B'differenza mit-termoplastiċi, l-elastomeri huma tipikament użati fuq firxa wiesgħa ta 'temperaturi u b'mod sinifikanti' l fuq mit-temperatura ta 'transizzjoni tal-ħġieġ tagħhom (TG). Il-vantaġġi ta 'elastomeri fuq it-termoplastiċi huma l-abbiltà tagħhom li jirkupraw kważi kompletament mill-istat tat-tensjoni (elastiċità għolja), kif ukoll l-elastiċità ġeneralizzata tagħhom, ebusija baxxa u proprjetajiet baxxi ta' modulus. Meta l-elastomeri jintużaw taħt it-temperatura tal-kamra, juru żieda fl-ebusija, żieda fil-modulus, u tnaqqis fl-elastiċità. Meta l-elastomeri jintużaw taħt it-temperatura tal-kamra, hemm tendenza li l-ebusija tiżdied, il-modulus jiżdied, l-elastiċità li tonqos (tensjoni baxxa) u l-kompressjoni stabbilita biex tiżdied. Jiddependi fuq il-problema bl-elastomer, żewġ fenomeni jistgħu jseħħu fl-istess ħin - twebbis tal-ħġieġ u kristallizzazzjoni parzjali - CR, EPDM, NR huma xi eżempji ta 'elastomeri li juru kristallizzazzjoni.
1. Ħarsa ġenerali lejn l-ittestjar tat-temperatura baxxa
Il-fraġilità, id-deformazzjoni permanenti tal-kompressjoni, ir-retrazzjoni, it-twebbis u t-twebbis krijoġeniċi ilhom jintużaw għal ħafna snin sabiex jiġu kkaratterizzati proprjetajiet tal-polimeri f'temperaturi baxxi. Ir-rilassament tal-istress kompressiv huwa relattivament ġdid u jiffoka fuq id-determinazzjoni tal-forza tas-siġillar ta 'materjal fuq perjodu ta' żmien taħt diversi kundizzjonijiet ambjentali.
2. Temperatura ta 'fraġilità
ASTM D 2137 jiddefinixxi t-temperatura tal-fraġilità bħala l-inqas temperatura li fiha l-gomma vulkanizzata ma turix ksur jew ksur taħt kondizzjonijiet ta 'impatt speċifikati. Ħames kampjuni tal-gomma ta 'forma determinata minn qabel huma ppreparati, imqiegħda f'kamra jew mezz likwidu, soġġetti għal temperatura stabbilita għal 3 ± 0.5min, u mbagħad jingħataw veloċità ta' impatt ta '2.0 ± 0.2m / s. L-eżemplari jitneħħew u jiġu soġġetti għal test ta 'impatt jew ksur. Il-kampjun jitneħħa u jiġi ttestjat għal impatt jew ksur, kollha mingħajr ħsara. It-test ġie ripetut sat-temperatura tal-fraġilità - l-inqas temperatura li fiha ma nstabet l-ebda ksur kienet qrib ħafna ta '1 ° C.
3. Sett ta 'kompressjoni ta' temperatura baxxa u ebusija ta 'temperatura baxxa
Il-proċedura tat-test għal sett ta 'kompressjoni ta' temperatura baxxa hija viċin ħafna ta 'dik għal sett ta' kompressjoni standard, ħlief li t-temperatura hija kkontrollata minn xi metodu ta 'enerġija, bħal silġ niexef, nitroġenu likwidu, jew metodi mekkaniċi, u l-valur huwa fi ħdan ± 1 ° C tat-temperatura ssettjata minn qabel. Wara l-irkupru mill-apparat, il-kampjun jitqiegħed ukoll f'temperatura baxxa ssettjata u ffurmat għal dijametru ta '29 mm u ħxuna ta' 12.5 mm. Sett ta 'kompressjoni ta' temperatura baxxa huwa metodu indirett għall-issiġillar ta 'applikazzjonijiet tal-kompost in kwistjoni. Ir-rilassament tal-istress kompressiv huwa l-metodu dirett u se jiġi diskuss aktar tard. It-twebbis ta 'temperatura baxxa huwa ġeneralment determinat bl-użu ta' kampjun ta 'kompressjoni vulkanizzat (29mm x 12.5mm), iżda ttestjat mill-ġdid b'kontroll ta' temperatura baxxa, li huwa l-istess bħal dak għal kompressjoni stabbilita, u mbagħad għal darb'oħra fl-istess temperatura bħat-temperatura stabbilita tagħhom. It-twebbis u s-sett ta 'kompressjoni ta' temperatura baxxa huma affettwati direttament mit-tkessiħ, iżda wkoll bit-tendenza tal-polimeru li jikkristallizza, bir-rata ta 'kristallizzazzjoni tiddependi mit-temperatura, eż., CR tikkristallizza l-iktar mgħaġġel madwar -10 ° C, u mbagħad tonqos f'temperaturi aktar baxxi, prinċipalment minħabba l-immobilità tas-segmenti tal-katina tal-polimeru (il-kolari molekulari freeze).
