B'differenza termoplastiċi, elastomeri huma tipikament użati fuq firxa wiesgħa ta 'temperaturi u b'mod sinifikanti 'l fuq mit-temperatura ta' transizzjoni tal-ħġieġ (Tg) tagħhom. Il-vantaġġi tal-elastomeri fuq it-termoplastiki huma l-kapaċità tagħhom li jirkupraw kważi kompletament mill-istat tat-tensjoni (elastiċità għolja), kif ukoll l-elastiċità ġeneralizzata tagħhom, ebusija baxxa u proprjetajiet ta 'modulu baxx. Meta l-elastomeri jintużaw taħt it-temperatura tal-kamra, juru żieda fl-ebusija, żieda fil-modulu, u tnaqqis fl-elastiċità. Meta l-elastomeri jintużaw taħt it-temperatura tal-kamra, hemm tendenza li l-ebusija tiżdied, il-modulu jiżdied, l-elastiċità tonqos (tensjoni baxxa) u l-kompressjoni ssettjata biex tiżdied. Skont il-problema tal-elastomeru, jistgħu jseħħu żewġ fenomeni fl-istess ħin - ebusija 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 krijoġeniku ġew użati għal ħafna snin sabiex jikkaratterizzaw il-proprjetajiet tal-polimeru 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 kundizzjonijiet ambjentali varji.
2. Temperatura tal-fraġilità
ASTM D 2137 jiddefinixxi t-temperatura tal-fraġilità bħala l-iktar temperatura baxxa li fiha l-gomma vulkanizzata ma turix ksur jew qsim taħt kundizzjonijiet ta 'impatt speċifikati. Jippreparaw ħames kampjuni tal-gomma ta 'forma determinata minn qabel, imqiegħda f'kamra jew f'medja likwidu, soġġetti għal temperatura stabbilita għal 3±0.5min, u mbagħad jingħataw veloċità ta' impatt ta '2.0±0.2m/s. Il-kampjuni jitneħħew u jiġu soġġetti għal test ta' impatt jew qsim. Il-kampjun jitneħħa u jiġi ttestjat għal impatt jew ksur, kollha mingħajr ħsara. It-test ġie ripetut sat-temperatura tal-fraġilità - l-iktar temperatura baxxa li fiha ma nstabet l-ebda ksur kienet qrib ħafna ta '1°C.
3. Sett ta 'Kompressjoni ta' Temperatura Baxxa u Twebbis ta 'Temperatura Baxxa
Il-proċedura tat-test għal sett ta 'kompressjoni f'temperatura baxxa hija qrib ħafna ta' dik għal sett ta 'kompressjoni standard, ħlief li t-temperatura hija kkontrollata b'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 minn qabel u ffurmat għal dijametru ta '29 mm u ħxuna ta' 12.5 mm. Is-sett tal-kompressjoni f'temperatura baxxa huwa metodu indirett għall-issiġillar tal-applikazzjonijiet tal-kompost inkwistjoni. Ir-rilassament tal-istress kompressiv huwa l-metodu dirett u se jiġi diskuss aktar tard. It-twebbis f'temperatura baxxa huwa normalment determinat ukoll bl-użu ta 'kampjun ta' sett ta 'kompressjoni vulkanizzat (29mm x 12.5mm), iżda ttestjat mill-ġdid f'kontroll ta' temperatura baxxa, li huwa l-istess bħal dak għal sett ta 'kompressjoni, u mbagħad għal darb'oħra fl-istess temperatura bħat-temperatura stabbilita tagħhom. It-twebbis u s-sett ta 'kompressjoni f'temperatura baxxa huma direttament affettwati mit-tkessiħ, iżda wkoll mit-tendenza tal-polimeru li jikkristallizza, bir-rata ta' kristallizzazzjoni dipendenti fuq it-temperatura, eż, CR kristallizza l-aktar malajr madwar -10 ° C, u mbagħad jonqos f'temperaturi aktar baxxi, prinċipalment minħabba l-immobbiltà tas-segmenti tal-katina tal-polimeru (l-arranġament molekulari mill-ġdid qabel jiffriżaw).
