Баръакси термопластика, эластомерҳо одатан дар доираи васеи ҳарорат ва ба таври назаррас болотар аз ҳарорати гузариши шишагӣ (Tg) истифода мешаванд. Бартарии эластомерхо нисбат ба термопластика кобилияти аз холати кашиш кариб пурра баркарор кардан (частагии баланд), инчунин чандирии умуми, сахтии паст ва хосиятхои модули пасти онхо мебошад. Вақте ки эластомерҳо дар зери ҳарорати хона истифода мешаванд, онҳо афзоиши сахтӣ, афзоиши модул ва камшавии чандириро нишон медиҳанд. Вақте ки эластомерҳо дар зери ҳарорати хонагӣ истифода мешаванд, тамоюли баланд шудани сахтӣ, зиёд шудани модул, камшавии чандирӣ (таҳши паст) ва фишурдашавӣ зиёд мешавад. Вобаста аз мушкилот бо эластомер, ду падида метавонад дар як вақт рух диҳад - сахтшавии шиша ва қисман кристаллизатсия - CR, EPDM, NR баъзе намунаҳои эластомерҳо мебошанд, ки кристаллизатсияро нишон медиҳанд.
1. Шарҳи санҷиши ҳарорати паст
Барои тавсифи хосиятҳои полимерҳо дар ҳарорати паст солҳои зиёд осебпазирӣ, деформатсияи доимии фишурдашавӣ, ретраксия, сахтшавӣ ва сахтшавии криогенӣ истифода мешуданд. Истеъмоли фишори фишурда нисбатан нав аст ва ба муайян кардани қувваи мӯҳри мавод дар тӯли вақт дар шароити гуногуни муҳити зист тамаркуз мекунад.
2. Ҳарорати осебпазирӣ
ASTM D 2137 ҳарорати осебпазириро ҳамчун ҳарорати пасттарин муайян мекунад, ки дар он резини вулканизатсияшуда дар шароити муайяни таъсир шикастан ё шикастанро нишон намедиҳад. Панҷ намунаи резинии шакли қаблан муайяншуда омода карда, дар камера ё муҳити моеъ ҷойгир карда, ба ҳарорати муқарраршуда барои 3 ± 0,5 дақиқа тоб оварда, сипас суръати зарбаи 2,0 ± 0,2 м/с дода мешавад. Намунаҳо хориҷ карда мешаванд ва ба озмоиши зарба ё шикастан дучор мешаванд. Намуна хориҷ карда мешавад ва барои зарба ё шикастан санҷида мешавад, ҳамааш бидуни осеб. Санҷиш то ҳарорати осебпазирӣ такрор карда шуд - ҳарорати пасттарине, ки дар он ҳеҷ гуна шикаста пайдо нашуд, ба 1 ° C хеле наздик буд.
3. Танзими фишурдасозии ҳарорати паст ва сахтшавии ҳарорати паст
Тартиби санҷиши маҷмӯи фишурдани ҳарорати паст ба маҷмӯи фишурдани стандартӣ хеле наздик аст, ба истиснои он ки ҳарорат бо баъзе усули энергетикӣ, ба монанди яхи хушк, нитрогени моеъ ё усулҳои механикӣ назорат карда мешавад ва арзиш дар ҳудуди ± 1 °C аз ҳарорати муқарраршуда аст. Пас аз барқароршавӣ аз арматура, намуна инчунин дар ҳарорати пасти муқарраршуда ҷойгир карда мешавад ва ба диаметри 29 мм ва ғафсии 12,5 мм шакл дода мешавад. Маҷмӯи фишурдасозии ҳарорати паст як усули ғайримустақим барои мӯҳр кардани замимаҳои пайвастаи мавриди назар аст. Истеъмоли фишори фишурда усули мустақим аст ва баъдтар баррасӣ хоҳад шуд. Сахтшавии ҳарорати паст инчунин одатан бо истифода аз намунаи маҷмӯи фишурдасозии вулканизатсияшуда (29мм x 12,5мм) муайян карда мешавад, аммо дар назорати ҳарорати паст, ки ҳамон тавре ки барои маҷмӯи фишурдакунӣ аст, дубора санҷида мешавад ва сипас боз дар ҳамон ҳарорати муқарраршудаи онҳо. Маҷмӯи фишурдасозии ҳарорати паст мустақиман аз хунуккунӣ, балки инчунин тамоюли полимер ба кристаллшавӣ таъсир мерасонад, ки суръати кристаллизатсия аз ҳарорат вобаста аст, масалан, CR дар ҳудуди -10 ° C зудтар кристаллизатсия мешавад ва сипас дар ҳарорати паст коҳиш меёбад, асосан аз сабаби ҳаракатнопазирии сегментҳои занҷири полимерӣ (аз нав озод кардани сегментҳои занҷир).
