Термопластикадан айырмашылығы, эластомерлер әдетте температураның кең диапазонында және шыныдан өту температурасынан (Tg) айтарлықтай жоғары қолданылады.Эластомерлердің термопластикадан артықшылығы олардың созылу күйінен толық дерлік қалпына келу қабілеті (жоғары серпімділік), сондай-ақ олардың жалпылама серпімділігі, төмен қаттылық және төмен модульдік қасиеттері болып табылады.Эластомерлер бөлме температурасынан төмен пайдаланылғанда, олар қаттылықтың жоғарылауын, модульдің жоғарылауын және серпімділіктің төмендеуін көрсетеді.Эластомерлер бөлме температурасынан төмен пайдаланылған кезде қаттылықтың жоғарылауы, модульдің жоғарылауы, серпімділіктің төмендеуі (төмен созылу) және сығымдаудың жоғарылау үрдісі бар.Эластомерге қатысты мәселеге байланысты бір уақытта екі құбылыс болуы мүмкін - шыны қатаюы және ішінара кристалдану - CR, EPDM, NR кристалдануды көрсететін эластомерлердің кейбір мысалдары.
1. Төмен температураны сынауға шолу
Төмен температурада полимерлердің қасиеттерін сипаттау үшін көп жылдар бойы сынғыштық, сығымдалу тұрақты деформациясы, тартылу, қатаю және криогенді шынықтыру қолданылды.Компрессивті кернеуді релаксациялау салыстырмалы түрде жаңа және әртүрлі қоршаған орта жағдайларында белгілі бір уақыт аралығында материалдың тығыздағыш күшін анықтауға бағытталған.
2. Морттілік температурасы
ASTM D 2137 сынғыштық температурасын вулканизацияланған резеңке белгілі әсер ету жағдайында сыну немесе үзілуді көрсетпейтін ең төменгі температура ретінде анықтайды.Алдын ала анықталған пішіндегі бес резеңке үлгі дайындалады, камераға немесе сұйық ортаға орналастырылады, 3±0,5 мин белгіленген температураға ұшырайды, содан кейін 2,0±0,2 м/с соққы жылдамдығы беріледі.Үлгілер жойылады және соғу немесе үзілу сынағына ұшырайды.Үлгі жойылады және соғуға немесе сынуға сыналады, барлығы зақымдалмайды.Сынақ сынғыштық температурасына дейін қайталанды - сыну табылмаған ең төменгі температура 1 ° C-қа өте жақын болды.
3. Төмен температурадағы қысу жинағы және төмен температурада шыңдау
Төмен температуралы сығымдау жинағына арналған сынақ процедурасы стандартты сығымдау жиынтығына өте жақын, тек температура құрғақ мұз, сұйық азот немесе механикалық әдістер сияқты кейбір энергетикалық әдістермен басқарылады және мән ± 1° шегінде болады. Алдын ала орнатылған температураның C.Бекіткіштен қалпына келтірілгеннен кейін үлгі де алдын ала орнатылған төмен температураға орналастырылады және диаметрі 29 мм және қалыңдығы 12,5 мм болады.Төмен температуралы сығымдау жинағы қарастырылып отырған қосылыстарды тығыздау үшін жанама әдіс болып табылады.Стрессті релаксациялау тікелей әдіс болып табылады және кейінірек талқыланады.Төмен температурада қатаю әдетте вулканизацияланған қысу жинағы үлгісін (29 мм x 12,5 мм) пайдалана отырып анықталады, бірақ сығымдау жинағымен бірдей төмен температура бақылауында қайта сыналады, содан кейін қайтадан олардың жинағымен бірдей температурада. температура.Қатайту және төмен температуралы қысу жиынтығы салқындатумен тікелей әсер етеді, сонымен қатар полимердің кристалдану үрдісі температураға байланысты кристалдану жылдамдығымен, мысалы, CR -10°C шамасында ең жылдам кристалданады, содан кейін төмен температурада төмендейді. , негізінен полимер тізбегі сегменттерінің қозғалмайтындығына байланысты (молекулярлық тізбектер қайта орналасу алдында қатып қалады).
