1 Mekaaniset ominaisuudet
Säätämällä pehmeiden ja kovien segmenttien suhdetta polyeetteri-esterielastomeerien kovuutta voidaan vaihdella laajalla alueella (Shore D 32–82); niiden elastisuus ja lujuus ovat kumin ja muovin välillä. Verrattuna muihin termoplastisiin elastomeereihin (TPE), polyeetteri-esterielastomeerit osoittavat korkeamman moduulin alhaisessa -venymäolosuhteissa kuin muilla vastaavan kovuuden omaavilla TPE:illä. Kun moduuli on kriittinen suunnitteluparametri, polyeetteri-esterielastomeerien käyttö mahdollistaa valmiin tuotteen poikki-poikkipinta-alan pienentämisen, mikä minimoi materiaalin kulutuksen.
Polyeetteri-esterielastomeerien vetolujuus on poikkeuksellisen korkea. Termoplastisiin polyuretaaneihin (TPU) verrattuna polyeetteri-esterielastomeerien puristus- ja vetomoduulit ovat huomattavasti korkeammat; näin ollen, kun valmistetaan identtinen komponentti käyttämällä polyeetteri-esterielastomeeriä ja saman kovuuden omaavaa TPU:ta, ensimmäinen kestää raskaampia kuormia. Ympäristön lämpötilaa korkeammissa lämpötiloissa polyeetteri-esterielastomeerit säilyttävät korkean taivutuskertoimen, mutta -toisin kuin TPU:t-ne eivät kuitenkaan muutu liian jäykiksi matalissa lämpötiloissa. Tämä tekee niistä erityisen hyvin-soveltuvan ulokepalkkien tai vääntömomenttia{10}}kannattavien komponenttien valmistukseen, ja ne sopivat erityisen hyvin sovelluksiin, joihin liittyy korkeita lämpötiloja. Polyeetteri-esterielastomeerit osoittavat erinomaista joustavuutta alhaisissa lämpötiloissa; Niiden lovinen iskulujuus alhaisissa lämpötiloissa ylittää muiden TPE:iden, kun taas niiden kulutuskestävyys on verrattavissa TPU:iden iskunkestävyyteen. Alhaisissa -jännitysolosuhteissa polyeetteri-esterielastomeerit osoittavat erinomaisen väsymiskestävyyden ja minimaalisen hystereesihäviön. Tämä ominaisuus yhdistettynä niiden korkeaan joustavuuteen tekee materiaalista ihanteellisen valinnan sovelluksiin, joihin liittyy toistuvaa syklistä kuormitusta, kuten hammaspyörät, rullat, joustavat kytkimet ja hihnat.
2 Lämpöominaisuudet
Ellei niitä ole stabiloitu antioksidanteilla, polyeetteri-esteritermoplastiset elastomeerit hajoavat nopeasti erilaisissa olosuhteissa,-mukaan lukien altistuminen vesisumulle, otsonille ja ulkoilman ympäristöissä. Tämä hajoaminen johtaa viskositeetin ja suhteellisen molekyylipainon laskuun, materiaalin murtovenymän vähenemiseen ja sen hetkellisen elastisen palautumisnopeuden heikkenemiseen. Tämä hajoamisreaktio polyeetteri-estereissä etenee vapaan-radikaalin mekanismin kautta, joka todennäköisesti käynnistyy oksidatiivisesta hyökkäyksestä polymeerirungon eetterin happiatomien vieressä oleviin hiiliatomeihin. Ketjun katkaisun aikana muodostuu formaldehydiä; tämä formaldehydi hapetetaan myöhemmin muurahaishapoksi, joka puolestaan katalysoi ketjun katkeamista. Polyeetteriesterielastomeerien kestävyyden lisäämiseksi oksidatiivista hajoamista vastaan tulisi käyttää asianmukaisia stabilointimenetelmiä; lisätyn stabilointijärjestelmän tulisi sisältää vapaita radikaaleja poistavia aineita, peroksidin hajottajia ja formaldehydin poistajia.