4. Gehman Hardening Ҳарорати паст
ASTM D 1053 усули сахтшавии ҳарорати пастро ба таври зайл тавсиф мекунад: як қатор намунаҳои полимерҳои эластики ба сим бо собити гардиши маълум ба таври собит пайваст карда мешаванд ва нӯги дигари сим ба сари торсион пайваст карда мешавад, ки қодир ба гардиши сим имкон медиҳад. Намунаҳо дар як муҳити гармидиҳӣ дар ҳарорати мушаххаси аз меъёр пасттар гузошта мешаванд, ки дар он вақт сари чархзанӣ 180° печонида мешавад ва сипас намунаҳо ба миқдори (камтар аз 180°) печонида мешаванд, ки ба баръакси чандирӣ ва сахтии намуна вобаста аст. Сипас миқдори гониометрро барои муайян кардани миқдори гардиши намуна, кунҷи гардиш ва сахтии маводи резинӣ истифода баред. Дар ин лаҳза ҳарорати система тадриҷан баланд мешавад ва графики кунҷи гардиш нисбат ба ҳарорат гирифта мешавад. Ҳароратҳое, ки дар он модул ба T2, T10 ва T100 мерасад, одатан ба арзиши модул дар ҳарорати хонагӣ баробар сабт карда мешаванд.
5. Бозгашти ҳарорати паст (Санҷиши TR)
Санҷиши TR барои арзёбии қобилияти намуна дар ҳолати кашиш истифода мешавад, вақте ки деформатсияи доимии фишурда ва сабукшавии фишори фишурда, ки бо фишори фишурда муайян карда мешавад, барои муайян кардани таъсири ҳарорати паст истифода мешавад. Тавре ки қаблан зикр шуда буд, бисёр полимерҳо ба монанди NR ва PVC дар ҳарорати паст кристалл мешаванд, аммо дароз кардан низ метавонад кристалл шавад, ки ҳангоми дидани хосиятҳои ҳарорати паст ба омилҳои иловагӣ оварда мерасонад. Барои барномаҳои арзёбӣ ба монанди таваққуфи ихроҷ, TR зери шиддат хеле мувофиқ аст ва зуд-зуд истифода мешавад. Дар ин озмоиш, намуна дароз карда мешавад (аксаран 50% ё 100%) ва дар ҳолати дарозшуда ях карда мешавад. Намуна озод карда мешавад, ки дар он вақт ҳарорат бо суръати муайян барои чен кардани барқароршавии намуна баланд мешавад, дарозии коҳиш чен карда мешавад ва дарозӣ сабт карда мешавад. Ҳароратҳое, ки дар он намуна 10%, 30%, 50% ва 70% коҳиш меёбад, одатан ҳамчун TR10, TR30, TR50 ва TR70 қайд карда мешавад. TR10 ба ҳарорати осебпазирӣ дахл дорад; TR70 ба деформатсияи доимии намуна дар фишурдани ҳарорати паст дахл дорад; ва фарқияти байни TR10 ва TR70 барои чен кардани кристаллизатсияи намуна истифода мешавад (ҳар қадаре ки фарқият зиёдтар бошад, майли кристаллизатсия зиёдтар аст).