4. Gehman Temperatura Baxxa
ASTM D 1053 jiddeskrivi l-metodu ta 'ebusija ta' temperatura baxxa kif ġej: Serje ta 'kampjuni ta' polimeri elastiċi huma mwaħħlin b'mod fiss ma 'wajer b'kostanti torsjonali magħrufa, u t-tarf l-ieħor tal-wajer huwa mwaħħal ma' ras ta 'torsjoni li jista' jippermetti li l-wajer jitgħawweġ. L-eżemplari huma mgħaddsa f'mezz ta 'trasferiment tas-sħana f'temperatura speċifika taħt in-normal, f'liema ħin ir-ras tat-torsjoni tkun mibruma b'180 °, u mbagħad il-kampjuni huma mibrumin b'ammont (inqas minn 180 °) li jiddependi fuq il-maqlub tal-flessibilità u l-ebusija tal-kampjun. Imbagħad uża l-ammont ta 'goniometru biex tiddetermina l-ammont ta' kampjun twist, l-angolu ta 'twist u l-ebusija tal-materjal tal-gomma. It-temperatura tas-sistema tiżdied gradwalment f'dan il-punt, u jinkiseb biċċa angolu ta 'twist kontra t-temperatura. It-temperaturi li fihom il-modulus jilħaq T2, T10 u T100 huma ġeneralment irreġistrati daqs il-valur tal-modulus fit-temperatura tal-kamra.
5. Ritrazzjoni ta 'temperatura baxxa (test TR)
It-test TR huwa użat biex tevalwa l-abbiltà ta 'kampjun fl-istat tat-tensjoni meta deformazzjoni permanenti kompressiva u rilassament ta' tensjoni kompressiva determinata minn stress kompressiv jintużaw biex jiddeterminaw effetti ta 'temperatura baxxa. Kif kopert qabel, ħafna polimeri bħal NR u PVC se jikkristallizzaw f'temperaturi baxxi, iżda t-tiġbid jista 'wkoll jikkristallizza, u jwassal għal fatturi addizzjonali meta jħarsu lejn proprjetajiet ta' temperatura baxxa. Għal applikazzjonijiet ta 'evalwazzjoni bħal sospensjoni tal-egżost, TR taħt tensjoni huwa xieraq ħafna u użat ta' spiss. F'dan it-test, il-kampjun huwa tawwali (ħafna drabi b'50% jew 100%) u ffriżat fl-istat tawwali. Il-kampjun jiġi rilaxxat, meta t-temperatura titqajjem b'rata determinata biex titkejjel l-irkupru tal-kampjun, it-tul tal-jinxtorob jitkejjel u t-titwil jiġi rreġistrat. It-temperaturi li fihom il-kampjun jonqos b'10%, 30%, 50%, u 70% ġeneralment huma nnotati bħala TR10, TR30, TR50, u TR70. TR10 għandu x'jaqsam mat-temperatura ta 'l-iskrinità; TR70 għandu x'jaqsam mad-deformazzjoni permanenti tal-kampjun f'kompressjoni ta 'temperatura baxxa; u d-differenza bejn TR10 u TR70 tintuża biex tkejjel il-kristallizzazzjoni tal-kampjun (iktar tkun kbira d-differenza, iktar tkun kbira t-tendenza li tikkristallizza).
