Tofauti na thermoplastics, elastomers kawaida hutumiwa juu ya joto anuwai na kwa kiwango kikubwa juu ya joto la mpito la glasi (TG). Faida za elastomers juu ya thermoplastics ni uwezo wao wa kupona karibu kabisa kutoka hali tensile (elasticity ya juu), pamoja na elasticity yao ya jumla, ugumu wa chini na mali ya modulus ya chini. Wakati elastomers zinatumiwa chini ya joto la kawaida, zinaonyesha kuongezeka kwa ugumu, kuongezeka kwa modulus, na kupungua kwa elasticity. Wakati elastomers inatumiwa chini ya joto la kawaida, kuna tabia ya ugumu wa kuongezeka, modulus kuongezeka, elasticity kupungua (chini tensile) na compression iliyowekwa kuongezeka. Kulingana na shida na elastomer, matukio mawili yanaweza kutokea wakati huo huo - ugumu wa glasi na fuwele ya sehemu - CR, EPDM, NR ni mifano kadhaa ya elastomers inayoonyesha fuwele.
1. Maelezo ya jumla ya upimaji wa joto la chini
Brittleness, compression deformation ya kudumu, kufutwa, ugumu na ugumu wa cryogenic kumetumika kwa miaka mingi ili kuonyesha tabia ya polima kwa joto la chini. Kupumzika kwa dhiki ya kusisitiza ni mpya na inazingatia kuamua nguvu ya kuziba ya nyenzo kwa muda mrefu chini ya hali tofauti za mazingira.
2. Joto la Brittleness
ASTM D 2137 inafafanua hali ya joto ya brittleness kama joto la chini kabisa ambalo mpira uliovunjika hautaonyesha kupasuka au kupasuka chini ya hali maalum ya athari. Vielelezo vitano vya mpira wa sura iliyoamuliwa mapema vimeandaliwa, kuwekwa kwenye chumba au kioevu cha kati, huwekwa chini ya joto lililowekwa kwa 3 ± 0.5min, na kisha kupewa kasi ya athari ya 2.0 ± 0.2m/s. Vielelezo huondolewa na kuwekwa kwa mtihani wa athari au kupasuka. Kielelezo huondolewa na kupimwa kwa athari au kupasuka, zote bila uharibifu. Mtihani ulirudiwa hadi joto la brittleness - joto la chini kabisa ambalo hakuna kupasuka kwa kupatikana ilikuwa karibu sana na 1 ° C.
3. Shina ya chini ya joto na ugumu wa joto la chini
Utaratibu wa mtihani wa seti ya chini ya joto ni karibu sana na ile ya kiwango cha compression, isipokuwa kwamba hali ya joto inadhibitiwa na njia fulani ya nishati, kama vile barafu kavu, nitrojeni kioevu, au njia za mitambo, na thamani iko ndani ya ± 1 ° C ya joto la mapema. Baada ya kupona kutoka kwa muundo, mfano pia huwekwa kwa joto la chini la joto na huundwa kwa kipenyo cha 29 mm na unene wa mm 12.5. Seti ya compression ya joto la chini ni njia isiyo ya moja kwa moja ya kuziba matumizi ya kiwanja kinachohusika. Kupumzika kwa dhiki ni njia ya moja kwa moja na itajadiliwa baadaye. Ugumu wa joto la chini pia kawaida huamuliwa kwa kutumia mfano wa compression iliyowekwa (29mm x 12.5mm), lakini ilijaribiwa tena kwa udhibiti wa joto la chini, ambayo ni sawa na ile ya seti ya compression, na kisha tena kwa joto sawa na joto lao. Ugumu wa kushinikiza na joto la chini huathiriwa moja kwa moja na baridi, lakini pia na tabia ya polymer ya kuweka fuwele, na kiwango cha fuwele inategemea joto, kwa mfano, CR inaongezeka kwa kasi zaidi -10 ° C, na kisha hupungua kwa joto la chini, haswa kwa sababu ya kutokuwa na nguvu ya sehemu za mnyororo wa polima.