6 . Истеъмоли фишори компрессивии ҳарорати паст (CSR)
Санҷиши CSR метавонад барои пешгӯӣ дар бораи фаъолият ва мӯҳлати маводи мӯҳр истифода шавад. Вақте ки ба пайвастагии эластомерӣ деформатсияи доимӣ дода мешавад, қувваи муттаҳид ба вуҷуд меояд ва қобилияти мавод барои нигоҳ доштани ин қувва дар доираи муайяни муҳити зист қобилияти пӯшидани онро чен мекунад. Механизмҳои физикӣ ва кимиёвӣ ба истироҳати стресс мусоидат мекунанд, ки вобаста ба вақт ва ҳарорат як омил бартарӣ хоҳад дошт, истироҳати ҷисмонӣ дар ҳарорати паст, фавран пас аз фишори додашуда мушоҳида мешавад, ки боиси азнавсозии занҷир ва тағирёбии сатҳҳои резинӣ ва пуркунанда мегардад ва истироҳати системаи бартарафсозии стресс баръакс аст. Дар ҳарорати баландтар, таркиби химиявӣ суръати истироҳатро муайян мекунад, вақте ки равандҳои физикӣ аллакай хурд мебошанд ва релаксияи химиявӣ бебозгашт аст, ки боиси шикастани занҷир ва реаксияҳои байниҳамдигарӣ мегардад. Давраи ҳарорат ё якбора баланд шудани ҳарорат метавонад ба истироҳати стресс дар эластомерҳо таъсир расонад. Ҳангоми санҷиши CSR, намунаи санҷишӣ ҷойгир карда мешавад
Ҳангоми санҷиши CSR, вақте ки намунаи санҷиш ба ҳарорати баланд дучор мешавад, сабукшавии стресс зиёд мешавад. Агар истироҳати стресс дар аввали санҷиш ба амал ояд, миқдори истироҳати иловагӣ аввал зиёд мешавад ва дар давраи аввал арзиши максималӣ дорад. Дар як порчаи озмоишии бузурги тобовар барои истеҳсоли намунаҳои газак (диаметри берунии 19 мм, диаметри дарунӣ 15 мм) бо асбоби чандирӣ ба намуна ба ғафсии ҳарорати хонагӣ 25% фишурда мешавад ва дар 25 ℃ ба камераи санҷиши муҳити зист, ҳарорат дар 25 ℃ барои нигоҳ доштани 24 соат, ва пас аз 2 ℃ то -2 соат нигоҳ дошта мешавад. ҳарорати навбатии байни -20 ~ 110 ℃ давраи 24 соат, тамоми вақти санҷиш дар ҳарорати санҷиш, ҳарорати санҷиш, муайянкунии доимии қувва. Андозагирии қувва дар тӯли вақти санҷиш дар ҳарорати санҷиш пайваста анҷом дода мешавад.
7. Таъсири таркиби этилен
7.1 Мазмуни этилен ба иҷрои ҳарорати пасти полимерҳои EPDM таъсири бештар мерасонад. Полимерҳои дорои миқдори этилен аз 48% то 72% дар асоси формулаҳои мӯҳри баландсифат арзёбӣ карда шуданд. Ҳама мақсад доранд, ки тағиротро дар часпакии моҳӣ тавассути ҷорӣ кардани ENB дар ин полимерҳои гуногун коҳиш диҳанд.
Каучуки EPDM аморфӣ аст, агар таносуби этилен / пропилен баробар бошад ва тақсимоти ду мономер дар занҷири полимер тасодуфӣ бошад. EPDM бо таркиби этилен 48% ва 54% дар ҳарорати хонагӣ ё болотар кристалл намешавад. Вақте ки таркиби этилен ба 65% мерасад, пайдарпаии этилен аз рӯи шумора ва дарозӣ афзоиш меёбад ва метавонанд кристаллҳоро ба вуҷуд оранд, ки дар қуллаҳои кристаллизатсия дар каҷҳои DSC тақрибан 40 ° C мушоҳида мешаванд. Чӣ қадаре ки қуллаҳои DSC калонтар бошанд, кристаллҳое, ки ба вуҷуд меоянд, ҳамон қадар калонтар мешаванд.
7.2 Илова бар таъсири таркиби этилен ба хосиятҳои ҳарорати паст, андозаи кристаллит ба осонии омехта ва коркарди пайвастагиҳои дорои кристаллҳо таъсир мерасонад. Чӣ қадаре ки андозаи кристаллит калонтар бошад, дар марҳилаи омехта барои пурра омехта кардани полимер бо дигар ҷузъҳо кори гармӣ ва буридан лозим аст. Қувваи резинии хоми пайвастагиҳои EPDM бо афзоиши миқдори этилен меафзояд. Дар формулаҳои мӯҳр, ки таъсири таркиби этилен чен карда шуда буд, афзоиши таркиби этилен аз 50% то 68% боиси ҳадди ақал чор маротиба зиёд шудани қувваи резинӣ гардид. Сахтии ҳарорати хонагӣ низ бо афзоиши таркиби этилен меафзояд. Сахтии ширеши полимери аморфӣ 63° аст, дар ҳоле ки сахтии полимери Шор А, ки миқдори зиёди этилен дорад, 79° аст. Ин ба зиёд шудани пайдарпаии этилен, зиёд шудани кристаллизатсия дар часпак ва мутаносибан зиёд шудани полимерҳои термопластикӣ вобаста аст.
7.3 Вақте ки сахтӣ дар ҳарорати паст чен карда мешавад, дар муқоиса бо полимерҳои дорои миқдори зиёди этилен, полимерҳои аморфӣ тағирёбии сахтиро камтар нишон медиҳанд, дар ҳоле ки тағирёбии сахтии таркиби этилен баландтар шакли хаттӣ нишон намедиҳад ва сахтӣ дар ҳарорати хонагӣ баланд боқӣ мемонад, то ки полимерҳои дорои миқдори зиёди этилен дар ҳарорати баландтарин дар ҳарорати пасттар бошанд.