4. Gehman Twebbis f'Temperatura Baxxa
ASTM D 1053 jiddeskrivi l-metodu ta 'twebbis b'temperatura baxxa kif ġej: serje ta' kampjuni ta 'polimeru elastiku huma mwaħħla b'mod fiss ma' wajer b'kostanti torsjonali magħrufa, u t-tarf l-ieħor tal-wajer huwa mwaħħal ma 'ras ta' torsjoni kapaċi li tippermetti li l-wajer jiġi mibrum. Il-kampjuni huma mgħaddsa f'mezz ta 'trasferiment tas-sħana f'temperatura speċifika taħt in-normal, f'liema ħin ir-ras tat-torsjoni hija mibruma b'180 °, u mbagħad il-kampjuni huma mibrumin b'ammont (inqas minn 180 °) li huwa dipendenti fuq l-invers tal-flessibilità u l-ebusija tal-kampjun. Imbagħad uża l-ammont ta 'gonjometru biex tiddetermina l-ammont ta' twist tal-kampjun, l-angolu ta 'brim u l-ebusija tal-materjal tal-gomma. It-temperatura tas-sistema tiżdied gradwalment f'dan il-punt, u tinkiseb plott tal-angolu tat-tidwir kontra t-temperatura. It-temperaturi li fihom il-modulu jilħaq T2, T10, u T100 huma ġeneralment irreġistrati bħala ugwali għall-valur tal-modulu f'temperatura tal-kamra.
5. Retrazzjoni f'Temperatura Baxxa (Test TR)
It-test TR huwa utilizzat biex jevalwa l-abbiltà ta 'kampjun fl-istat ta' tensjoni meta deformazzjoni permanenti kompressiva u rilassament tal-istress kompressiv determinat minn stress kompressiv huma użati 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, li jwassal għal fatturi addizzjonali meta tħares lejn proprjetajiet ta' temperatura baxxa. Għal applikazzjonijiet ta 'evalwazzjoni bħal sospensjoni ta' l-egżost, TR taħt tensjoni hija xierqa ħafna u użata ta 'spiss. F'dan it-test, il-kampjun huwa tawwali (spiss b'50% jew 100%) u ffriżat fl-istat tawwali. Il-kampjun jiġi rilaxxat, f'liema ħin it-temperatura titla' b'rata determinata biex titkejjel l-irkupru tal-kampjun, it-tul tat-tnaqqis huwa mkejjel u t-titwil jiġi rreġistrat. It-temperaturi li fihom il-kampjun jiċkien b'10%, 30%, 50%, u 70% huma ġeneralment innutati bħala TR10, TR30, TR50, u TR70. TR10 jirrelata mat-temperatura tal-fraġilità; TR70 jirrelata mad-deformazzjoni permanenti tal-kampjun f'kompressjoni f'temperatura baxxa; u d-differenza bejn TR10 u TR70 tintuża biex titkejjel il-kristallizzazzjoni tal-kampjun (aktar ma tkun kbira d-differenza, iktar tkun it-tendenza li tikkristallizza).
6 . Rilassament ta' Stress Kompressiv b'Temperatura Baxxa (CSR)
It-test CSR jista 'jintuża biex jagħmel tbassir dwar il-prestazzjoni u l-ħajja tal-materjali tas-siġillar. Meta kompost elastomeriku jingħata deformazzjoni kostanti, tinħoloq forza magħquda, u l-abbiltà tal-materjal li jżomm din il-forza f'ċerta firxa ambjentali tkejjel il-kapaċità tagħha li tissiġilla. Iż-żewġ mekkaniżmi fiżiċi u kimiċi jikkontribwixxu għar-rilassament tal-istress, ibbażat fuq il-ħin u t-temperatura, fattur wieħed se jiddomina, ir-rilassament fiżiku jiġi osservat f'temperaturi baxxi, immedjatament wara stress partikolari, li jwassal għal riarranġament tal-katina u bidliet fl-uċuħ tal-gomma-mili u tal-mili tal-mili, u r-rilassament tas-sistema tat-tneħħija tal-istress huwa riversibbli. F'temperaturi ogħla, il-kompożizzjoni kimika tiddetermina r-rata ta 'rilassament, meta l-proċessi fiżiċi jkunu diġà żgħar u r-rilassament kimiku huwa irriversibbli, 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 CSR, il-kampjun tat-test jitqiegħed