4. Gehman joto la chini ugumu
ASTM D 1053 inaelezea njia ya ugumu wa joto la chini kama ifuatavyo: safu ya vielelezo vya polymer ya elastic huwekwa wazi kwa waya na inayojulikana mara kwa mara, na mwisho mwingine wa waya umeunganishwa na kichwa cha torsion chenye uwezo wa kuruhusu waya kupotoshwa. Vielelezo vimeingizwa kwa njia ya kuhamisha joto kwa joto fulani chini ya kawaida, wakati huo kichwa cha torsion kimepotoshwa na 180 °, na kisha vielelezo vinapotoshwa na kiasi (chini ya 180 °) ambayo inategemea ubadilishaji wa ubadilishaji na ugumu wa mfano. Kisha tumia kiasi cha goniometer kuamua kiwango cha twist ya mfano, pembe ya twist na ugumu wa nyenzo za mpira. Joto la mfumo huongezeka polepole katika hatua hii, na njama ya pembe ya twist dhidi ya joto hupatikana. Joto ambalo modulus hufikia T2, T10, na T100 kawaida hurekodiwa kama sawa na thamani ya modulus kwenye joto la kawaida.
5. Kuondoa joto la chini (mtihani wa TR)
Mtihani wa TR unatumika kutathmini uwezo wa mfano katika hali tensile wakati ugumu wa kudumu na utulivu wa kusisitiza uliodhamiriwa na dhiki ngumu hutumiwa kuamua athari za joto la chini. Kama ilivyofunikwa hapo awali, polima nyingi kama NR na PVC zitakua kwa joto la chini, lakini kunyoosha kunaweza pia kulia, na kusababisha mambo ya ziada wakati wa kuangalia mali ya joto la chini. Kwa matumizi ya tathmini kama vile kusimamishwa kwa kutolea nje, TR chini ya mvutano inafaa sana na inatumika mara kwa mara. Katika jaribio hili, mfano huo umeinuliwa (mara nyingi na 50% au 100%) na waliohifadhiwa katika hali ya urefu. Mfano huo hutolewa, wakati ambao hali ya joto huinuliwa kwa kiwango kilichodhamiriwa kupima urejeshaji wa mfano, urefu wa shrinkage hupimwa na elongation imerekodiwa. Joto ambalo mfano hupungua kwa 10%, 30%, 50%, na 70%kawaida hujulikana kama TR10, TR30, TR50, na TR70. TR10 inahusiana na joto la brittleness; TR70 inahusiana na mabadiliko ya kudumu ya mfano katika compression ya joto la chini; na tofauti kati ya TR10 na TR70 hutumiwa kupima fuwele ya mfano (tofauti kubwa, ni zaidi ya tabia ya kusikika).
6. Hali ya joto ya chini ya kushinikiza mafadhaiko (CSR)
Mtihani wa CSR unaweza kutumika kufanya utabiri juu ya utendaji na maisha ya vifaa vya kuziba. Wakati kiwanja cha elastomeric kinapewa deformation ya kila wakati, nguvu ya pamoja imeundwa, na uwezo wa nyenzo kudumisha nguvu hii ndani ya anuwai ya mazingira hupima uwezo wake wa kuziba. Njia zote mbili za mwili na kemikali zinachangia kupumzika kwa mkazo, kwa kuzingatia wakati na joto, sababu moja itatawala, kupumzika kwa mwili huzingatiwa kwa joto la chini, mara baada ya mkazo uliopeanwa, ambayo husababisha kubadilika kwa mnyororo na mabadiliko katika nyuso za kujaza mpira na filler-filler, na utulivu wa mfumo wa kuondoa dhiki unabadilika. Katika hali ya joto ya juu, muundo wa kemikali huamua kiwango cha kupumzika, wakati michakato ya mwili tayari ni ndogo na kupumzika kwa kemikali haibadiliki, na kusababisha kuvunjika kwa mnyororo na athari za kuunganisha. Baiskeli ya joto au kuongezeka kwa ghafla kwa joto inaweza kuwa na athari ya kupumzika kwa mafadhaiko katika elastomers. Wakati wa jaribio la CSR, mfano wa mtihani umewekwa
Wakati wa upimaji wa CSR, kupumzika kwa dhiki huongezeka wakati mfano wa mtihani unakabiliwa na joto lililoinuliwa. Ikiwa kupumzika kwa mafadhaiko hufanyika mapema katika mtihani, kiasi cha kupumzika zaidi huongezeka kwanza na ina thamani kubwa wakati wa mzunguko wa kwanza. Katika kipande kikubwa cha mtihani wa tensile kutengeneza sampuli za gasket (kipenyo cha nje cha 19mm, kipenyo cha ndani cha 15mm), na muundo wa elastic utasisitizwa kwa mfano wa unene wa joto la chumba chao 25%, na kwa 25 ℃ ndani ya chumba cha majaribio cha mazingira, hali ya joto, joto la 24h. Wakati wa jaribio wakati wa joto la mtihani, joto la mtihani, uamuzi wa nguvu unaoendelea. Kipimo cha nguvu kinafanywa kila wakati wakati wa jaribio wakati wa joto la mtihani.