6. Rilassament ta 'Stress Kompressiv ta' Temperatura Baxxa (CSR)
It-test CSR jista 'jintuża biex isiru tbassir dwar il-prestazzjoni u l-ħajja ta' materjali tas-siġillar. Meta kompost elastomeriku jingħata deformazzjoni kostanti, tinħoloq forza kkombinata, u l-abbiltà tal-materjal li żżomm din il-forza f'ċerta firxa ambjentali tkejjel il-kapaċità tagħha li tissiġilla. Kemm il-mekkaniżmi fiżiċi kif ukoll dawk kimiċi jikkontribwixxu għar-rilassament tal-istress, ibbażat fuq il-ħin u t-temperatura, fattur wieħed jiddomina, ir-rilassament fiżiku huwa osservat f'temperaturi baxxi, immedjatament wara stress partikolari, li jwassal għal rranġament mill-ġdid tal-katina u bidliet fl-uċuħ tal-filler tal-gomma u tal-mili tal-mili, u r-rilassament tas-sistema tat-tneħħija tat-tensjoni hija riversibbli. F'temperaturi ogħla, il-kompożizzjoni kimika tiddetermina r-rata ta 'rilassament, meta l-proċessi fiżiċi huma diġà żgħar u r-rilassament kimiku huwa irreversibbli, li jwassal għal ksur tal-katina u reazzjonijiet ta' cross-linking. Iċ-ċikliżmu tat-temperatura jew żidiet f'daqqa fit-temperatura jista 'jkollhom effett fuq ir-rilassament tal-istress fl-elastomeri. Matul it-test tas-CSR, jitqiegħed il-kampjun tat-test
Matul l-ittestjar tas-CSR, ir-rilassament tal-istress jiżdied meta l-kampjun tat-test huwa soġġett għal temperaturi elevati. Jekk ir-rilassament tal-istress iseħħ kmieni fit-test, l-ammont ta 'rilassament addizzjonali jiżdied l-ewwel u għandu valur massimu matul l-ewwel ċiklu. F'biċċa ta 'test kbira tat-tensjoni biex tipproduċi kampjuni tal-gasket (dijametru ta' barra ta '19mm, dijametru ta' ġewwa ta '15mm), b'apparat elastiku se jkun ikkompressat għall-kampjun għall-ħxuna tat-temperatura tal-kamra tagħhom ta '25%, u f'25 ℃ fit-test tal-kamra tal-ambjent, it-temperatura f'25 ℃ biex iżżomm 24h, u mbagħad sa -20 ℃, segwit minn 24h, segwit mill-20 ~ 110 ~ 110 ~ 110 ~ Il-ħin kollu tat-test fit-temperatura tat-test, it-temperatura tat-test, determinazzjoni tal-forza kontinwa. Il-kejl tal-forza jitwettaq kontinwament matul il-ħin tat-test fit-temperatura tat-test.
7. Effett tal-kontenut tal-etilene
7.1 Il-kontenut ta 'etilene għandu l-akbar impatt fuq il-prestazzjoni ta' temperatura baxxa ta 'polimeri EPDM. Polimeri b'kontenut ta 'etilene li jvarja minn 48% sa 72% ġew evalwati taħt formulazzjonijiet ta' siġillar ta 'kwalità għolja. Kollha għandhom l-għan li jnaqqsu l-varjazzjoni fil-viskożità ta 'Mooney billi jintroduċu ENB f'dawn il-polimeri differenti.