4. Геманның төмен температурада шыңдалуы
ASTM D 1053 төмен температурада қатайту әдісін келесідей сипаттайды: серпімді полимер үлгілерінің сериясы белгілі бұралу тұрақтысы бар сымға бекітілген, ал сымның екінші ұшы сымның бұралу бастиегіне бекітілген. бұралу.Үлгілер қалыптыдан төмен белгілі бір температурада жылу тасымалдағышқа батырылады, бұл кезде бұралу басы 180°-қа бұрылады, содан кейін үлгілер кері шамаға тәуелді мөлшерге (180°-тан аз) бұрылады. үлгінің икемділігі мен қаттылығы.Содан кейін үлгінің бұралу мөлшерін, бұралу бұрышын және резеңке материалдың қаттылығын анықтау үшін гониометрдің мөлшерін пайдаланыңыз.Бұл кезде жүйенің температурасы бірте-бірте көтеріледі және температураға қарсы бұралу бұрышының графигі алынады.Модуль T2, T10 және T100 жеткен температуралар әдетте бөлме температурасындағы модуль мәніне тең деп жазылады.
5. Төмен температураны қайтару (TR сынағы)
Төмен температура әсерлерін анықтау үшін қысу кернеуімен анықталған қысу тұрақты деформациясы және қысу кернеуінің релаксациясы пайдаланылған кезде TR сынағы үлгінің созылу күйіндегі қабілетін бағалау үшін қолданылады.Бұрын айтылғандай, NR және PVC сияқты көптеген полимерлер төмен температурада кристалданады, бірақ созылу да кристалдануы мүмкін, бұл төмен температуралық қасиеттерді қарастырғанда қосымша факторларға әкеледі.Шығарылатын суспензия сияқты бағалау қолданбалары үшін кернеу астында TR өте орынды және жиі пайдаланылады.Бұл сынақта үлгі ұзартылған (көбінесе 50% немесе 100%) және ұзартылған күйде мұздатылған.Үлгі босатылады, осы уақытта үлгінің қалпына келуін өлшеу үшін температура белгіленген жылдамдықпен көтеріледі, шөгуінің ұзындығы өлшенеді және ұзару жазылады.Үлгі 10%, 30%, 50% және 70% кішірейетін температуралар әдетте TR10, TR30, TR50 және TR70 ретінде белгіленеді.TR10 сынғыштық температурасына қатысты;TR70 төмен температурада сығымдау кезінде үлгінің тұрақты деформациясына қатысты;және TR10 мен TR70 арасындағы айырмашылық үлгінің кристалдануын өлшеу үшін пайдаланылады (айырмашылық неғұрлым көп болса, соғұрлым кристалдану үрдісі жоғары болады).