7.4 Маҷмӯи фишурдасозӣ асосан аз ҳарорати санҷиш вобаста аст. Агар дар ҳарорати 175°С санҷида шавад, дар маҷмӯи фишурдани байни ягон полимерҳо фарқият вуҷуд надорад (маҷмӯа аз тарҳи пайвастагӣ ва интихоби системаи вулканизатсия таъсир мерасонад). Пас аз гудохтани кристаллҳои этилен, полимер шакли аморфӣ пайдо мекунад ва барои тафтиш кардани таъсири таркиби этилен, озмоишҳо дар ҳарорати 23 ° C гузаронида шуданд. Полимерҳои дорои миқдори зиёди этилен ба таври возеҳ деформатсияи доимии баланд доранд (бештар аз ду маротиба зиёдтар) ва таъсири таркиби этилен ҳангоми санҷиш дар -20 ° C ва -40 ° C боз ҳам зиёдтар аст. Полимерҳои дорои зиёда аз 60% этилен деформатсияи доимӣ доранд (>80%); дар -40°С танњо полимерњои пурра аморфї деформатсияи доимии паст доранд (17%).
7.5 Таъсири таркиби этилен ба сахтшавии ҳарорати паст аз санҷишҳои Геман. Бо дарназардошти ҳарорат, кунҷ баландтар аст, ҳамон қадар афзоиши сахтӣ (ё афзоиши модул) камтар мешавад. Дар ҳарорати паст, модули сахтгирӣ бо афзоиши таркиби этилен ба таври назаррас меафзояд. Барои полимерҳои аморфӣ, T2 -47 ° C аст, дар ҳоле ки баландтарин полимери этилен T2 танҳо -16 ° C дорад.
7.6TR Андозагирии барқароршавии коҳиши намунаҳо пас аз яхкунии дарозмӯҳлат, таркиби этилен ба усули озмоиш таъсири назаррас дорад, ки боз ба озмоиши Гехман монанд аст.
Ин ба санҷиши Gehman монанд аст. Камшавии (%)-и полимерҳои гуногун вобаста ба ҳарорат фарқ мекунад, дар ҳоле ки полимерҳои аморфӣ дар ҳарорати паст баландтарин барқароршавии решавӣ доранд; аммо, чунон ки пешгӯӣ шуда буд, барқароршавӣ бадтар мешавад, зеро таркиби этилен дар ҳарорати дода зиёд мешавад.
барқароршавӣ бад мешавад. Қимати TR10 аз -53°C барои полимерҳои аморфӣ то -28°C барои полимерҳои дорои миқдори зиёди этилен фарқ мекунад.
7.7 Давраи истироҳати фишори компрессивӣ (CSR).
Сикл. Пайвастҳоро фишурда, ба онҳо иҷозат диҳед, ки дар 25 ° C барои 24 соат истироҳат кунанд ва сипас онҳоро дар як давраи ҳароратҳои аз -20 ° C то 110 ° C фосилавӣ барои 24 соат ҷойгир кунед. Ҳангоми бори аввал фишурдан, пас аз давраи мувозинат, полимери кристаллӣ E нисбат ба полимери аморфӣ талафоти бештари стресс дорад ва ҳангоми то -20 ° C паст кардани қувваи мӯҳри ду полимер коҳиш меёбад, дар ҳоле ки полимери аморфӣ A нигоҳдории фишори баланд дорад (Ф/F0 баландтар). Гарм кардани пайвастагиҳо то 110°С қувваи мӯҳри худро барқарор кард ва ҳангоми бозпас ба -20°С паст кардани қувваи боқимондаи мӯҳри полимери кристаллӣ камтар аз 20% арзиши он буд, ки одатан барои аксари барномаҳо хеле паст ҳисобида мешавад, бо полимери аморфӣ зиёда аз 50% қувваи мӯҳри худро нигоҳ медорад ва полимери аморфӣ нисбат ба полимери аморфӣ боз баландтар аст. Давраи навбатӣ чунин хулосаҳо дод. Равшан аст, ки полимерҳои аморфӣ барои мӯҳргузории барномаҳое, ки иҷрои ҳарорати баланд ва паст талаб карда мешавад, бартарӣ доранд.
