Hindi tulad ng thermoplastics, ang mga elastomer ay karaniwang ginagamit sa isang malawak na hanay ng mga temperatura at makabuluhang higit sa kanilang temperatura ng paglipat ng salamin (TG). Ang mga bentahe ng mga elastomer sa paglipas ng thermoplastics ay ang kanilang kakayahang mabawi halos mula sa makunat na estado (mataas na pagkalastiko), pati na rin ang kanilang pangkalahatang pagkalastiko, mababang tigas at mababang mga katangian ng modulus. Kapag ang mga elastomer ay ginagamit sa ibaba ng temperatura ng silid, nagpapakita sila ng pagtaas ng katigasan, isang pagtaas ng modulus, at pagbawas sa pagkalastiko. Kapag ang mga elastomer ay ginagamit sa ibaba ng temperatura ng silid, may posibilidad na madagdagan ang tigas, ang modulus upang madagdagan, ang pagkalastiko upang bumaba (mababang makunat) at set ng compression upang madagdagan. Depende sa problema sa elastomer, ang dalawang phenomena ay maaaring mangyari sa parehong oras - glass hardening at bahagyang pagkikristal - CR, EPDM, NR ay ilang mga halimbawa ng mga elastomer na nagpapakita ng pagkikristal.
1. Pangkalahatang -ideya ng mababang pagsubok sa temperatura
Ang brittleness, compression permanenteng pagpapapangit, pag -urong, hardening at cryogenic hardening ay ginamit sa loob ng maraming taon upang makilala ang mga katangian ng polimer sa mababang temperatura. Ang pag -relaks ng stress ng compressive ay medyo bago at nakatuon sa pagtukoy ng lakas ng sealing ng isang materyal sa loob ng isang panahon sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon sa kapaligiran.
2. Temperatura ng Brittleness
Tinukoy ng ASTM D 2137 ang temperatura ng brittleness bilang pinakamababang temperatura kung saan ang bulkan na goma ay hindi magpapakita ng bali o pagkalagot sa ilalim ng tinukoy na mga kondisyon ng epekto. Limang mga specimen ng goma ng paunang natukoy na hugis ay inihanda, na inilalagay sa isang silid o likidong daluyan, na sumailalim sa isang set na temperatura para sa 3 ± 0.5min, at pagkatapos ay binigyan ng isang bilis ng epekto ng 2.0 ± 0.2m/s. Ang mga specimen ay tinanggal at sumailalim sa isang epekto o pagkalagot sa pagsubok. Ang ispesimen ay tinanggal at nasubok para sa epekto o bali, lahat nang walang pinsala. Ang pagsubok ay paulit -ulit hanggang sa temperatura ng brittleness - ang pinakamababang temperatura kung saan walang bali na natagpuan ay napakalapit sa 1 ° C.
3. Mababang temperatura ng compression set at mababang temperatura hardening
Ang pamamaraan ng pagsubok para sa mababang temperatura ng compression set ay napakalapit sa para sa karaniwang set ng compression, maliban na ang temperatura ay kinokontrol ng ilang paraan ng enerhiya, tulad ng dry ice, likidong nitrogen, o mga pamamaraan ng mekanikal, at ang halaga ay nasa loob ng ± 1 ° C ng preset na temperatura. Matapos ang pagbawi mula sa kabit, ang ispesimen ay inilalagay din sa preset na mababang temperatura at hinubog sa isang diameter na 29 mm at isang kapal ng 12.5 mm. Ang mababang temperatura na compression set ay isang hindi tuwirang pamamaraan para sa pag-sealing ng mga aplikasyon ng tambalan na pinag-uusapan. Ang compressive stress relaxation ay ang direktang pamamaraan at tatalakayin sa ibang pagkakataon. Ang mababang temperatura ng hardening ay karaniwang tinutukoy din gamit ang isang bulkan na compression set specimen (29mm x 12.5mm), ngunit muling nasubok sa isang mababang kontrol sa temperatura, na katulad ng para sa set ng compression, at pagkatapos ay muli sa parehong temperatura tulad ng kanilang itinakdang temperatura. Ang hardening at low -temperatura na compression set ay direktang apektado ng paglamig, ngunit din sa pamamagitan ng pagkahilig ng polimer na mag -crystallize, na may rate ng pagkikristal na nakasalalay sa temperatura, halimbawa, CR crystallizes pinakamabilis sa paligid -10 ° C, at pagkatapos ay bumababa sa mas mababang temperatura, pangunahin dahil sa pag -iwas ng mga polymer chain na mga segment (ang mga molekular na kadena ay nag -freeze bago muling mabago).
