José L. Meseguer - Valdenebro 1 *, Antonio Portoles 2, Eusebio Martínez - Conesa 1

típusainak

  1. Építészmérnöki és Épületmérnöki Kar. Politechnikai Egyetem, Cartagena, Spanyolország
  2. Alkalmazott Fizikai és Anyagtechnikai Tanszék, ETSII, Madridi Műszaki Egyetem, C/José Gutiérrez Abascal St, 2, 28006 Madrid, Spanyolország. E-mail: [email protected]

Beérkezett: 2019. december; Elfogadva: 2020. február

Teljes szöveg (pdf)

Kinevezés (APA)

Meseguer - Valdenebro, J. L., Portoles, A., Martínez - Conesa, E., (2020). Az elasztomerek fő típusainak áttekintése és szabványosított vizsgálatok. Iberoamerican Journal of Polymers, 21 (2), 75-95.

ABSZTRAKT

Ez a cikk összefoglalja az iparban jelenleg alkalmazott elasztomerek fő típusait, megjelölve azok kémiai összetételét, mechanikai, statikus és dinamikus tulajdonságait, valamint az elasztomerek jellemzésére szolgáló szabványosított vizsgálatok típusait. Bevezetésre kerül az Arrhenius-egyenlet is, amely lehetővé teszi az elvégzett vizsgálatok alapján az elasztomer élettartamának megjóslását annak felhasználása szerint. Ez az áttekintés referenciaként szolgálhat az elasztomeren a szolgáltatás függvényében elvégezhető szabványosított vizsgálatok fő típusaihoz.

ABSZTRAKT

Ez a cikk összefoglalja az iparban jelenleg alkalmazott elasztomerek fő típusait, megjelölve azok kémiai összetételét, mechanikai, statikus és dinamikus tulajdonságait, valamint az elasztomerek jellemzésére szolgáló szabványosított vizsgálatok típusait. Bevezetésre kerül az Arrhenius-egyenlet is, amely lehetővé teszi az elvégzett tesztek alapján az elasztomer élettartamának megjóslását felhasználása szerint. Ez az áttekintés referenciaként szolgálhat az elasztomeren a szolgáltatás függvényében elvégezhető szabványosított vizsgálatok fő típusaihoz.

BEVEZETÉS

A cikk bevezető szakaszában bemutatjuk az ipar elasztomerjeinek fő típusait, valamint azok fő statikus és dinamikus mechanikai tulajdonságait.

ELASTOMEREK KÉMIAI ÖSSZETÉTELE

Az elasztomer elemek 10 vagy több összetevőből állnak, amelyeket összekevernek a fizikai tulajdonságok javítása, a vulkanizálódási folyamat befolyásolása, a hosszú távú romlás megakadályozása és a feldolgozhatóság javítása érdekében. Ezeknek az összetevőknek az arányát százalékban számolják el.

A keverékben a polimerek előállításához használandó elemtípusok az 1. táblázatban vannak feltüntetve.

Az elasztomerek típusai. Kétféle elasztomer létezik: hőre keményedő és hőre lágyuló műanyag. A 2. táblázat a hőre keményedő elasztomerek típusait mutatja be, a 3. táblázat pedig a hőre lágyuló elasztomerek típusait [1].

A hőre keményedő elasztomereket vulkanizálják (kikeményítik), így bizonyos mértékű térhálósodást eredményeznek a polimer láncok között. A térhálósodás visszafordíthatatlan, ellentétben a hőre lágyuló elasztomerekkel, amelyek megpuhulnak és egy bizonyos hőmérséklet fölé áramlanak.

A hőre lágyuló elasztomerek sok fizikai tulajdonsággal rendelkeznek a vulkanizált gumiknál, de hőre lágyuló műanyagként feldolgozhatók. A hatvanas évek kereskedelmi bevezetése óta az elasztomeripar fontos részévé váltak, és olyan sokféle alkalmazásban használják őket, mint a ragasztók, cipők, orvostechnikai eszközök, autóalkatrészek és aszfalt módosítás. Kevés vagy semmilyen összetételt nem igényelnek, anélkül, hogy erősítőszereket, stabilizátorokat vagy keményítő rendszereket kellene hozzáadni. Hátránya a viszonylag magas nyersanyagköltség, alacsony kémiai és hőállóság, magas kompresszió és alacsony hőstabilitás.

Az elasztomerek fő mechanikai tulajdonságai. Az elasztomerek tulajdonságai két osztályra oszthatók: statikus tulajdonságokra és dinamikus tulajdonságokra. A 4. táblázat összefoglalja a statikus tulajdonságokat, az 5. táblázat pedig a dinamikus tulajdonságokat.

Az elasztomereken elvégzendő vizsgálatok típusai. Az alábbi táblázat bemutatja az elasztomerekre elvégezhető összes vizsgálatot.

Az Arrhenius és a Williams - Landel - Ferry (WLF) egyenletek. Az elasztomer alkatrész élettartamát a mechanikai vagy kémiai károsodás miatti meghibásodásra való hajlam szabályozza. Léteznek olyan tesztek, amelyek az elasztomerek meghibásodási tulajdonságait értékelik: 1) törési mód szerint a mechanikai tartósság vizsgálatára és 2) gyorsított öregedési tesztekkel a kémiai lebomlás érdekében.

Az elasztomer anyagok érzékenyek a hőmérsékletre, és ez különösen nyilvánvaló alacsony hőmérsékleten. Ez egy visszafordítható helyzet, mivel a hőmérséklet sokkal jobban emelkedik, mint az üvegesedési hőmérséklet, az anyag helyreállítja saját elasztomer tulajdonságait. Egy laboratóriumban a vegyi anyag lebomlása felgyorsítható a vegyület öregítésével a tervezett üzemi hőmérséklet feletti hőmérsékleten. Ez a teszt a kitett elasztomer minta lebomlási sebességének és stabilitásának megállapításából áll, a termikus körülmények felgyorsítása érdekében egy bizonyos idő alatt, a lebomlási viselkedést a minta várható élettartamáig hosszú ideig tanulmányozzák. Van egy bevett modell, amely leírja a reakciósebesség és a hőmérséklet kapcsolatát.

A rövid ideig tartó, magas hőmérsékletű állapotot arra használják, hogy az Arrhenius-egyenletből [10–13] nyert kvantitatív életjóslásokkal megjósolják a tulajdonságok hosszú időn át tartó degradációját. Ezért ez a módszer azt feltételezi, hogy a laboratóriumi vizsgálatok során kiváltott kémiai károsodás az a tényező, amely meghatározza a működési élettartamot. Noha az elasztomer oxidáció meglehetősen összetett, bizonyos körülmények fennállása esetén a hővel aktivált folyamatok leírhatók az Arrhenius-egyenlet segítségével.

Az Arrhenius-elmélet feltételezései:

Feltételezés 1. Az oxidációs folyamatban részt vevő minden egyes kémiai elem (iniciáció, oxigénfogyasztás, termináció) sebességének reagálnia kell a hőmérséklet változásaira.

2. feltételezés. Az oxidáció az anyag egészében egyenletesen zajlik.

Matematikai ábrázolás Az Arrhenius-elmélet eredetileg a termodinamikából származik. Ha ezek a feltételezések teljesülnek, az oxidatív öregedési sebességet a T1 használati hőmérsékleten a laboratóriumban T2 vizsgálati hőmérsékleten mért öregedési arány alapján lehet meghatározni az Arrhenius-egyenlet alapján.,