8. Таъсири таркиби диолефин
Барои таъмини нуқтаи тофтае, ки барои вулканизатсия зарур аст, ба полимерҳои этиленпропиленӣ диолефинҳои конъюгатсионӣ ба монанди ENB, HX ва DCPD илова карда мешаванд. Як пайванди дугона дар матритсаи полимерӣ реаксия мекунад, дар ҳоле ки дуввум ҳамчун иловаи занҷири молекулавии полимеризатсияшуда амал мекунад ва нуқтаи вулканизатсияро барои вулканизатсияи зарди сулфур таъмин мекунад. Таъсири ENB дар профилҳои бари шишаи шамол (борон) арзёбӣ карда шуд. Полимерҳое, ки 2%, 6% ва 8% ENB доранд, муқоиса карда шуданд. Иловаи ENB ба хусусиятҳои вулканизатсия ва зичии пайвандҳо таъсири назаррас расонд. Модул зиёд шуд, дар ҳоле ки дарозӣ ба таври назаррас коҳиш ёфт. Ҳангоми баландшавии ҳарорат сахтӣ зиёд шуд ва маҷмӯи фишурдасозӣ беҳтар шуд. Вақте ки мундариҷаи ENB зиёд мешавад, вақти сӯзишворӣ кӯтоҳтар мешавад.
ENB маводи аморфӣ буда, ҳангоми илова кардан ба сутуни полимер кристаллизатсияи қисми этилении полимерро халалдор мекунад, то полимерҳои дорои ҳамон этилен ба даст оварда шаванд ва миқдори баландтари ENB хосиятҳои ҳарорати пастро беҳтар мекунад. Дар ҳарорати хонагӣ, мундариҷаи баландтари ENB маҷмӯи фишурдаҳоро аз ҳисоби зичии беҳтаршудаи пайвандҳо каме беҳтар мекунад. Бо вуҷуди ин, дар ҳарорати паст, маҷмӯи фишурдани полимерҳои дорои миқдори зиёди ENB нисбат ба полимерҳои дорои 2% ENB хеле беҳтар аст. Таъсири мундариҷаи ENB ба ҳарорати осебпазирӣ, бозпас гирифтани ҳарорат ва санҷиши Гехман дар маҷмӯъ фарқияти ҷиддии ҳарорати осебпазириро дар байни полимерҳо нишон надодааст ва барои санҷиши Gehman ва санҷиши TR, ҳар як полимер беҳбуди хосиятҳои ҳарорати пастро бо афзоиши мундариҷаи ENB нишон дод.
9. Таъсири viscosity mooney ба хосиятҳои ҳарорати паст
Ба ҳама маълум аст, ки часпакии моҳӣ (массаи молекулавӣ) ба рафтори коркарди эластомерҳо таъсири калон мерасонад. Дар барномаҳои экструзия ва қолабӣ Дар барномаҳои экструзия ва қолабӣ, интихоби пайвастагиро бо арзиши часпакии Муни мувофиқ муҳим аст. Бо истифода аз ҳамон формулае, ки барои таҳқиқи таъсири мономери сеюм, ENB ба хосиятҳои ҳарорати паст барои санҷиши часпакии Муни истифода мешуд, полимерҳои часпакии Муни 30, 60 ва 80 муқоиса карда шуданд ва часпакии Мунии пайвастагиҳо бо зиёд шудани часпакии полимерҳои Муни зиёд шуд. Қувваи кашиш, модул ва қувваи резини хом бо афзоиши часпакии Муни зиёд шуд. Таъсири часпакии Муни ба хосиятҳои ҳарорати пасти EPDM назаррас набуд. Аммо, деформатсияи доимии фишурдашавӣ дар ҳарорати хонагӣ, -20 ° C ва -40 ° C бо афзоиши массаи молекулавӣ меафзояд. Бо вуҷуди ин, фишурдасозии муқарраршуда дар ҳарорати хонагӣ, -20 ° C ва -40 ° C бо афзоиши массаи молекулавӣ ба таври назаррас тағир наёфт, дар ҳоле ки фишурдасозии муқарраршуда дар ҳарорати баланд (175 ° C) барои часпакҳои баландтари моҳии илтиёмҳои EPDM баъзе тағиротҳоро нишон дод.
10. Хулоса
Мазмуни этилен ва диолефин ба кори эластомерҳои EPDM дар барномаҳои ҳарорати паст таъсири назаррас доранд, бо полимерҳои дорои миқдори ками этилен ва полимерҳои дорои миқдори зиёди диолефин аз сабаби вайрон шудани кристаллизатсияи қисми этилении полимер беҳтар мешаванд. Полимерҳои миқдори ками этилен бояд ҳангоми маҳдудияти иҷрои ҳарорати паст истифода шаванд.