4. Gehman Mababang temperatura Hardening
Inilarawan ng ASTM D 1053 ang pamamaraan ng mababang temperatura na sumusunod: Ang isang serye ng mga nababanat na mga specimen ng polimer ay naayos na nakakabit sa isang kawad na may kilalang torsional na pare-pareho, at ang iba pang dulo ng kawad ay nakakabit sa isang ulo ng torsion na may kakayahang pahintulutan ang wire na baluktot. Ang mga ispesimen ay nalubog sa isang medium transfer medium sa isang tiyak na temperatura sa ibaba ng normal, sa oras na ang ulo ng torsion ay pinilipit ng 180 °, at pagkatapos ay ang mga ispesimen ay pinilipit ng isang halaga (mas mababa sa 180 °) na nakasalalay sa kabaligtaran ng kakayahang umangkop at higpit ng ispesimen. Pagkatapos ay gamitin ang halaga ng goniometer upang matukoy ang dami ng ispesimen twist, ang anggulo ng twist at ang tigas ng materyal na goma. Ang temperatura ng system ay unti -unting nadagdagan sa puntong ito, at ang isang balangkas ng anggulo ng twist laban sa temperatura ay nakuha. Ang mga temperatura kung saan ang modulus ay umabot sa T2, T10, at T100 ay karaniwang naitala bilang katumbas ng halaga ng modulus sa temperatura ng silid.
5. Mababang temperatura Retraction (TR Test)
Ang pagsubok ng TR ay ginagamit upang masuri ang kakayahan ng isang ispesimen sa makunat na estado kapag ang compressive permanenteng pagpapapangit at compressive stress relaxation na tinutukoy ng compressive stress ay ginagamit upang matukoy ang mga mababang epekto ng temperatura. Tulad ng nasasakop nang mas maaga, maraming mga polimer tulad ng NR at PVC ay mag -crystallize sa mababang temperatura, ngunit ang pag -unat ay maaari ring mag -crystallize, na humahantong sa mga karagdagang kadahilanan kapag tinitingnan ang mga mababang katangian ng temperatura. Para sa mga aplikasyon ng pagsusuri tulad ng pagsuspinde ng tambutso, ang TR sa ilalim ng pag -igting ay naaangkop at madalas na ginagamit. Sa pagsubok na ito, ang ispesimen ay pinahaba (madalas ng 50% o 100%) at nagyelo sa pinahabang estado. Ang ispesimen ay pinakawalan, sa oras na ang temperatura ay nakataas sa isang tinukoy na rate upang masukat ang pagbawi ng ispesimen, ang haba ng pag -urong ay sinusukat at ang pagpahaba ay naitala. Ang mga temperatura kung saan ang ispesimen ay lumiliit ng 10%, 30%, 50%, at 70%ay karaniwang nabanggit bilang TR10, TR30, TR50, at TR70. Ang TR10 ay nauugnay sa temperatura ng brittleness; Ang TR70 ay nauugnay sa permanenteng pagpapapangit ng ispesimen sa mababang temperatura na compression; at ang pagkakaiba sa pagitan ng TR10 at TR70 ay ginagamit upang masukat ang pagkikristal ng ispesimen (mas malaki ang pagkakaiba, mas malaki ang pagkahilig na mag -crystallize).
