1 Mekaniska egenskaper
Genom att justera förhållandet mellan mjuka och hårda segment kan hårdheten hos polyeter-esterelastomerer varieras inom ett brett område (Shore D 32–82); deras elasticitet och styrka ligger mellan gummi och plast. Jämfört med andra termoplastiska elastomerer (TPE) uppvisar polyeter-esterelastomerer en högre modul under låga-töjningsförhållanden än andra TPE med motsvarande hårdhet. När modul är en kritisk designparameter möjliggör användningen av polyeter-esterelastomerer en minskning av den färdiga produktens tvärsnittsarea, vilket minimerar materialförbrukningen.
Polyeter-esterelastomerer har exceptionellt hög draghållfasthet. Jämfört med termoplastiska polyuretaner (TPU), polyeter-esterelastomerer uppvisar betydligt högre kompressions- och dragmoduler; Följaktligen, när man tillverkar en identisk komponent med användning av polyeter-esterelastomer och TPU med samma hårdhet, kan den förstnämnda motstå tyngre belastningar. Vid temperaturer över omgivningstemperaturen bibehåller polyeter-esterelastomerer en hög böjmodul, men -till skillnad från TPU:er- blir de inte alltför styva vid låga temperaturer. Detta gör dem särskilt väl-lämpade för tillverkning av fribärande balkar eller vridmoment{10}}bärande komponenter, och särskilt idealiska för applikationer som involverar hög-temperaturmiljö. Polyeter-esterelastomerer uppvisar utmärkt flexibilitet vid låg-temperatur; deras skårade slaghållfasthet vid låga temperaturer överträffar den hos andra TPE, medan deras nötningsbeständighet är jämförbar med TPU:er. Under låga-påkänningsförhållanden uppvisar polyeter-esterelastomerer överlägsen utmattningsbeständighet och minimal hysteresförlust. Denna egenskap, i kombination med deras höga elasticitet, gör materialet till ett idealiskt val för applikationer som involverar upprepad cyklisk belastning, såsom växlar, rullar, flexibla kopplingar och remmar.
2 Termiska egenskaper
Om de inte stabiliseras med antioxidanter, genomgår polyeter-termoplastiska elastomerer snabb nedbrytning under olika förhållanden-inklusive exponering för vattendimma, ozon och atmosfäriska utomhusmiljöer. Denna nedbrytning resulterar i en minskning av viskositet och relativ molekylvikt, en minskning av materialets förlängning vid brott och en försämring av dess momentana elastiska återhämtning. Denna nedbrytningsreaktion i polyeter-estrar fortskrider via en fri-radikalmekanism, troligen initierad av ett oxidativt angrepp på kolatomerna intill etersyreatomerna i polymerskelettet. Under kedjeklyvning alstras formaldehyd; denna formaldehyd oxideras därefter till myrsyra, vilket i sin tur katalyserar ytterligare kedjeklyvning. För att öka motståndskraften hos polyeteresterelastomerer mot oxidativ nedbrytning bör lämpliga stabiliseringsmetoder användas; det tillsatta stabilisatorsystemet bör innefatta fria radikaler, peroxidnedbrytare och formaldehydfångare.
Polyeteresterelastomerer uppvisar utmärkt termisk stabilitet; i allmänhet gäller att ju högre hårdhet desto bättre värmebeständighet. Litteraturrapporter visar att när de utsätts för kontinuerlig uppvärmning i 10 timmar vid 110 grader och 140 grader, upplever polyeteresterelastomerer praktiskt taget ingen viktminskning; även efter uppvärmning i 10 timmar vid 160 grader och 180 grader förblir viktminskningen minimal-endast 0,05 % respektive 0,1 %. Isotermiska termogravimetriska kurvor avslöjar att polyeteresterelastomerer börjar gå ner i vikt vid 250 grader, och når en kumulativ viktminskning på 5% gånger 300 grader, med betydande viktminskning som sker över 400 grader. Följaktligen har polyeteresterelastomerer en mycket hög maximal drifttemperatur-med ännu högre gränser för korttidsexponering-och är kapabla att motstå de färg{19}}bakningstemperaturer (150–160 grader) som vanligtvis förekommer i bilproduktionslinjer. Dessutom uppvisar de minimal förlust av mekaniska egenskaper över både höga och låga temperaturer. När den används vid temperaturer som överstiger 120 grader överstiger draghållfastheten hos polyeteresterelaster avsevärt den för termoplastiska polyuretaner (TPU).
