Skirtingai nuo termoplastikų, elastomerai paprastai naudojami plačioje temperatūroje ir žymiai virš jų stiklo perėjimo temperatūros (TG). Elastomerų pranašumai, palyginti su termoplastiku, yra jų gebėjimas beveik visiškai atsigauti nuo tempimo būsenos (didelis elastingumas), taip pat apibendrintas elastingumas, žemas kietumas ir žemos modulio savybės. Kai elastomerai naudojami žemiau kambario temperatūros, jie rodo kietumą, padidėja modulis ir sumažėja elastingumas. Kai elastomerai naudojami žemiau kambario temperatūros, kietumo didėjimas yra tendencija, kad modulis padidėtų, elastingumas mažėti (žemas tempimas) ir suspaudimas, nustatytas padidinti. Priklausomai nuo elastomero problemos, tuo pačiu metu gali atsirasti du reiškiniai - stiklo sukietėjimas ir dalinis kristalizavimas - CR, EPDM, NR yra keletas elastomerų, turinčių kristalizaciją, pavyzdžiai.
1. Žemos temperatūros bandymų apžvalga
Daugelį metų buvo naudojamas trapumas, suspaudimo nuolatinė deformacija, atsitraukimas, grūdinimas ir kriogeninis sukietėjimas, siekiant apibūdinti polimerų savybes esant žemai temperatūrai. Gniuždomojo streso atsipalaidavimas yra palyginti naujas ir daugiausia dėmesio skiria medžiagos sandarinimo jėgos nustatymui per tam tikrą laiką įvairiomis aplinkos sąlygomis.
2. Tritteniškumo temperatūra
ASTM D 2137 apibūdina trapumo temperatūrą kaip žemiausią temperatūrą, kurioje vulkanizuota guma neparodys lūžių ar plyšimo nurodytomis smūgio sąlygomis. Paruošiami penki iš anksto nustatytos formos guminiai pavyzdžiai, dedami į kamerą arba skystą terpę, kuriems nustatyta 3 ± 0,5 min. Nustatyta temperatūra, o po to-2,0 ± 0,2 m/s smūgio greitis. Mėginiai pašalinami ir atliekami smūgio ar plyšimo testas. Mėginys pašalinamas ir išbandomas dėl smūgio ar lūžio, visa tai be pažeidimų. Testas buvo pakartotas iki trapumo temperatūros - žemiausia temperatūra, per kurią nebuvo rasta lūžių, buvo labai arti 1 ° C.
3. Žemos temperatūros suspaudimo rinkinys ir žemos temperatūros sukietėjimas
Mažos temperatūros suspaudimo rinkinio bandymo procedūra yra labai artima standartiniam suspaudimo rinkiniui, išskyrus tai, kad temperatūra kontroliuojama tam tikru energijos metodu, pavyzdžiui, sausu ledu, skystu azotu ar mechaniniais metodais, o vertė yra ± 1 ° C nuo iš anksto nustatytos temperatūros. Po atsigavimo po armatūros bandinys taip pat dedamas ties iš anksto nustatyta žemos temperatūros ir suformuotos iki 29 mm skersmens, o storis - 12,5 mm. Žemos temperatūros suspaudimo rinkinys yra netiesioginis metodas, skirtas sandarinimui aptariamo junginio pritaikymui. Gniuždymo streso atsipalaidavimas yra tiesioginis metodas ir jis bus aptariamas vėliau. Žemos temperatūros sukietėjimas taip pat paprastai nustatomas naudojant vulkanizuoto suspaudimo rinkinio bandinį (29 mm x 12,5 mm), tačiau pakartotinai patikrintas esant žemos temperatūros kontrolei, kuri yra tokia pati kaip suspaudimo rinkinyje, ir tada vėl esant tokiai pačiai temperatūrai kaip ir jų nustatyta temperatūra. Kietėjimo ir žemos temperatūros suspaudimo rinkiniui tiesiogiai paveikia aušinimas, taip pat polimero tendencija kristalizuoti, o kristalizacijos greitis priklauso nuo temperatūros, pvz.