6. Mababang temperatura compressive stress relaxation (CSR)
Ang pagsubok ng CSR ay maaaring magamit upang makagawa ng mga hula tungkol sa pagganap at buhay ng mga materyales sa sealing. Kapag ang isang elastomeric compound ay bibigyan ng isang palaging pagpapapangit, nilikha ang isang pinagsamang puwersa, at ang kakayahan ng materyal upang mapanatili ang puwersa na ito sa loob ng isang tiyak na saklaw ng kapaligiran ay sumusukat sa kakayahang magtatak ng. Ang parehong mga mekanismo ng pisikal at kemikal ay nag-aambag sa pagpapahinga sa stress, batay sa oras at temperatura, ang isang kadahilanan ay mangibabaw, ang pisikal na pagpapahinga ay sinusunod sa mababang temperatura, kaagad pagkatapos ng isang naibigay na stress, na humahantong sa pag-aayos ng chain at mga pagbabago sa goma-filler at filler-filler na ibabaw, at ang pagpapahinga ng sistema ng pag-alis ng stress ay mababalik. Sa mas mataas na temperatura, tinutukoy ng kemikal na komposisyon ang rate ng pagrerelaks, kapag ang mga pisikal na proseso ay maliit na at ang pagrerelaks ng kemikal ay hindi maibabalik, na humahantong sa mga pagbagsak ng chain at mga reaksyon sa pag-link. Ang pagbibisikleta ng temperatura o biglaang pagtaas ng temperatura ay maaaring magkaroon ng epekto sa pagpapahinga sa stress sa mga elastomer. Sa panahon ng pagsubok ng CSR, inilalagay ang ispesimen ng pagsubok
Sa panahon ng pagsubok sa CSR, ang pag -relaks ng stress ay nadagdagan kapag ang ispesimen ng pagsubok ay sumailalim sa nakataas na temperatura. Kung ang pag -relaks ng stress ay nangyayari nang maaga sa pagsubok, ang dami ng karagdagang pag -relaks ay tumataas muna at may maximum na halaga sa unang pag -ikot. Sa isang makunat na malaking piraso ng pagsubok upang makagawa ng mga sample ng gasket (19mm panlabas na diameter, panloob na diameter ng 15mm), na may isang nababanat na kabit Oras sa temperatura ng pagsubok, ang temperatura ng pagsubok, patuloy na pagpapasiya ng lakas. Ang pagsukat ng lakas ay patuloy na isinasagawa sa buong oras ng pagsubok sa temperatura ng pagsubok.
7. Epekto ng nilalaman ng etilena
7.1 Ang nilalaman ng Ethylene ay may pinakamalaking epekto sa mababang temperatura ng pagganap ng EPDM polymers. Ang mga polimer na may nilalaman ng etilena mula sa 48% hanggang 72% ay nasuri sa ilalim ng mataas na kalidad na mga form ng sealing. Ang lahat ay naglalayong bawasan ang pagkakaiba -iba sa lagkit ng Mooney sa pamamagitan ng pagpapakilala sa ENB sa iba't ibang mga polimer.
Ang goma ng EPDM ay amorphous kung ang ratio ng ethylene/propylene ay pantay at ang pamamahagi ng dalawang monomer sa chain ng polimer ay random. Ang EPDM na may 48% at 54% na nilalaman ng etilena ay hindi nag -crystallize sa o sa itaas ng temperatura ng silid. Kapag ang nilalaman ng etilena ay umabot sa 65%, ang mga pagkakasunud -sunod ng etilena ay nagsisimulang tumaas sa bilang at haba at maaaring bumubuo ng mga kristal, na kung saan ay sinusunod sa mga crystallization peaks sa mga curves ng DSC sa paligid ng 40 ° C. Ang mas malaki ang mga peak ng DSC, mas malaki ang mga kristal na bumubuo.
7.2 Bilang karagdagan sa epekto ng nilalaman ng etilena sa mga mababang katangian ng temperatura na tinalakay sa ibang pagkakataon, ang laki ng crystallite ay nakakaapekto sa kadalian ng paghahalo at pagproseso ng mga compound na naglalaman ng mga kristal. Ang mas malaki ang laki ng crystallite, ang mas maraming init at paggugupit na trabaho ay kinakailangan sa yugto ng paghahalo upang ganap na timpla ang polimer sa iba pang mga sangkap. Ang hilaw na lakas ng goma ng mga compound ng EPDM ay nagdaragdag sa pagtaas ng nilalaman ng etilena. Sa mga form ng sealing kung saan sinusukat ang epekto ng nilalaman ng etilena, isang pagtaas ng nilalaman ng etilena mula 50% hanggang 68% na nagresulta ng hindi bababa sa isang apat na tiklop na pagtaas sa lakas ng goma. Ang katigasan ng temperatura ng temperatura ay nagdaragdag din sa pagtaas ng nilalaman ng etilena. Ang baybayin ng isang tigas ng amorphous polymer adhesive ay 63 °, samantalang ang baybayin ng isang tigas ng polimer na may pinakamataas na nilalaman ng etilena ay 79 °. Ito ay dahil sa pagtaas ng pagkakasunud -sunod ng etilena, ang pagtaas ng pagkikristal sa malagkit, at ang kaukulang pagtaas ng mga thermoplastic polymers.
7.3 Kapag ang tigas ay sinusukat sa mababang temperatura, kaibahan sa mga polimer na may mataas na nilalaman ng etilena, ang mga amorphous polymers ay nagpapakita ng mas kaunting pagbabago sa tigas, samantalang ang pagbabago sa tigas ng mas mataas na nilalaman ng etilena ay hindi nagpapakita ng isang linear na pattern at ang tigas ay nananatiling mataas sa temperatura ng silid, upang ang mga polimer na naglalaman ng mas mataas na nilalaman ng etilena ay patuloy na may pinakamataas na katigasan sa mababang temperatura.