6 .Төмен температурадағы қысу кернеуін босаңсыту (CSR)
CSR сынағы тығыздағыш материалдардың өнімділігі мен қызмет ету мерзімі туралы болжам жасау үшін пайдаланылуы мүмкін.Эластомерлік қосылысқа тұрақты деформация берілгенде, біріктірілген күш пайда болады және материалдың бұл күшті қоршаған ортаның белгілі бір диапазонында ұстап тұру қабілеті оның тығыздау қабілетін өлшейді.Физикалық және химиялық механизмдер стрессті босаңсуға ықпал етеді, уақыт пен температура негізінде бір фактор басым болады, физикалық релаксация төмен температурада, берілген кернеуден кейін бірден байқалады, бұл тізбектің қайта орналасуына және резеңке толтырғыш пен толтырғыштың өзгеруіне әкеледі. толтырғыш беттері, ал кернеуді жою жүйесінің релаксациясы қайтымды.Жоғары температурада химиялық құрам релаксация жылдамдығын анықтайды, бұл кезде физикалық процестер қазірдің өзінде аз және химиялық релаксация қайтымсыз болып, тізбектің үзілуіне және өзара байланыс реакцияларына әкеледі.Температураның айналуы немесе температураның кенеттен жоғарылауы эластомерлердегі кернеудің релаксациясына әсер етуі мүмкін.CSR сынағы кезінде сынақ үлгісі орналастырылады
CSR сынағы кезінде сынақ үлгісі жоғары температураға ұшыраған кезде кернеу релаксациясы артады.Стресстік релаксация сынақтың басында орын алса, қосымша релаксация мөлшері бірінші кезекте артады және бірінші циклде максималды мәнге ие болады.Тығыздағыш үлгілерін (сыртқы диаметрі 19 мм, ішкі диаметрі 15 мм) шығару үшін созылатын үлкен сынақ бөлігінде серпімді бекіткіш үлгіге олардың бөлме температурасының қалыңдығы 25%, ал 25 ℃ қоршаған ортаны сынау камерасына қысылады, температураны 24 сағат бойы ұстау үшін 25 ℃ температурада, содан кейін -20 ℃ дейін 24 сағат бойы сақталады, содан кейін 24 сағат циклінің -20 ~ 110 ℃ арасындағы келесі температура, сынақ температурасындағы барлық сынақ уақыты, сынақ температурасы, үздіксіз күш анықтау.Күшті өлшеу сынақ температурасында сынақ уақытында үздіксіз орындалады.
7. Этилен құрамының әсері
7.1 Этилен құрамы EPDM полимерлерінің төмен температуралық көрсеткіштеріне ең үлкен әсер етеді.Құрамы 48%-дан 72%-ға дейінгі этиленді құрайтын полимерлер жоғары сапалы тығыздағыш құрамдар бойынша бағаланды.Барлығы осы әртүрлі полимерлерге ENB енгізу арқылы ай тұтқырлығының өзгеруін азайтуға бағытталған.
Этилен/пропилен қатынасы тең болса және полимер тізбегіндегі екі мономердің таралуы кездейсоқ болса, EPDM каучук аморфты болып табылады.Құрамында 48% және 54% этилен бар EPDM бөлме температурасында немесе одан жоғары кристалданбайды.Этилен мөлшері 65% жеткенде, этилен тізбектері саны мен ұзындығы бойынша ұлғая бастайды және 40°C шамасында DSC қисықтарында кристалдану шыңдарында байқалатын кристалдар түзе алады.DSC шыңдары неғұрлым үлкен болса, соғұрлым түзілетін кристалдар үлкен болады.
7.2 Этилен мөлшерінің кейінірек қарастырылатын төмен температуралық қасиеттерге әсерінен басқа, кристаллит өлшемі құрамында кристалдары бар қосылыстарды араластыру және өңдеу жеңілдігіне әсер етеді.Кристаллит өлшемі неғұрлым үлкен болса, полимерді басқа компоненттермен толық араластыру үшін араластыру сатысында соғұрлым көп жылу және ығысу жұмыстары қажет.EPDM қосылыстарының шикі резеңке беріктігі этилен мөлшерінің жоғарылауымен артады.Этилен құрамының әсері өлшенген тығыздағыш құрамдарда этилен мөлшерінің 50%-дан 68%-ға дейін артуы резеңке беріктігінің кем дегенде төрт есе артуына әкелді.Бөлме температурасындағы қаттылық этилен мөлшерінің жоғарылауымен де артады.Аморфты полимер желімінің Shore A қаттылығы 63°, ал ең жоғары этилен мөлшері бар Shore A полимерінің қаттылығы 79°.Бұл этилен тізбегінің жоғарылауымен, желімдегі кристалданудың жоғарылауымен және сәйкесінше термопластикалық полимерлердің жоғарылауымен байланысты.
7.3 Қаттылықты төмен температурада өлшегенде, құрамында этилені жоғары полимерлерден айырмашылығы, аморфты полимерлер қаттылықтың аз өзгеруін көрсетеді, ал жоғары этиленнің қаттылығының өзгеруі сызықтық сызбаны көрсетпейді және қаттылық жоғары болып қалады. Құрамында этиленнің жоғары мөлшері бар полимерлер төмен температурада ең жоғары қаттылыққа ие болуы үшін бөлме температурасында.