Dessutom uppvisar polyeteresterelastomerer enastående prestanda vid låg-temperatur. Deras spröda punkt faller under -70 grader; dessutom, ju lägre hårdhet, desto högre köldbeständighet, vilket gör att de flesta polyeteresterelastomerer kan användas kontinuerligt under längre perioder vid temperaturer så låga som -40 grader. På grund av den balanserade prestanda som polyeteresterelastomerer uppvisar över både höga och låga temperaturområden, har de ett exceptionellt brett driftstemperaturfönster, som kan fungera effektivt inom intervallet -70 grader till 200 grader.
3. Beständighet mot kemiska medier
Polyeteresterelastomerer har utmärkt oljebeständighet och kan vid rumstemperatur motstå de flesta polära flytande kemiska medier (såsom syror, baser, aminer och glykolföreningar). De är dock känsliga för effekterna av halogenerade kolväten (med undantag för freoner) och fenoliska föreningar. I allmänhet förbättras deras kemiska beständighet i direkt proportion till en ökning av hårdheten. Polyeteresterelastomerer uppvisar robust motståndskraft mot svallning och permeation när de utsätts för de flesta organiska lösningsmedel, bränslen och gaser; specifikt är deras permeabilitet för bränsle bara en-tredjedel till en-tre-hundradel av den för konventionella olje-resistenta gummin, såsom neopren, klorsulfonerad polyeten och nitrilgummi. Emellertid uppvisar polyeteresterelastomerer relativt dålig beständighet mot hett vatten; tillsatsen av polykarbodiimidstabilisatorer kan avsevärt förbättra deras hydrolysresistens. Det har rapporterats att införande av PEN eller PCT i de hårda PBT-segmenten inom molekylkedjorna av polyeteresterelastomerer ger material med överlägsen vatten- och värmebeständighet.
4. Väderbeständighet och åldringsbeständighet
Polyeteresterelastomerer uppvisar utmärkt kemisk stabilitet under en mängd olika förhållanden, inklusive exponering för vattendimma, ozon och atmosfäriskt åldrande utomhus. Som är fallet med de flesta TPE, sker nedbrytning under påverkan av ultraviolett (UV) ljus. Skyddande tillsatser-inklusive kimrök, olika pigment och andra skyddsmaterial-kan användas för att mildra denna effekt. Den synergistiska användningen av fenoliska antioxidanter och UV-absorbenter av bensotriazol-typ visar sig vara särskilt effektiva för att ge skydd mot UV--inducerat åldrande.
Oxidation inducerad av ljus och värme utgör de två primära faktorerna som driver nedbrytningen och åldrandet av polyeteresterelastomerer. PEG-PBT-sampolyestrar, i synnerhet, uppvisar dålig motståndskraft mot både värme och ljus, vilket gör dem mycket känsliga för allvarlig termisk-oxidativ och foto-oxidativ nedbrytning. Förhöjda temperaturer påskyndar denna nedbrytningsprocess. När åldrandet fortskrider och molekylvikten minskar, minskar materialets brottöjning, och dess omedelbara elastiska återhämtning försämras.
Vidare uppvisar polyeteresterelastomerer olika grader av känslighet för hydrolys. När de utsätts för vatten genomgår dessa elastomerer tvärbindningsreaktioner-, vilket resulterar i en ökad bildning av gelliknande ämnen. Den inneboende känsligheten hos PEG-PBT-sampolyestrar för hydrolytisk nedbrytning är just den egenskap som utnyttjas när de används som biomaterialställningar för implantation i människokroppen. I vattenhaltiga miljöer bryts PEG-PBT-sampolyestrar ned via en hydrolytisk mekanism: vattenmolekyler angriper esterbindningarna mellan PEG- och PBT-segmenten, vilket gör att polymerkedjorna spjälkar. De resulterande nedbrytningsprodukterna består av PEG och låg-molekylära- PBT-fragment. Nedbrytningshastigheten påverkas av olika faktorer-inklusive sammansättning, temperatur, pH-nivå och enzymatisk aktivitet-med högre PEG-innehåll, temperaturer och pH-värden som i allmänhet leder till snabbare nedbrytningshastigheter. Genom att exakt justera de relativa proportionerna av de två ingående komponenterna kan nedbrytningshastigheten skräddarsys för att möta de specifika kraven för olika applikationer.