4. Gehman žemos temperatūros sukietėjimas
ASTM D 1053 apibūdina žemos temperatūros sukietėjimo metodą taip: Elastinių polimerų mėginių serija pritvirtinta prie vielos su žinoma sukimo konstanta, o kitas vielos galas pritvirtintas prie sukimo galvutės, galinčios leisti vyrui susukti. Mėginiai yra panardinami į šilumos perdavimo terpę tam tikroje temperatūroje žemesnėje nei normalioje temperatūroje, tuo metu sukimo galvutė susukama 180 ° kampu, o tada bandiniai susukami tokiu kiekiu (mažesniu kaip 180 °), kuris priklauso nuo bandinio lankstumo ir standumo atvirkštinės. Tada naudokite goniometro kiekį, kad nustatytumėte bandinio posūkio kiekį, pasukimo kampą ir gumos medžiagos kietumą. Šiuo metu palaipsniui padidėja sistemos temperatūra ir gaunamas posūkio kampo prieš temperatūrą grafikas. Temperatūros, kuriose modulis pasiekia T2, T10 ir T100, paprastai registruojamos kaip lygios modulio vertei kambario temperatūroje.
5. Žemos temperatūros atitraukimas (TR testas)
TR testas naudojamas norint įvertinti bandinio gebėjimą tempimo būsenoje, kai nustatant žemos temperatūros poveikį, naudojamas gniuždomoji nuolatinė deformacija ir gniuždymo įtempio atsipalaidavimas, kurį nustato kompresinis įtempis. Kaip aprašyta anksčiau, daugelis polimerų, tokių kaip NR ir PVC, kristalizuos žemoje temperatūroje, tačiau tempimas taip pat gali kristalizuoti, todėl, kai žiūrima į žemos temperatūros savybes, gali atsirasti papildomų veiksnių. Vertinimo programoms, tokioms kaip išmetimo suspensija, TR esant įtempimui yra labai tinkama ir dažnai naudojama. Atliekant šį testą, mėginys yra pailgas (dažnai 50% arba 100%) ir užšaldytas pailgoje būsenoje. Mėginys išsiskiria, tuo metu temperatūra iškeliama nustatytu greičiu, kad būtų galima išmatuoti bandinio atkūrimą, matuojamas susitraukimo ilgis ir pailgėjimas registruojamas. Temperatūra, kurioje bandinys susitraukia 10%, 30%, 50%ir 70%, paprastai pastebima kaip TR10, TR30, TR50 ir TR70. TR10 susijęs su trapumo temperatūra; TR70 susijęs su nuolatine bandinio deformacija esant žemos temperatūros suspaudimui; ir skirtumas tarp TR10 ir TR70 naudojamas bandinio kristalizavimui išmatuoti (tuo didesnis skirtumas, tuo didesnis polinkis kristalizuoti).