Il-gomma EPDM hija amorfa jekk il-proporzjon tal-etilene / propilene huwa ugwali u d-distribuzzjoni taż-żewġ monomeri fil-katina tal-polimeru hija bl-addoċċ. EPDM b'48% u 54% kontenut ta 'etilene ma jikkristallizzax jew' il fuq mit-temperatura tal-kamra. Meta l-kontenut ta 'etilene jilħaq 65%, is-sekwenzi ta' l-etilene jibdew jiżdiedu fl-għadd u fit-tul u jistgħu jiffurmaw kristalli, li huma osservati fil-qċaċet tal-kristallizzazzjoni fuq il-kurvi DSC madwar 40 ° C. Iktar ma jkunu kbar il-qċaċet tad-DSC, iktar ikunu kbar il-kristalli li jiffurmaw.
7.2 Minbarra l-effett tal-kontenut ta 'etilene fuq il-proprjetajiet ta' temperatura baxxa diskussi aktar tard, id-daqs tal-kristallit jaffettwa l-faċilità tat-taħlit u l-ipproċessar ta 'komposti li fihom kristalli. Iktar ma jkun kbir id-daqs tal-kristalli, iktar ikun meħtieġ xogħol ta 'sħana u shear fl-istadju tat-taħlit biex jitħallat kompletament il-polimeru mal-komponenti l-oħra. Is-saħħa tal-gomma mhux maħduma tal-komposti EPDM tiżdied biż-żieda tal-kontenut ta 'etilene. Fil-formulazzjonijiet tas-siġillar fejn ġie mkejjel l-effett tal-kontenut ta 'etilene, żieda fil-kontenut ta' etilene minn 50% sa 68% irriżultat f'mill-inqas żieda ta 'erba' darbiet fis-saħħa tal-gomma. L-ebusija tat-temperatura tal-kamra tiżdied ukoll maż-żieda tal-kontenut tal-etilene. Ix-xatt ebusija tal-kolla tal-polimeru amorfu hija ta '63 °, filwaqt li x-xatt ta 'ebusija tal-polimeru bl-ogħla kontenut ta' etilene huwa 79 °. Dan huwa dovut għaż-żieda fis-sekwenza tal-etilene, iż-żieda fil-kristallizzazzjoni fil-kolla, u ż-żieda korrispondenti fil-polimeri termoplastiċi.
7.3 Meta l-ebusija titkejjel f'temperaturi baxxi, b'kuntrast mal-polimeri b'kontenut għoli ta 'etilene, il-polimeri amorfu juru inqas bidla fl-ebusija, filwaqt li l-bidla fl-ebusija tal-kontenut ogħla ta' etilene ma turix mudell lineari u l-ebusija tibqa 'għolja fit-temperatura tal-kamra, sabiex il-polimeri li fihom l-ogħla kontenut ta' etilene jkomplu fl-ogħla ebusità f'temperaturi baxxi.
7.4 Is-sett ta 'kompressjoni jiddependi ħafna mit-temperatura tat-test. Jekk ittestjat f'175 ° C, m'hemm l-ebda differenza fil-kompressjoni stabbilita bejn xi wieħed mill-polimeri (is-sett huwa influwenzat mid-disinn tal-kompost u l-għażla tas-sistema ta 'vulkanizzazzjoni). Wara t-tidwib tal-kristalli tal-etilene, il-polimeru juri forma amorfu, u sabiex jiġi eżaminat l-effett tal-kontenut ta 'etilene, it-testijiet saru fi 23 ° C. Polimeri b'kontenut ogħla ta 'etilene għandhom deformazzjoni permanenti ogħla (aktar mid-doppju), u l-effett tal-kontenut ta' etilene huwa saħansitra akbar meta ttestjat f'temperatura ta '-20 ° C u -40 ° C. Polimeri b'aktar minn 60% kontenut ta 'etilene għandhom deformazzjoni permanenti għolja (> 80%); F'temperatura ta '-40 ° C, il-polimeri amorfa għal kollox għandhom deformazzjoni permanenti baxxa (17%).
7.5 Effett tal-kontenut ta 'etilene fuq twebbis ta' temperatura baxxa minn testijiet ta 'Gehman. Minħabba temperatura, iktar tkun għolja l-kantuniera, iktar tkun baxxa ż-żieda fl-ebusija (jew żieda fil-modulus). F'temperaturi baxxi, il-modulu ta 'ebusija jiżdied b'mod sinifikanti maż-żieda fil-kontenut ta' etilene. Għal polimeri amorfu, it-T2 huwa -47 ° C, filwaqt li l-ogħla polimeru tal-kontenut tal-etilene għandu T2 ta '-16 ° C biss.