7. Athari za yaliyomo ethylene
7.1 Yaliyomo ya ethylene ina athari kubwa kwa utendaji wa chini wa joto wa polima za EPDM. Polymers zilizo na maudhui ya ethylene kuanzia 48% hadi 72% zilitathminiwa chini ya uundaji wa hali ya juu wa kuziba. Zote zinalenga kupunguza tofauti katika mnato wa Mooney kwa kuanzisha ENB katika polima hizi tofauti.
Mpira wa EPDM ni amorphous ikiwa uwiano wa ethylene/propylene ni sawa na usambazaji wa monomers mbili kwenye mnyororo wa polymer ni nasibu. EPDM iliyo na 48% na 54% ya ethylene hailingani kwa joto au juu ya joto la kawaida. Wakati maudhui ya ethylene yanafikia 65%, mlolongo wa ethylene huanza kuongezeka kwa idadi na urefu na inaweza kuunda fuwele, ambazo huzingatiwa katika kilele cha fuwele kwenye mikondo ya DSC karibu 40 ° C. Kubwa kwa kilele cha DSC, kubwa zaidi fuwele ambazo huunda.
7.2 Mbali na athari ya yaliyomo kwenye ethylene kwenye mali ya joto la chini inayojadiliwa baadaye, saizi ya fuwele huathiri urahisi wa kuchanganya na usindikaji wa misombo iliyo na fuwele. Kubwa kwa ukubwa wa fuwele, joto zaidi na kazi ya shear inahitajika katika hatua ya mchanganyiko ili kuchanganya kikamilifu polymer na vifaa vingine. Nguvu mbichi ya mpira wa misombo ya EPDM huongezeka na kuongezeka kwa maudhui ya ethylene. Katika uundaji wa kuziba ambapo athari ya yaliyomo ethylene ilipimwa, ongezeko la yaliyomo ethylene kutoka 50% hadi 68% ilisababisha angalau kuongezeka mara nne kwa nguvu ya mpira. Ugumu wa joto la chumba pia huongezeka na kuongezeka kwa maudhui ya ethylene. Pwani ugumu wa adhesive ya polymer ya amorphous ni 63 °, wakati pwani ni ugumu wa polima iliyo na kiwango cha juu cha ethylene ni 79 °. Hii ni kwa sababu ya kuongezeka kwa mlolongo wa ethylene, kuongezeka kwa fuwele katika wambiso, na ongezeko linalolingana la polima za thermoplastic.
7.3 Wakati ugumu unapimwa kwa joto la chini, tofauti na polima zilizo na kiwango cha juu cha ethylene, polima za amorphous zinaonyesha mabadiliko kidogo katika ugumu, wakati mabadiliko ya ugumu wa maudhui ya juu ya ethylene hayaonyeshi muundo wa mstari na ugumu unabaki juu kwa joto la kawaida, ili polima zilizo na kiwango cha juu cha ethylene zinaendelea kuwa na ugumu wa hali ya juu.