6. Žemos temperatūros gniuždymo streso atsipalaidavimas (CSR)
CSR testas gali būti naudojamas prognozuoti apie sandarinimo medžiagų našumą ir tarnavimo laiką. Kai elastomeriniam junginiui suteikiama nuolatinė deformacija, sukuriama kombinuota jėga ir medžiagos gebėjimas palaikyti šią jėgą tam tikrame aplinkos diapazone matuoja jos sugebėjimą sandarinti. Tiek fiziniai, tiek cheminiai mechanizmai prisideda prie streso atsipalaidavimo, atsižvelgiant į laiką ir temperatūrą, dominuos vienas veiksnys, pastebimas fizinis atsipalaidavimas žemoje temperatūroje, iškart po duoto įtempio, dėl kurio grandinės pertvarkymas ir gumos užpildo ir užpildo užpildo paviršių, o streso pašalinimo sistemos atsipalaidavimas yra grįžtamasis. Esant aukštesnei temperatūrai, cheminė sudėtis lemia atsipalaidavimo greitį, kai fiziniai procesai jau yra maži, o cheminis atsipalaidavimas yra negrįžtamas, todėl sukelia grandinės lūžimą ir kryžmiškai sujungimo reakcijas. Temperatūros ciklas arba staigus temperatūros padidėjimas gali turėti įtakos streso atsipalaidavimui elastomeruose. CSR bandymo metu bandinys dedamas
Atliekant CSR bandymą, padidėja streso atsipalaidavimas, kai bandinio bandinys yra aukštesnis. Jei streso atsipalaidavimas įvyksta ankstyvame bandymo metu, pirmiausia padidėja papildomas atsipalaidavimo kiekis ir pirmojo ciklo metu jis turi maksimalią vertę. Atliekant didelį bandomąjį gabalą, gaunant tarpiklių mėginius (19 mm išorinis skersmuo, vidinis skersmuo 15 mm), su elastine armatūra bus suspausta iki bandinio iki jų kambario temperatūros storio 25%, o 25 ℃ -aplinkos bandymo kamerą, o temperatūra -24 val. Laikas bandymo temperatūroje, bandymo temperatūra, nuolatinė jėgos nustatymas. Jėgos matavimas nuolat atliekamas per visą bandymo laiką bandymo temperatūroje.
7. Etileno turinio poveikis
7.1 Etileno kiekis daro didžiausią įtaką EPDM polimerų žemos temperatūros rezultatams. Polimerai, kurių etileno kiekis svyravo nuo 48% iki 72%, buvo įvertinti pagal aukštos kokybės sandarinimo kompozicijas. Visa siekiama sumažinti Mooney klampumo pokyčius, įvedant ENB šiuose skirtinguose polimeruose.
EPDM guma yra amorfinė, jei etileno/propileno santykis yra lygus, o dviejų monomerų pasiskirstymas polimerų grandinėje yra atsitiktinis. EPDM su 48% ir 54% etileno kiekis nekristalizuoja kambario temperatūroje ar aukštesnėje temperatūroje. Kai etileno kiekis pasiekia 65%, etileno sekos pradeda didėti skaičiumi ir ilgiu ir gali sudaryti kristalus, kurie stebimi kristalizacijos smailėse DSC kreivėse, maždaug 40 ° C. Kuo didesnės DSC smailės, tuo didesni kristalai.
7.2 Be etileno kiekio įtakos vėliau aptartose žemos temperatūros savybėse, kristalito dydis turi įtakos junginių, turinčių kristalų, maišymo ir apdorojimo paprastumą. Kuo didesnis kristalito dydis, tuo didesnis šilumos ir šlyties darbas maišymo etape reikalingas visiškai susimaišyti su polimeru su kitais komponentais. Neapdorotas EPDM junginių gumos stipris didėja didėjant etileno kiekiui. Atliekant sandarinimo kompozicijas, kai buvo išmatuotas etileno kiekio poveikis, padidėjus etileno kiekiui nuo 50% iki 68%, gumos stiprumas padidėjo bent keturis kartus. Kambario temperatūros kietumas taip pat didėja didėjant etileno kiekiui. Kranto amorfinio polimero klijų kietumas yra 63 °, tuo tarpu kranto polimero, kurio etileno kiekis yra didžiausias, kietumas yra 79 °. Taip yra dėl padidėjusio etileno sekos, klijų kristalizacijos padidėjimo ir atitinkamo termoplastinių polimerų padidėjimo.
7.3 Kai kietumas matuojamas žemoje temperatūroje, priešingai nei polimerai, turintys didelį etileno kiekį, amorfiniai polimerai rodo mažesnį kietumo pokytį, tuo tarpu aukštesnio etileno kiekio kietumo pasikeitimas neparodo tiesinio modelio, o kietumas išlieka aukštas kambario temperatūroje, kad polimerų, kuriuose yra didesnio etileno kiekio, kietumas ir toliau kietumas žemas temperatūroje, todėl polimerų, turinčių didesnį etileno kiekį, kietumas ir toliau kietumas žemas temperatūroje, todėl polimerų, turinčių didesnį etileno kiekį, kietumas ir toliau kietumas žemas temperatūroje, todėl polimerų, kuriuose yra didesnio etileno kiekio, kietumas ir kietumas žemas temperatūroje.