7.4 Сығымдау жинағы негізінен сынақ температурасына байланысты.Егер 175°C температурада сыналған болса, полимерлердің ешқайсысы арасында қысу жиынтығында айырмашылық жоқ (жинаққа қосылыстың дизайны мен вулканизация жүйесін таңдау әсер етеді).Этилен кристалдарын балқытқаннан кейін полимер аморфты пішінді көрсетеді, ал этилен құрамының әсерін тексеру үшін 23°C температурада сынақтар жүргізілді.Құрамында этилен жоғары полимерлердің тұрақты деформациясы жоғары болатыны анық (екі еседен көп), ал этилен құрамының әсері -20°C және -40°C температурада сыналғанда одан да көп болады.Құрамында 60%-дан астам этилен бар полимерлердің тұрақты деформациясы жоғары (>80%);-40°C температурада тек толық аморфты полимерлер төмен тұрақты деформацияға ие (17%).
7.5 Геман сынауларынан төмен температурада қатаюға этилен мазмұнының әсері.Температураны ескере отырып, бұрыш неғұрлым жоғары болса, соғұрлым қаттылықтың жоғарылауы (немесе модульдің жоғарылауы) төмен болады.Төмен температурада қаттылық модулі этилен мөлшерінің жоғарылауымен айтарлықтай артады.Аморфты полимерлер үшін T2 -47°С, ал этиленнің ең жоғары полимерінде T2 бар болғаны -16°C болады.
7.6TR Ұзартылған мұздатудан кейін үлгілердің шөгуінің қалпына келуін өлшеу, этиленнің мазмұны сынау әдісіне айтарлықтай әсер етеді, ол тағы да Геман сынағына ұқсас.
Бұл Геман сынағы сияқты.Түрлі полимерлердің шөгуі (%) температураға байланысты өзгереді, аморфты полимерлер төменгі температурада ең жоғары жиырылуды қалпына келтіреді;дегенмен, болжанғандай, берілген температурада этилен мөлшері артқан сайын қалпына келтіру нашарлайды.
қалпына келтіру нашарлайды.TR10 мәні аморфты полимерлер үшін -53°С-тан этилен мөлшері жоғары полимерлер үшін -28°С-қа дейін өзгереді.
7.7 Компрессивті кернеуді релаксациялау (CSR) циклі
Цикл.Қосылыстарды қысыңыз, оларды 25°C температурада 24 сағат бойы босаңсуға мүмкіндік беріңіз, содан кейін оларды 24 сағат бойы мезгіл-мезгіл -20°C пен 110°C аралығындағы температуралар цикліне орналастырыңыз.Бірінші рет сығымдалған кезде, тепе-теңдік кезеңінен кейін, кристалды полимер Е аморфты полимерге қарағанда жоғары кернеуді жоғалтады және -20 ° C дейін төмендеткенде екі полимердің тығыздау күші төмендейді, ал аморфты полимер А стресстің жоғары сақталуы (жоғары F/F0).Қосылысты 110 ° C дейін қыздыру оның тығыздау күшін қалпына келтірді және -20 ° C дейін төмендеткен кезде кристалды полимердің қалған тығыздау күші оның мәнінен 20% аз болды, бұл әдетте көптеген қолданбалар үшін тым төмен болып саналады, аморфты полимер өзінің тығыздау күшінің 50%-дан астамын сақтайды, ал аморфты полимер қайтадан кристалды полимерге қарағанда жоғары қалпына келтіруге ие.Келесі цикл осындай қорытындылар берді.Аморфты полимерлер жоғары және төмен температуралық өнімділікті қажет ететін герметикалық қолданбалар үшін артықшылығы анық.