7.4 Compression set ay higit sa lahat nakasalalay sa temperatura ng pagsubok. Kung nasubok sa 175 ° C, walang pagkakaiba sa set ng compression sa pagitan ng alinman sa mga polymers (ang set ay naiimpluwensyahan ng disenyo ng tambalan at pagpili ng bulkanization system). Matapos matunaw ang mga kristal ng etilena, ang polimer ay nagpapakita ng isang amorphous form, at upang masuri ang epekto ng nilalaman ng etilena, ang mga pagsubok ay ginawa sa 23 ° C. Ang mga polimer na may mas mataas na nilalaman ng ethylene ay malinaw na may mas mataas na permanenteng pagpapapangit (higit sa dalawang beses na mas marami), at ang epekto ng nilalaman ng etilena ay mas malaki kapag nasubok sa -20 ° C at -40 ° C. Ang mga polimer na may higit sa 60% na nilalaman ng etilena ay may mataas na permanenteng pagpapapangit (> 80%); Sa -40 ° C, tanging ang ganap na amorphous polymers ay may mababang permanenteng pagpapapangit (17%).
7.5 Epekto ng nilalaman ng etilena sa mababang temperatura ng hardening mula sa mga pagsubok sa Gehman. Dahil sa isang temperatura, mas mataas ang sulok, mas mababa ang pagtaas ng higpit (o pagtaas ng modulus). Sa mababang temperatura, ang modulus ng higpit ay nagdaragdag nang malaki sa pagtaas ng nilalaman ng etilena. Para sa mga amorphous polymers, ang T2 ay -47 ° C, habang ang pinakamataas na polimer ng nilalaman ng etilena ay may T2 lamang -16 ° C.
7.6TR Pagsukat ng pag -urong ng pag -urong ng mga specimens pagkatapos ng pagyeyelo ng extension, ang nilalaman ng etilena ay may makabuluhang epekto sa paraan ng pagsubok, na kung saan ay muling katulad ng pagsubok sa Gehman.
Ito ay katulad ng pagsubok sa Gehman. Ang pag -urong (%) ng iba't ibang mga polimer ay nag -iiba bilang isang function ng temperatura, kasama ang mga amorphous polymers na may pinakamataas na pagbawi ng pag -urong sa mababang temperatura; Gayunpaman, tulad ng hinulaang, ang pagbawi ay lumala habang tumataas ang nilalaman ng etilena sa isang naibigay na temperatura.
lumala ang pagbawi. Ang halaga ng TR10 ay nag -iiba mula sa -53 ° C para sa mga amorphous polymers hanggang -28 ° C para sa mga polimer na may mataas na nilalaman ng etilena.
7.7 Compressive Stress Relaks (CSR) cycle
Siklo. I -compress ang mga compound, payagan silang mag -relaks sa 25 ° C para sa 24 h, at pagkatapos ay ilagay ang mga ito sa isang siklo ng mga temperatura na mula sa -20 ° C hanggang 110 ° C nang paulit -ulit sa loob ng 24 h. Kapag na -compress sa kauna -unahang pagkakataon, pagkatapos ng panahon ng pagkakapantay -pantay, ang crystalline polymer E ay may mas mataas na pagkawala ng stress kaysa sa amorphous polymer, at kapag ibinaba sa -20 ° C ang sealing force ng dalawang polymers ay bumababa, habang ang amorphous polymer A ay may mataas na pagpapanatili ng stress (mas mataas na f/f0). Ang pagpainit ng tambalan sa 110 ° C ay naibalik ang lakas ng sealing nito, at kapag ibinalik sa -20 ° C, ang natitirang puwersa ng pagbubuklod ng crystalline polymer ay mas mababa sa 20% ng halaga nito, na sa pangkalahatan ay itinuturing na masyadong mababa para sa karamihan ng mga aplikasyon, na may amorphous polymer na nagpapanatili ng higit sa 50% ng sealing na puwersa nito, at ang amorphous polymer ay muling may mas mataas na pagbawi kaysa sa kristal na polymer. Ang susunod na siklo ay nagbunga ng mga katulad na konklusyon. Malinaw na ang mga amorphous polymers ay higit na mahusay para sa mga application ng sealing kung saan kinakailangan ang mataas at mababang temperatura.