7.4 Suspaudimo rinkinys iš esmės priklauso nuo bandymo temperatūros. Jei bandoma 175 ° C temperatūroje, tarp nė vieno polimerų nėra jokio skirtumo tarp suspaudimo (rinkiniui įtakos turi junginio projektavimas ir vulkanizacijos sistemos pasirinkimas). Ištirpęs etileno kristalus, polimeras pasižymi amorfine forma ir, siekiant ištirti etileno kiekio poveikį, bandymai buvo atlikti 23 ° C temperatūroje. Polimerai, turintys didesnį etileno kiekį, aiškiai turi didesnę nuolatinę deformaciją (daugiau nei dvigubai daugiau), o etileno kiekio poveikis yra dar didesnis, kai tikrinamas -20 ° C ir -40 ° C. Polimerai, turintys daugiau nei 60% etileno kiekio, turi didelę nuolatinę deformaciją (> 80%); Esant -40 ° C, tik visiškai amorfiniai polimerai turi mažą nuolatinę deformaciją (17%).
7.5 Etileno kiekio poveikis žemos temperatūros sukietėjimui atliekant Gehmano testus. Atsižvelgiant į temperatūrą, kuo aukštesnis kampelis, tuo mažesnis sustingimo padidėjimas (arba modulio padidėjimas). Esant žemai temperatūrai, standumo modulis žymiai padidėja didėjant etileno kiekiui. Amorfiniams polimerams T2 yra -47 ° C, o didžiausio etileno kiekio polimero T2 yra tik -16 ° C.
7.6TR MATMINIMO MAŠYMO MEDŽIAGOS GYVENIMAS Pabaigus pratęsimo užšalimą, etileno kiekis daro didelę įtaką bandymo metodui, kuris vėlgi yra panašus į Gehmano testą.
Tai panašu į „Gehman“ testą. Įvairių polimerų susitraukimas (%) skiriasi priklausomai nuo temperatūros, nes amorfiniai polimerai didžiausias susitraukia žemoje temperatūroje; Tačiau, kaip prognozuojama, atsigavimas blogėja, nes etileno kiekis padidėja tam tikroje temperatūroje.
atsigavimas blogėja. TR10 vertė svyruoja nuo –53 ° C amorfiniams polimerams iki -28 ° C, esant polimerams, kuriems yra didelis etileno kiekis.
7.7 Gniuždymo streso atsipalaidavimo (CSR) ciklas
Ciklas. Suspauskite junginius, leiskite jiems atsipalaiduoti 25 ° C temperatūroje 24 valandas, o po to 24 valandas padėkite juos į temperatūros ciklą nuo -20 ° C iki 110 ° C. Kai pirmą kartą suspaustas, po pusiausvyros laikotarpio kristalinio polimero E stresas yra didesnis nei amorfinis polimeras, o nuleidžiant iki –20 ° C, dviejų polimerų sandarinimo jėga mažėja, o amorfinis polimeras A turi didelį streso sulaikymą (didesnė F/F0). Kaitinus junginį iki 110 ° C, atkurta jo sandarinimo jėga, o kai buvo sumažinta iki -20 ° C, likusi kristalinio polimero sandarinimo jėga buvo mažesnė nei 20% jo vertės, kuri paprastai laikoma per maža daugumai taikymo būdų, o amorfinis polimeras buvo didesnis nei kristalinis polimeras, o ne didesnis krimeras. Kitas ciklas davė panašias išvadas. Akivaizdu, kad amorfiniai polimerai yra pranašesni už sandarinimą, kai reikia aukšto ir žemos temperatūros.