Waqt l-ittestjar tas-CSR, ir-rilassament tal-istress jiżdied meta l-kampjun tat-test ikun 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 tat-test kbira tat-tensjoni biex tipproduċi kampjuni ta 'siegla (19mm dijametru ta' barra, dijametru ta 'ġewwa ta' 15mm), b'apparat elastiku se jiġi kkompressat mal-kampjun għall-ħxuna tat-temperatura tal-kamra tagħhom ta '25%, u f'25 ℃ fil-kamra tat-test ambjentali, it-temperatura ta' 25 ℃ biex tinżamm 24h, u mbagħad tinżamm għal 24h, u mbagħad tinżamm għal 24h, u mbagħad tinżamm għal 24h, u mbagħad jinżammu 'l isfel għal -20. it-temperatura li jmiss bejn -20 ~ 110 ℃ ċiklu ta '24h, 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 tal-etilene għandu l-akbar impatt fuq il-prestazzjoni tat-temperatura baxxa tal-polimeri tal-EPDM. Polimeri b'kontenut ta 'Ethylene li jvarjaw minn 48% sa 72% ġew evalwati taħt formulazzjonijiet ta' siġillar ta 'kwalità għolja. Kollha għandhom l-għan li jnaqqsu l-varjazzjoni fil-viskożità 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-polimer hija każwali. EPDM b'kontenut ta 'etilene ta' 48% u 54% ma jikkristallizzax f'temperatura tal-kamra jew 'il fuq. Meta l-kontenut tal-etilene jilħaq 65%, is-sekwenzi tal-etilene jibdew jiżdiedu fin-numru 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 proprjetajiet ta' temperatura baxxa diskussi aktar tard, id-daqs tal-kristallit jaffettwa l-faċilità tat-taħlit u l-ipproċessar ta 'komposti li fihom il-kristalli. Iktar ma jkun kbir id-daqs tal-kristallit, iktar ikun meħtieġ xogħol ta 'sħana u shear fl-istadju tat-taħlit biex il-polimeru jitħallat bis-sħiħ mal-komponenti l-oħra. Is-saħħa tal-gomma mhux maħduma tal-komposti tal-EPDM tiżdied maż-żieda fil-kontenut tal-etilene. F'formulazzjonijiet tas-siġillar fejn tkejjel l-effett tal-kontenut tal-etilene, żieda fil-kontenut tal-etilene minn 50% sa 68% rriżultat f'mill-inqas żieda ta 'erba' darbiet fis-saħħa tal-gomma. L-ebusija tat-temperatura tal-kamra tiżdied ukoll maż-żieda fil-kontenut tal-etilene. L-ebusija Shore A tal-adeżiv tal-polimer amorfu hija 63°, filwaqt li l-ebusija Shore A tal-polimeru bl-ogħla kontenut ta 'etilene hija 79°. Dan huwa dovut għaż-żieda fis-sekwenza tal-etilene, iż-żieda fil-kristallizzazzjoni fil-kolla, u ż-żieda korrispondenti fil-polimeri termoplastiku.
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 'għoli f'temperatura tal-kamra, sabiex il-polimeri li fihom l-ebusija ogħla ta' etilene jkomplu jkollhom l-aktar temperaturi baxxi.
7.4 Is-sett tal-kompressjoni jiddependi ħafna fuq it-temperatura tat-test. Jekk ittestjat f'175 ° C, m'hemm l-ebda differenza fis-sett ta 'kompressjoni bejn kwalunkwe 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 amorfa, u sabiex jiġi eżaminat l-effett tal-kontenut tal-etilene, saru testijiet f'23 °C. Polimeri b'kontenut ogħla ta 'etilene b'mod ċar għandhom deformazzjoni permanenti ogħla (aktar mid-doppju), u l-effett tal-kontenut ta' etilene huwa saħansitra akbar meta ttestjat f'-20 °C u -40 °C. Polimeri b'aktar minn 60% kontenut ta 'etilene għandhom deformazzjoni permanenti għolja (> 80%); f'-40 ° C, il-polimeri kompletament amorfu biss għandhom deformazzjoni permanenti baxxa (17%).
7.5 Effett tal-Kontenut tal-Etilene fuq it-Tebbusija f'Temperatura Baxxa mit-Testijiet Gehman. Minħabba temperatura, iktar ma tkun għolja l-kantuniera, inqas tkun iż-żieda fl-ebusija (jew żieda fil-modulu). F'temperaturi baxxi, il-modulu ta 'ebusija jiżdied b'mod sinifikanti maż-żieda fil-kontenut ta' etilene. Għal polimeri amorfi, it-T2 huwa -47 ° C, filwaqt li l-polimeru tal-ogħla kontenut ta 'etilene għandu T2 ta' -16 °C biss.
7.6TR Il-kejl tal-irkupru tat-tnaqqis tal-kampjuni wara l-iffriżar tal-estensjoni, il-kontenut tal-etilene għandu effett sinifikanti fuq il-metodu tat-test, li għal darb'oħra huwa simili għat-test Gehman.
Dan huwa simili għat-test Gehman. It-tnaqqis (%) tad-diversi polimeri jvarja bħala funzjoni tat-temperatura, bil-polimeri amorfi li jkollhom l-ogħla rkupru ta 'jinxtorob f'temperaturi baxxi; madankollu, kif previst, l-irkupru jiddeterjora hekk kif il-kontenut tal-etilene jiżdied f'temperatura partikolari.