7.4 Seti ya compression inategemea sana joto la mtihani. Ikiwa imejaribiwa kwa 175 ° C, hakuna tofauti katika compression iliyowekwa kati ya polima yoyote (iliyowekwa inasukumwa na muundo wa kiwanja na uchaguzi wa mfumo wa uboreshaji). Baada ya kuyeyuka kwa fuwele za ethylene, polymer inaonyesha fomu ya amorphous, na ili kuchunguza athari za maudhui ya ethylene, vipimo vilifanywa kwa 23 ° C. Polymers zilizo na maudhui ya juu ya ethylene wazi kuwa na mabadiliko ya juu ya kudumu (zaidi ya mara mbili), na athari ya yaliyomo ya ethylene ni kubwa zaidi wakati inapimwa kwa -20 ° C na -40 ° C. Polima zilizo na zaidi ya 60% ethylene yaliyomo yana upungufu mkubwa wa kudumu (> 80%); Saa -40 ° C, polima za amorphous tu zilizo na upungufu wa chini wa kudumu (17%).
7.5 Athari ya yaliyomo kwenye ethylene juu ya ugumu wa joto la chini kutoka kwa vipimo vya Gehman. Kwa kuzingatia joto, juu ya kona, kupunguza kuongezeka kwa ugumu (au kuongezeka kwa modulus). Kwa joto la chini, modulus ya ugumu huongezeka sana na kuongezeka kwa maudhui ya ethylene. Kwa polima za amorphous, T2 ni -47 ° C, wakati polima ya juu zaidi ya ethylene ina T2 ya -16 ° C tu.
7.6tr Upimaji wa Shrinkage Uporaji wa vielelezo Baada ya kufungia, maudhui ya ethylene yana athari kubwa kwa njia ya mtihani, ambayo ni sawa tena na mtihani wa Gehman.
Hii ni sawa na mtihani wa Gehman. Shrinkage (%) ya polima anuwai hutofautiana kama kazi ya joto, na polima za amorphous zina ahueni ya juu zaidi ya shrinkage kwa joto la chini; Walakini, kama ilivyotabiriwa, ahueni inazidi kama maudhui ya ethylene yanaongezeka kwa joto fulani.
Kupona kuzorota. Thamani ya TR10 inatofautiana kutoka -53 ° C kwa polima za amorphous hadi -28 ° C kwa polima zilizo na maudhui ya juu ya ethylene.
7.7 Mzunguko wa Shida ya Kudumu ya Mkazo (CSR)
Mzunguko. Shinikiza misombo, ruhusu kupumzika kwa 25 ° C kwa 24 h, na kisha uwaweke katika mzunguko wa joto kuanzia -20 ° C hadi 110 ° C mara kwa mara kwa 24 h. Wakati wa kushinikizwa kwa mara ya kwanza, baada ya kipindi cha usawa, polymer E ina hasara kubwa ya mafadhaiko kuliko polymer ya amorphous, na inaposhushwa hadi -20 ° C nguvu ya kuziba ya polima mbili hupungua, wakati polima ya amorphous A ina uhifadhi mkubwa wa mafadhaiko (juu f/F0). Inapokanzwa kiwanja hadi 110 ° C ilirejesha nguvu yake ya kuziba, na iliporudishwa chini hadi -20 ° C, nguvu iliyobaki ya kuziba ya polymer ya fuwele ilikuwa chini ya 20% ya thamani yake, ambayo kwa ujumla inachukuliwa kuwa ya chini sana kwa matumizi mengi, na polymer ya juu zaidi ya kuwa na nguvu ya polymer. Mzunguko uliofuata ulitoa hitimisho kama hilo. Ni wazi kuwa polima za amorphous ni bora kwa matumizi ya kuziba ambapo utendaji wa joto wa juu na wa chini unahitajika.