5. Hög motståndskraft
När TPEE-material används vid tillverkning av fjädrar ger de komponenterna en exceptionellt lång livslängd. Denna förmåga underlättar smidig och stabil drift i applikationer som järnvägssystem, vilket gör det möjligt för tåg att utföra manövrar-inklusive start, acceleration, inbromsning och stopp-med anmärkningsvärd flyt. Till skillnad från metallfjädrar rostar den inte, försämras under naturliga miljöförhållanden eller lider av elastisk fraktur eller förlust av elasticitet. Jämfört med gummimaterial erbjuder den dessutom överlägsen återanvändbarhet samtidigt som den bibehåller utmärkt elasticitet.
6. Bearbetning och formbarhet
TPEE har utmärkt smältstabilitet och god termoplasticitet, vilket resulterar i utmärkt bearbetningsförmåga. Det kan bearbetas med en mängd olika termoplastiska bearbetningstekniker, såsom extrudering, formsprutning, formblåsning, rotationsgjutning och smältgjutning. Vid låga skjuvhastigheter är smältviskositeten hos TPEE relativt okänslig för förändringar i skjuvhastighet; vid höga skjuvhastigheter minskar emellertid smältviskositeten när skjuvhastigheten ökar. Eftersom TPEE-smältor är mycket känsliga för temperatur-med en smältviskositet som varierar med en faktor på flera till flera dussin gånger inom ett temperaturvariationsområde på bara 10 grader -måste temperaturen kontrolleras strikt under formningsprocessen.
För att säkerställa att hartsets fukthalt förblir under 0,1 % är det nödvändigt att för-torka materialet med en varm-lufttork (vid 80–120 grader i 6–8 timmar) innan bearbetning.
1. Extruderingsgjutning
Med hjälp av vanliga plastextrudrar kan TPEE extruderas till olika former såsom plåtar, rör, stavar och trådmantel. En generell-, gradvis fördjupande skruvkonstruktion används vanligtvis, med ett förhållande mellan längd-till-diameter (L/D) på större än eller lika med 24:1 och ett kompressionsförhållande på (2,7–4):1.
2. Formsprutning
Formsprutningstekniker möjliggör tillverkning av artiklar i en mängd olika former och storlekar. Maskiner med fram- och återgående-skruvinsprutning är att föredra för denna applikation, eftersom de producerar en smälta med mycket enhetlig och konsekvent temperaturfördelning. Skruvkanaldjupet bör följa en gradvis profil; ett kompressionsförhållande på 3,0–3,5 rekommenderas, tillsammans med ett skruv L/D-förhållande på (18–24):1. Insprutningstrycken varierar vanligtvis från 80 till 120 MPa, med en låg-till-medelhög insprutningshastighet.
3. Formblåsning
Formblåsningstillämpningar kräver hartser som uppvisar hög smältviskositet och smälthållfasthet. Genom att tillämpa kemiska kedjeförlängningstekniker- under polymersträngsprutning-specifikt genom att införliva speciella funktionella segment i TPEE-molekylkedjorna-är det möjligt att producera TPEE-kvaliteter med hög-viskositet som kan uppfylla kraven för formblåsning av stora, specialiserade komponenter (såsom motorluft).
4. Andra formningsprocesser
TPEE lämpar sig även för processer som rotationsgjutning och smältgjutning. Till exempel kan rotationsgjutning användas för att tillverka föremål som kulor och små slanglösa däck. Smältgjutning, å andra sidan, erbjuder fördelarna med låga bearbetningskostnader och utmärkt dimensionsstabilitet i de färdiga produkterna.