7.6TR Kejl ta 'l-irkupru ta' kampjuni wara l-iffriżar ta 'estensjoni, il-kontenut ta' etilene għandu effett sinifikanti fuq il-metodu tat-test, li huwa simili għal darb'oħra għat-test ta 'Gehman.
Dan huwa simili għat-test Gehman. Il-jinxtorob (%) tad-diversi polimeri jvarja bħala funzjoni tat-temperatura, bil-polimeri amorfu jkollhom l-ogħla rkupru li jinxtorob f'temperaturi baxxi; Madankollu, kif imbassar, l-irkupru jiddeterjora hekk kif il-kontenut ta 'etilene jiżdied f'temperatura partikolari.
L-irkupru jiddeterjora. Il-valur ta 'TR10 ivarja minn -53 ° C għal polimeri amorfu għal -28 ° C għal polimeri b'kontenut għoli ta' etilene.
7.7 Ċiklu ta 'rilassament tal-istress kompressiv (CSR)
Ċiklu. Ikkompressa l-komposti, ħallihom jirrilassaw f'25 ° C għal 24 siegħa, u mbagħad poġġihom f'ċiklu ta 'temperaturi li jvarja minn -20 ° C sa 110 ° C b'mod intermittenti għal 24 siegħa. Meta kkompressat għall-ewwel darba, wara l-perjodu ta 'ekwilibriju, il-polimeru kristallin E għandu telf ogħla ta' tensjoni mill-polimeru amorfu, u meta jitbaxxa għal -20 ° C il-forza tas-siġillar taż-żewġ polimeri tonqos, filwaqt li l-polimeru amorfu A għandu retenzjoni għolja ta 'tensjoni (F / F0 ogħla). It-tisħin tal-kompost għal 110 ° C irrestawra l-forza tas-siġillar tiegħu, u meta nġieb lura għal -20 ° C, il-forza tas-siġillar li fadal tal-polimeru kristallin kienet inqas minn 20% tal-valur tiegħu, li ġeneralment hija meqjusa baxxa wisq għal ħafna applikazzjonijiet, bil-polimeru amorfu li jżomm aktar minn 50% tal-forza tas-siġillar tiegħu, u l-polimeru amorfu mill-ġdid li jkollu rkupru ogħla minn rkupru ogħla minn rkupru ogħla minn rkupru ogħla minn rkupru ogħla minn rkupru ogħla minn rkupru ogħla minn rkupru ogħla minn rkupru ogħla minn l-irkupru tal-crymer. Iċ-ċiklu li jmiss ġab konklużjonijiet simili. Huwa ċar li l-polimeri amorfu huma superjuri għall-issiġillar ta 'applikazzjonijiet fejn hija meħtieġa prestazzjoni għolja u baxxa ta' temperatura.
8. Effett tal-kontenut ta 'diolefin
Biex tipprovdi l-punt mhux saturat meħtieġ għall-vulkanizzazzjoni, diolefini mhux konjugati bħal ENB, HX u DCPD huma miżjuda mal-polimeri tal-propylene tal-etilene. Bond doppju wieħed jirreaġixxi fil-matriċi tal-polimeru, filwaqt li t-tieni jaġixxi bħala kumpliment għall-katina molekulari polimerizzata u jipprovdi l-punt ta 'vulkanizzazzjoni għall-vulkanizzazzjoni isfar tal-kubrit. L-effett tal-ENB ġie evalwat fil-profili tal-bar tal-windskrin (xita). Polimeri li fihom 2%, 6% u 8% ENB tqabblu. Iż-żieda ta 'ENB kellha effett sinifikanti fuq il-karatteristiċi tal-vulkanizzazzjoni u d-densità tal-crosslink. Il-modulus żdied waqt li t-titwil naqas b'mod sinifikanti. L-ebusija żdiedet u s-sett tal-kompressjoni tjieb waqt iż-żieda fit-temperatura. Hekk kif jiżdied il-kontenut tal-ENB, il-ħin tal-charring isir iqsar.