8. Athari ya yaliyomo Diolefin
Ili kutoa hatua isiyosababishwa inayohitajika kwa uboreshaji, diolefins zisizo na mchanganyiko kama ENB, HX na DCPD zinaongezwa kwa polima za ethylene propylene. Kifungo kimoja mara mbili humenyuka kwenye matrix ya polymer, wakati ya pili inafanya kazi kama inayosaidia kwa mnyororo wa polymerized Masi na hutoa sehemu ya uboreshaji wa sulfuri ya manjano ya manjano. Athari za ENB zilitathminiwa katika maelezo mafupi ya upepo (mvua). Polymers zilizo na 2%, 6% na 8% ENB zililinganishwa. Kuongezewa kwa ENB kulikuwa na athari kubwa kwa sifa za ujuaji na wiani wa crosslink. Modulus iliongezeka wakati elongation ilipungua sana. Ugumu uliongezeka na compression imeboreshwa wakati wa kuongezeka kwa joto. Kadiri maudhui ya ENB yanavyoongezeka, wakati wa kung'ara huwa mfupi.
ENB ni nyenzo ya amorphous, na inapoongezwa kwenye uti wa mgongo wa polymer, inasumbua fuwele ya sehemu ya ethylene ya polima, ili polima zilizo na maudhui ya ethylene sawa zinaweza kupatikana, na yaliyomo juu ya ENB inaboresha mali ya joto la chini. Katika joto la kawaida, yaliyomo ya juu ya ENB inaboresha kidogo seti ya compression kwa sababu ya wiani wa crosslink ulioboreshwa. Walakini, kwa joto la chini, seti ya compression ya polima iliyo na kiwango cha juu cha ENB ni bora zaidi kuliko ile ya polima iliyo na 2% ENB yaliyomo. Athari za maudhui ya ENB kwenye joto la brittleness, kufutwa kwa joto, na mtihani wa Gehman haukuonyesha tofauti yoyote kubwa katika hali ya joto kati ya polima kwa ujumla, na kwa mtihani wa Gehman na mtihani wa TR, kila polymer ilionyesha uboreshaji wa mali ya chini ya joto na maudhui ya ENB yanayoongezeka.
9. Athari ya mnato wa Mooney juu ya mali ya joto la chini
Inajulikana kuwa mnato wa Mooney (molekuli ya Masi) ina athari kubwa kwa tabia ya usindikaji ya elastomers. Katika matumizi ya extrusion na ukingo katika matumizi ya extrusion na ukingo, ni muhimu kuchagua kiwanja kilicho na thamani ya mnato wa Mooney. Kutumia uundaji huo ambao ulitumika kuchunguza athari za monomer ya tatu, ENB, juu ya mali ya joto la chini kuchunguza mnato wa Mooney, polima zilizo na viscosities ya Mooney ya 30, 60, na 80 zililinganishwa, na mnato wa Mooney wa misombo ulivyoongezeka kadiri mnato wa Mooney wa polima ulivyotumika. Nguvu tensile, modulus, na nguvu mbichi ya mpira iliongezeka na kuongezeka kwa mnato wa mooney. Athari za mnato wa Mooney juu ya mali ya joto ya chini ya EPDM haikuwa muhimu. Walakini, compression deformation ya kudumu kwa joto la kawaida, -20 ° C na -40 ° C huongezeka na kuongezeka kwa molekuli. Walakini, compression iliyowekwa kwenye joto la kawaida, -20 ° C na -40 ° C haikubadilika sana na kuongezeka kwa molekuli, wakati compression iliyowekwa kwa joto lililoinuliwa (175 ° C) ilionyesha mabadiliko kadhaa kwa viscosities ya mooney ya wambiso wa EPDM.
10. Hitimisho
Yaliyomo ya ethylene na Diolefin ina athari kubwa katika utendaji wa elastomers za EPDM katika matumizi ya joto la chini, na polima zilizo na kiwango cha chini cha ethylene kinachofanya vizuri na polima zilizo na kiwango cha juu cha diolefin kuboresha kwa sababu ya kuvuruga kwa fuwele ya sehemu ya ethylene ya polima. Polima za kiwango cha chini cha ethylene zinapaswa kutumiwa wakati utendaji wa joto la chini ni kiwango cha juu.