8. Диолефин мазмұнының әсері
Вулканизацияға қажетті қанықпаған нүктені қамтамасыз ету үшін этиленпропилен полимерлеріне ENB, HX және DCPD сияқты конъюгацияланбаған диолефиндер қосылады.Бір қос байланыс полимерлі матрицада әрекеттеседі, ал екіншісі полимерленген молекулалық тізбекті толықтырушы ретінде әрекет етеді және күкірт сары вулканизациясы үшін вулканизация нүктесін қамтамасыз етеді.ENB әсері жел әйнегінің (жаңбыр) бар профильдерінде бағаланды.Құрамында 2%, 6% және 8% ENB бар полимерлер салыстырылды. ENB қосу вулканизация сипаттамаларына және көлденең байланыс тығыздығына айтарлықтай әсер етті.Модуль өсті, ал ұзарту айтарлықтай төмендеді.Температураның жоғарылауы кезінде қаттылық артты және қысу жинағы жақсарды.ENB мазмұны ұлғайған сайын, жағу уақыты қысқарады.
ENB аморфты материал болып табылады және полимердің діңгегіне қосқанда ол полимердің этилен бөлігінің кристалдануын бұзады, осылайша этилен құрамы бірдей полимерлер алуға болады, ал ENB жоғары мөлшері төмен температуралық қасиеттерді жақсартады. .Бөлме температурасында жоғарырақ ENB мазмұны жақсартылған көлденең байланыс тығыздығына байланысты қысу жинағын сәл жақсартады.Алайда, төмен температурада ENB жоғары полимерлердің сығымдау жиынтығы 2% ENB мазмұны бар полимерлерге қарағанда айтарлықтай жақсырақ.ENB мазмұнының сынғыштық температурасына, температураны қайтаруға және Геман сынағына әсері жалпы полимерлер арасындағы сынғыштық температурасында айтарлықтай айырмашылықты көрсетпеді және Геман сынағы мен TR сынағы үшін әрбір полимер төмен температуралық қасиеттердің жақсарғанын көрсетті. ENB мазмұнын арттыру.
9. Айдың тұтқырлығының төмен температуралық қасиеттерге әсері
Айдың тұтқырлығы (молекулалық масса) эластомерлер өңдеу әрекетіне айтарлықтай әсер ететіні белгілі.Экструзия және қалыптау қолданбаларында Экструзия және қалыптау қолданбаларында Mooney тұтқырлығының сәйкес мәні бар қоспаны таңдау маңызды.Муни тұтқырлығын зерттеу үшін ENB үшінші мономерінің төмен температуралық қасиеттерге әсерін зерттеу үшін қолданылған формуланы пайдалана отырып, Муни тұтқырлығы 30, 60 және 80 болатын полимерлер салыстырылды және қосылыстардың Муни тұтқырлығы жоғарылады. пайдаланылған полимерлердің Муни тұтқырлығы артқан сайын.Созылу беріктігі, модуль және шикі резеңке беріктігі Муни тұтқырлығының жоғарылауымен өсті.Муни тұтқырлығының EPDM төмен температуралық қасиеттеріне әсері айтарлықтай болмады.Дегенмен, бөлме температурасында, -20°C және -40°C кезіндегі сығылудың тұрақты деформациясы молекулалық массаның ұлғаюымен артады.Дегенмен, бөлме температурасында орнатылған қысу, -20°C және -40°C молекулалық массаның ұлғаюымен айтарлықтай өзгерген жоқ, ал жоғары температурада орнатылған қысу (175°C) EPDM жоғары айлы тұтқырлығы үшін кейбір өзгерістерді көрсетті. желімдер.
10. Қорытынды
Этилен мен диолефиннің құрамы төмен температурада қолданылатын EPDM эластомерлерінің өнімділігіне айтарлықтай әсер етеді, этилен мөлшері төмен полимерлер жақсы жұмыс істейді және полимердің этилен бөлігінің кристалдануы бұзылғандықтан диолефин мөлшері жоғары полимерлер жақсарады.Төмен температура өнімділігі шектеу болған кезде этиленді төмен полимерлерді пайдалану керек.