l-irkupru jiddeterjora. Il-valur ta 'TR10 ivarja minn -53 ° C għal polimeri amorfi 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 jvarjaw minn -20 ° C sa 110 ° C b'mod intermittenti għal 24 siegħa. Meta ikkompressat għall-ewwel darba, wara l-perjodu ta 'ekwilibrazzjoni, il-polimeru kristallin E għandu telf ogħla ta' stress mill-polimeru amorfu, u meta titbaxxa għal -20 ° C il-forza tas-siġillar taż-żewġ polimeri tonqos, filwaqt li l-polimeru amorfu A għandu żamma għolja ta 'tensjoni (ogħla F / F0). It-tisħin tal-kompost għal 110 ° C restawrat il-forza tas-siġillar tiegħu, u meta jinġiebu lura għal -20 ° C, il-forza tas-siġillar li jifdal tal-polimeru kristallin kienet inqas minn 20% tal-valur tagħha, li ġeneralment jitqies baxx wisq għal ħafna applikazzjonijiet, bil-polimeru amorfu jżomm aktar minn 50% tal-forza tas-siġillar tiegħu, u mill-ġdid il-polimeru amorphous recovery polymery. Iċ-ċiklu li jmiss ta konklużjonijiet simili. Huwa ċar li l-polimeri amorfi huma superjuri għall-applikazzjonijiet tas-siġillar fejn hija meħtieġa prestazzjoni ta 'temperatura għolja u baxxa.
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-propilene tal-etilene. Bond doppju wieħed jirreaġixxi fil-matriċi tal-polimeru, filwaqt li t-tieni jaġixxi bħala komplement għall-katina molekulari polimerizzata u jipprovdi l-punt ta 'vulkanizzazzjoni għall-vulkanizzazzjoni isfar tal-kubrit. L-effett ta 'ENB ġie evalwat fil-profili tal-bar tal-windskrin (xita). Polimeri li fihom 2%, 6% u 8% ENB ġew imqabbla. Iż-żieda ta 'ENB kellha effett sinifikanti fuq il-karatteristiċi tal-vulkanizzazzjoni u d-densità tal-crosslink. Il-modulu żdied filwaqt li t-titwil naqas b'mod sinifikanti. L-ebusija żdiedet u s-sett tal-kompressjoni tjieb matul iż-żieda fit-temperatura. Hekk kif il-kontenut tal-ENB jiżdied, il-ħin tal-ħruq isir iqsar.
ENB huwa materjal amorfu, u meta miżjud mas-sinsla tal-polimeru, ifixkel il-kristallizzazzjoni tal-porzjon tal-etilene tal-polimeru, sabiex ikunu jistgħu jinkisbu polimeri bl-istess kontenut ta 'etilene, u l-kontenut ogħla ta' ENB itejjeb il-proprjetajiet b'temperatura baxxa. F'temperatura tal-kamra, il-kontenut ogħla ta 'ENB itejjeb kemmxejn is-sett ta' kompressjoni minħabba d-densità mtejba tal-crosslink. Madankollu, f'temperaturi baxxi, is-sett tal-kompressjoni tal-polimeri b'kontenut ogħla ta 'ENB huwa sinifikament aħjar minn dak tal-polimeri b'kontenut ta' 2% ENB. L-effett tal-kontenut ENB fuq it-temperatura tal-fraġilità, ir-retrazzjoni 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 b'kontenut ta' ENB dejjem jiżdied.
9. Effett tal-viskożità mooney fuq Proprjetajiet ta 'Temperatura Baxxa
Huwa magħruf sew li l-viskożità tal-mooney (massa molekulari) għandha effett sinifikanti fuq l-imġiba tal-ipproċessar tal-elastomeri. F'applikazzjonijiet ta 'estrużjoni u molding F'applikazzjonijiet ta' estrużjoni u molding, huwa importanti li tagħżel 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 Mooney, polimeri b'viskożitajiet Mooney ta' 30, 60, u 80 ġew imqabbla, u l-viskożità Mooney tal-komposti żdiedet hekk kif żdiedet il-viskożità Mooney tal-polimeri użati. Is-saħħa tat-tensjoni, il-modulu, u s-saħħa tal-gomma mhux maħduma żdiedu biż-żieda fil-viskożità ta 'Mooney. L-effett tal-viskożità Mooney fuq il-proprjetajiet ta 'temperatura baxxa ta' EPDM ma kienx sinifikanti. Madankollu, id-deformazzjoni permanenti tal-kompressjoni f'temperatura tal-kamra, -20 ° C u -40 ° C tiżdied maż-żieda tal-massa molekulari. Madankollu, is-sett ta 'kompressjoni f'temperatura tal-kamra, -20 °C u -40 °C ma nbidilx b'mod sinifikanti biż-żieda tal-massa molekulari, filwaqt li s-sett ta' kompressjoni f'temperaturi elevati (175 °C) wera xi bidliet għall-viskożitajiet mooney ogħla tal-adeżivi 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 baxx ta' etilefin li jaħdmu tajjeb u polimeri b'kontenut għoli ta 'diolefin li jitjiebu minħabba kristallizzazzjoni mfixkla tal-porzjon etilene tal-polimeru. Polimeri b'kontenut baxx ta' etilene għandhom jintużaw meta l-prestazzjoni f'temperatura baxxa hija limitazzjoni.
