулма конструкциясы жана вулканизация системасын тандоо таасир этет). Этилен кристаллдары эригенден кийин, полимер аморфтук форманы көрсөтөт жана этилендин курамынын таасирин текшерүү үчүн 23°Сда сыноолор жүргүзүлгөн. Этилендин курамы жогору болгон полимерлердин туруктуу деформациясы (эки эсе көп) жогору, ал эми этилендин курамынын таасири -20°С жана -40°С температурада сынаганда андан да чоң болот. 60% дан ашык этиленди камтыган полимерлер жогорку туруктуу деформацияга ээ (>80%); -40°Сде толук аморфтук полимерлерде гана туруктуу деформация аз болот (17%).
7.5 Гехман сыноолорунан төмөн температурада катууланууга этилен мазмунунун таасири. Температураны эске алганда, бурч канчалык жогору болсо, катуулуктун жогорулашы (же модулдун өсүшү) ошончолук төмөн болот. Төмөн температурада этилендин көбөйүшү менен катуулуктун модулу бир топ жогорулайт. Аморфтук полимерлер үчүн T2 -47°C, ал эми этилендин эң жогорку полимеринде T2 болгону -16°C болот.
7.6TR Узартуу тоңдуруудан кийин үлгүлөрдүн кичирейүү калыбына өлчөө, этилен мазмуну дагы Гехман сынагына окшош болгон сыноо ыкмасына олуттуу таасирин тийгизет.
Бул Гехман тестине окшош. Түрдүү полимерлердин кичирейүүсү (%) температурага жараша өзгөрөт, аморфтук полимерлерде төмөнкү температурада эң чоң жиришүү калыбына келет; бирок, алдын ала айтылгандай, берилген температурада этилендин курамы көбөйгөн сайын калыбына келтирүү начарлайт.
калыбына келтирүү начарлайт. TR10 мааниси аморфтук полимерлер үчүн -53°Сден этилендин жогорку курамы бар полимерлер үчүн -28°Cге чейин өзгөрөт.
7.7 Компрессивдүү стресс релаксациясы (CSR) цикли
Цикл. Кошулмаларды кысып, 24 саат бою 25°Cде эс алып, андан кийин 24 саат бою -20°Сден 110°Cге чейинки температуралардын циклине жайгаштырыңыз. Биринчи жолу кысылганда, тең салмактуулук мезгилинен кийин, кристаллдык полимер Е аморфтук полимерге караганда көбүрөөк стресс жоготууга ээ, ал эми -20°Сге түшүргөндө эки полимердин жабышуучу күчү төмөндөйт, ал эми аморфтук полимер А стрессти жогорку кармайт (F/F0 жогору). Кошулушту 110°Сге чейин ысытуу анын мөөр басуу күчүн калыбына келтирди жана кайра -20°Сге түшүргөндө, кристаллдык полимердин калган пломбалоо күчү анын маанисинин 20% дан азын түздү, бул көбүнчө көпчүлүк колдонмолор үчүн өтө төмөн деп эсептелет, мында аморфтук полимер өзүнүн пломбалоочу күчүнүн 50%тен ашыгын кармап турат, ал эми аморфтук полимерде аморфтук полимерге караганда кайрадан жогорку калыбына келүүчү. Кийинки цикл да ушундай тыянактарды берди. Бул аморфтук полимерлер жогорку жана төмөнкү температура көрсөткүчтөрү талап кылынган колдонмолорду мөөр үчүн жогору экени түшүнүктүү.