L-ENB huwa materjal amorfu, u meta jiżdied mas-sinsla tal-polimeru, ifixkel il-kristallizzazzjoni tal-porzjon tal-etilene tal-polimeru, sabiex il-polimeri bl-istess kontenut ta 'etilene jistgħu jinkisbu, u l-kontenut ogħla ta' ENB itejjeb il-proprjetajiet ta 'temperatura baxxa. Fit-temperatura tal-kamra, l-ogħla kontenut ta 'ENB itejjeb ftit is-sett tal-kompressjoni minħabba d-densità mtejba tal-crosslink. Madankollu, f'temperaturi baxxi, is-sett ta 'kompressjoni tal-polimeri b'kontenut ogħla ta' ENB huwa ferm aħjar minn dak tal-polimeri b'kontenut ta '2% ENB. L-effett tal-kontenut tal-ENB fuq it-temperatura tal-fraġilità, il-ġbid lura tat-temperatura, u t-test ta 'Gehman ma wrew l-ebda differenza sinifikanti fit-temperatura tal-fraġilità bejn il-polimeri b'mod ġenerali, u għat-test ta' Gehman u t-test TR, kull polimeru wera titjib fil-proprjetajiet ta 'temperatura baxxa biż-żieda tal-kontenut ta' ENB.
9. Effett tal-viskożità Mooney fuq proprjetajiet ta 'temperatura baxxa
Huwa magħruf sew li l-viskożità Mooney (massa molekulari) għandha effett sinifikanti fuq l-imġieba tal-ipproċessar ta 'elastomeri. F'applikazzjonijiet ta 'estrużjoni u iffurmar f'applikazzjonijiet ta' estrużjoni u iffurmar, huwa importanti li jintgħażel kompost b'valur ta 'viskożità Mooney adattat. Bl-użu tal-istess formulazzjoni li ntużat biex tinvestiga l-effett tat-tielet monomeru, ENB, fuq proprjetajiet ta 'temperatura baxxa biex teżamina l-viskożità ta' Mooney, polimeri b'viskożitajiet ta 'Mooney ta '30, 60, u 80 tqabblu, u l-viskożità Mooney tal-komposti żdiedet hekk kif il-viskożità Mooney tal-polimeri użata miżjuda. Is-saħħa tat-tensjoni, il-modulus, u s-saħħa tal-gomma mhux maħduma żdiedu biż-żieda tal-viskożità Mooney. L-effett tal-viskożità Mooney fuq il-proprjetajiet ta 'temperatura baxxa ta' EPDM ma kienx sinifikanti. Madankollu, id-deformazzjoni permanenti tal-kompressjoni fit-temperatura tal-kamra, -20 ° C u -40 ° C tiżdied biż-żieda tal-massa molekulari. Madankollu, il-kompressjoni stabbilita f'temperatura tal-kamra, -20 ° C u -40 ° C ma nbidlitx b'mod sinifikanti maż-żieda tal-massa molekulari, filwaqt li l-kompressjoni stabbilita f'temperaturi elevati (175 ° C) wriet xi bidliet għall-viskożitajiet tal-mooney ogħla tal-adeżivi tal-EPDM.
10. Konklużjoni
Il-kontenut ta 'etilene u diolefin għandu effett sinifikanti fuq il-prestazzjoni ta' elastomeri EPDM f'applikazzjonijiet ta 'temperatura baxxa, b'polimeri b'kontenut ta' etilene baxx li jwettaq tajjeb u polimeri b'kontenut ta 'diolefin għoli li jtejjeb minħabba l-kristallizzazzjoni mħarbta tal-porzjon tal-etilene tal-polimeru. Polimeri ta 'kontenut ta' etilene baxx għandhom jintużaw meta l-prestazzjoni ta 'temperatura baxxa tkun limitazzjoni.