8. Diolefino turinio poveikis
Norint pateikti nesočiųjų tašką, reikalingą vulkanizacijai, į etileno propileno polimerus pridedami ne konjuguoti diolefinai, tokie kaip ENB, HX ir DCPD. Vienas dvigubas ryšys reaguoja į polimero matricą, o antrasis - kaip polimerizuotos molekulinės grandinės papildymas ir suteikia vulkanizacijos tašką sieros geltonos spalvos vulkanizacijai. ENB poveikis buvo įvertintas priekinio stiklo (lietaus) juostos profiliuose. Buvo lyginami polimerai, kuriuose yra 2%, 6% ir 8% ENB. ENB pridėjimas turėjo reikšmingą poveikį vulkanizacijos charakteristikoms ir kryžminio ryšio tankiui. Modulius padidėjo, o pailgėjimas žymiai sumažėjo. Kietumas padidėjo, o suspaudimo nustatymas pagerėjo kylant temperatūrai. Didėjant ENB turiniui, „Charring“ laikas tampa trumpesnis.
ENB yra amorfinė medžiaga, pridedama prie polimero stuburo, ji sutrikdo polimero etileno dalies kristalizaciją, kad būtų galima gauti polimerų, turinčių tą patį etileno kiekį, o didesnis ENB kiekis pagerina žemos temperatūros savybes. Kambario temperatūroje didesnis ENB kiekis šiek tiek pagerina suspaudimo rinkinį dėl pagerėjusio kryžminio ryšio tankio. Tačiau esant žemai temperatūrai, polimerų, turinčių didesnį ENB kiekį, suspaudimo rinkinys yra žymiai geresnis nei polimerų, kurių ENB kiekis yra 2%. ENB kiekio poveikis trapumo temperatūrai, temperatūros atsitraukimui ir Gehmano testas neparodė jokio reikšmingo skirtumo tarp polimerų apskritai trapumo temperatūros, o Gehmano testui ir TR bandymui kiekvienas polimeras parodė mažos temperatūros savybių pagerėjimą didėjant ENB kiekiui.
9. Mooney klampumo poveikis žemos temperatūros savybėms
Gerai žinoma, kad Mooney klampumas (molekulinė masė) daro didelę įtaką elastomerų apdorojimo elgsenai. Atliekant ekstruzijos ir liejimo programas, esant ekstruzijos ir liejimo programoms, svarbu pasirinkti junginį su tinkama Mooney klampumo verte. Naudojant tą pačią kompoziciją, kuri buvo naudojama tiriant trečiojo monomero, ENB, poveikį žemos temperatūros savybėms, siekiant ištirti Mooney klampumą, buvo lyginamas polimerai, kurių Mooney klampumas buvo 30, 60 ir 80, ir padidėjo Mooney klampumas junginių klampumas, padidėjus naudojamų polimerų klampumui. Tempimo stiprumas, modulis ir neapdorotas gumos stiprumas padidėjo didėjant Mooney klampumui. Mooney klampumo poveikis EPDM žemos temperatūros savybėms nebuvo reikšmingas. Tačiau suspaudimo nuolatinė deformacija kambario temperatūroje, -20 ° C ir -40 ° C padidėja didėjant molekulinei masei. Tačiau kambario temperatūroje nustatytas suspaudimas -20 ° C ir -40 ° C reikšmingai nepasikeitė didėjant molekulinei masei, tuo tarpu suspaudimas, nustatytas aukštesnėje temperatūroje (175 ° C), parodė kai kuriuos pokyčius, susijusius su EPDM klijų didesniais Mooney klampumais.
10. Išvada
Etileno ir diolefino kiekis daro didelę įtaką EPDM elastomerų veikimui žemoje temperatūroje, kai polimerai, kurių etileno kiekis yra mažas, ir polimerai, kurių polimeras yra didelis, yra geresnis, o polimerai - didelio diolefino kiekis. Mažo etileno kiekio polimerai turėtų būti naudojami, kai žemos temperatūros efektyvumas yra apribojimas.