8. Диолефиндин мазмунунун таасири
Вулканизациялоо үчүн талап кылынган тойбогон чектти камсыз кылуу үчүн этиленпропилен полимерлерине ENB, HX жана DCPD сыяктуу конъюгацияланбаган диолефиндер кошулат. Бир кош байланыш полимердик матрицада реакцияга кирет, ал эми экинчиси полимерлештирилген молекулярдык чынжырды толуктап, күкүрт сары вулканизациялоо үчүн вулканизация чекитинин милдетин аткарат. ENB эффекти алдынкы айнектин (жамгыр) бар профилдеринде бааланган. 2%, 6% жана 8% ENB камтыган полимерлер салыштырылды. ENB кошуу вулканизация мүнөздөмөсүнө жана кайчылаш байланыштын тыгыздыгына олуттуу таасирин тийгизди. Модуль көбөйдү, ал эми узартуу кыйла азайды. Катуулугу жогорулап, температуранын жогорулашында кысуу топтому жакшырды. ENB мазмуну көбөйгөн сайын, күйгүзүү убактысы кыскарат.
ENB аморфтук материал болуп саналат, жана полимердин омурткасына кошулганда, ал полимердин этилен бөлүгүнүн кристаллдашуу процессин бузуп, ошол эле этилендик полимерлерди алууга болот, ал эми ENB жогорку мазмуну төмөнкү температуралык касиеттерди жакшыртат. Бөлмө температурасында, жогорку ENB мазмуну жакшыртылган кайчылаш тыгыздыгынын эсебинен кысуу топтомун бир аз жакшыртат. Бирок, төмөнкү температурада, жогорку ENB мазмуну менен полимерлердин кысуу топтому 2% ENB мазмуну менен полимерлерге караганда бир кыйла жакшыраак. ENB мазмунунун морттук температурасына, температуранын артка тартылышына жана Гехман сынагына тийгизген таасири жалпысынан полимерлердин ортосундагы морттук температуранын олуттуу айырмасын көрсөткөн эмес, ал эми Gehman тести жана TR тести үчүн ар бир полимер ENB мазмунунун көбөйүшү менен төмөнкү температуралык касиеттердин жакшыргандыгын көрсөттү.
9. Муни илешкектүүлүгүнүн төмөнкү температуралык касиеттерге тийгизген таасири
Айдын илешкектүүлүгү (молекулярдык масса) эластомерлерди иштетүү жүрүм-турумуна олуттуу таасир этээри белгилүү. Экструзия жана калыптоо колдонмолорунда Экструзия жана калыптоо колдонмолорунда Муни илешкектүүлүгүнүн ылайыктуу мааниси бар кошулманы тандоо маанилүү. Муни илешкектүүлүгүн изилдөө үчүн ENB үчүнчү мономеринин төмөнкү температуралык касиеттерге тийгизген таасирин изилдөө үчүн колдонулган ошол эле формуланы колдонуу менен Муни илешкектүүлүгү 30, 60 жана 80 болгон полимерлер салыштырылган жана Муни илешкектүүлүгү колдонулган полимерлердин Муни илешкектүүлүгү жогорулаган сайын кошулмалардын Муни илешкектүүлүгү жогорулаган. Муни илешкектүүлүгүнүн жогорулашы менен тартылуу күчү, модулу жана чийки резина күчү көбөйдү. EPDM төмөн температура касиеттери боюнча Mooney илешкектүүлүгүнүн таасири олуттуу болгон эмес. Бирок, комната температурасында кысуу туруктуу деформациясы, -20°C жана -40°C молекулярдык массанын өсүшү менен көбөйөт. Бирок, бөлмө температурасында орнотулган кысуу, -20 ° C жана -40 ° C молекулярдык массанын өсүшү менен олуттуу өзгөргөн жок, ал эми жогорку температурада (175 ° C) орнотулган кысуу EPDM жабышчаактарынын жогорку ай илешкектүүлүгү үчүн кээ бир өзгөрүүлөрдү көрсөттү.
10. Корутунду
Этилен жана диолефиндин мазмуну EPDM эластомерлеринин төмөнкү температуралык колдонмолордо иштөөсүнө олуттуу таасирин тийгизет, этилендин аздыгы бар полимерлер жакшы иштешет жана полимердин этилен бөлүгүнүн кристаллдашуусунун бузулушуна байланыштуу жакшыртылган диолефиндин курамы жогору. Төмөн температурада иштөө чектөө болгондо этиленди аз камтыган полимерлерди колдонуу керек.