8. Epekto ng nilalaman ng diolefin
Upang maibigay ang unsaturated point na kinakailangan para sa vulcanization, ang mga di-conjugated diolefins tulad ng ENB, HX at DCPD ay idinagdag sa mga polimer ng etylene propylene. Ang isang dobleng bono ay tumugon sa polymer matrix, habang ang pangalawa ay kumikilos bilang isang pandagdag sa polymerized molekular chain at nagbibigay ng bulkanization point para sa asupre dilaw na bulkanisasyon. Ang epekto ng ENB ay nasuri sa mga profile ng windshield (ulan) bar. Ang mga polimer na naglalaman ng 2%, 6% at 8% ENB ay inihambing.Ang pagdaragdag ng ENB ay may makabuluhang epekto sa mga katangian ng bulkanisasyon at density ng crosslink. Nadagdagan ang modulus habang ang pagpahaba ay bumaba nang malaki. Nadagdagan ang tigas at ang set ng compression ay napabuti sa pagtaas ng temperatura. Habang tumataas ang nilalaman ng ENB, ang oras ng charring ay nagiging mas maikli.
Ang ENB ay isang amorphous material, at kapag idinagdag sa polymer backbone, nakakagambala ito sa pagkikristal ng bahagi ng etilena ng polimer, upang ang mga polimer na may parehong nilalaman ng etilena ay maaaring makuha, at ang mas mataas na nilalaman ng ENB ay nagpapabuti sa mga mababang katangian ng temperatura. Sa temperatura ng silid, ang mas mataas na nilalaman ng ENB ay bahagyang nagpapabuti sa set ng compression dahil sa pinabuting density ng crosslink. Gayunpaman, sa mababang temperatura, ang set ng compression ng mga polymer na may mas mataas na nilalaman ng ENB ay makabuluhang mas mahusay kaysa sa mga polymers na may 2% na nilalaman ng ENB. Ang epekto ng nilalaman ng ENB sa temperatura ng brittleness, pag-urong ng temperatura, at pagsubok ni Gehman ay hindi nagpakita ng anumang makabuluhang pagkakaiba sa temperatura ng brittleness sa pagitan ng mga polimer sa pangkalahatan, at para sa pagsubok ng Gehman at ang pagsubok ng TR, ang bawat polimer ay nagpakita ng isang pagpapabuti sa mga katangian ng mababang temperatura na may pagtaas ng nilalaman ng ENB.
9. Epekto ng lagkit ng Mooney sa mga mababang katangian ng temperatura
Kilalang -kilala na ang lagkit ng Mooney (molekular na masa) ay may makabuluhang epekto sa pagproseso ng pag -uugali ng mga elastomer. Sa extrusion at paghubog ng mga aplikasyon sa extrusion at paghubog ng mga aplikasyon, mahalaga na pumili ng isang tambalan na may isang angkop na halaga ng lagkit ng Mooney. Gamit ang parehong pagbabalangkas na ginamit upang siyasatin ang epekto ng ikatlong monomer, ang ENB, sa mga mababang temperatura na katangian upang suriin ang lagkit ng mooney, ang mga polimer na may mga viscosities ng mooney na 30, 60, at 80 ay inihambing, at ang viscosity ng Mooney ng mga compound ay nadagdagan habang ang lagkit ng Mooney ng mga polymers na ginamit ay nadagdagan. Ang lakas ng makunat, modulus, at lakas ng goma ay nadagdagan sa pagtaas ng lagkit ng Mooney. Ang epekto ng lagkit ng Mooney sa mababang mga katangian ng temperatura ng EPDM ay hindi makabuluhan. Gayunpaman, ang permanenteng pagpapapangit ng compression sa temperatura ng silid, -20 ° C at -40 ° C ay nagdaragdag sa pagtaas ng molekular na masa. Gayunpaman, ang compression na itinakda sa temperatura ng silid, -20 ° C at -40 ° C ay hindi nagbago nang malaki sa pagtaas ng molekular na masa, samantalang ang compression na itinakda sa nakataas na temperatura (175 ° C) ay nagpakita ng ilang mga pagbabago para sa mas mataas na mga viscosities ng Mooney ng mga adhesives ng EPDM.
10. Konklusyon
Ang nilalaman ng ethylene at diolefin ay may makabuluhang epekto sa pagganap ng mga EPDM elastomer sa mababang mga aplikasyon ng temperatura, na may mga polimer na may mababang nilalaman ng etilena na gumaganap nang maayos at mga polimer na may mataas na nilalaman ng diolefin na nagpapabuti dahil sa nagambala na pagkikristal ng bahagi ng etilena ng polimer. Ang mga mababang polimer ng nilalaman ng etilena ay dapat gamitin kapag ang mababang temperatura ng pagganap ay isang limitasyon.