Polyeetteriesterielastomeerit osoittavat erinomaisen lämpöstabiilisuuden; yleensä mitä korkeampi kovuus, sitä parempi lämmönkestävyys. Kirjallisuusraportit osoittavat, että kun polyeetteriesterielastomeerit altistetaan jatkuvalle kuumennukselle 10 tunnin ajan 110 asteen ja 140 asteen lämpötilassa, ne eivät käytännössä menetä painoa; jopa 10 tunnin kuumentamisen jälkeen 160 asteessa ja 180 asteessa painonpudotus pysyy minimaalisena -vain 0,05 % ja 0,1 %. Isotermiset termogravimetriset käyrät paljastavat, että polyeetteriesterielastomeerit alkavat laihtua 250 asteessa ja saavuttavat kumulatiivisen painonpudotuksen 5 % 300 astetta, ja merkittävää painonpudotusta tapahtuu yli 400 astetta. Tästä johtuen polyeetteriesterielastomeerien käyttölämpötila on erittäin korkea{16}}ja vielä korkeammat rajat lyhytaikaiselle Lisäksi niillä on minimaalinen mekaanisten ominaisuuksien menetys sekä korkeissa että matalissa lämpötiloissa. Käytettäessä yli 120 asteen lämpötiloissa polyeetteriesterielastomeerien vetolujuus ylittää merkittävästi termoplastisten polyuretaanien (TPU) vetolujuuden.
Lisäksi polyeetteriesterielastomeerit osoittavat erinomaisen suorituskyvyn matalissa{0}}lämpötiloissa. Niiden hauras kohta laskee alle -70 asteen; lisäksi mitä pienempi kovuus, sitä suurempi on kylmänkestävyys, mikä mahdollistaa useimpien polyeetteriesterielastomeerien jatkuvan käytön pitkiä aikoja jopa -40 asteen lämpötiloissa. Polyeetteriesterielastomeerien tasapainoisen suorituskyvyn ansiosta sekä korkeilla että matalilla lämpötiloilla niillä on poikkeuksellisen laaja käyttölämpötilaikkuna, joka pystyy toimimaan tehokkaasti -70 asteen ja 200 asteen välillä.
3. Kestävyys kemiallisille väliaineille
Polyeetteriesterielastomeerit kestävät erinomaisesti öljyä, ja ne kestävät huoneenlämpötilassa useimpia polaarisia nestemäisiä kemiallisia aineita (kuten happoja, emäksiä, amiineja ja glykoliyhdisteitä). Ne ovat kuitenkin herkkiä halogenoitujen hiilivetyjen (paitsi freoneja) ja fenoliyhdisteiden vaikutuksille. Yleensä niiden kemiallinen kestävyys paranee suoraan suhteessa kovuuden lisääntymiseen. Polyeetteriesterielastomeerit osoittavat vankkaa turpoamis- ja läpäisykestävyyttä, kun ne altistuvat useimmille orgaanisille liuottimille, polttoaineille ja kaasuille; Erityisesti niiden polttoaineenläpäisevyys on vain yksi-yhdestä-kolmeen-sadasosa tavanomaisten öljyn-kestävien kumien, kuten neopreenin, kloorisulfonoidun polyeteenin ja nitriilikumin, vastaavasta. Kuitenkin polyeetteriesterielastomeerit kestävät suhteellisen huonosti kuumaa vettä; polykarbodi-imidi-stabilisaattoreiden lisääminen voi parantaa merkittävästi niiden hydrolyysikestävyyttä. On raportoitu, että PEN:n tai PCT:n lisääminen polyeetteriesterielastomeerien molekyyliketjujen PBT-koviin segmentteihin tuottaa materiaaleja, joilla on erinomainen veden- ja lämmönkestävyys.
4. Säänkestävyys ja ikääntymisenkestävyys
Polyeetteriesterielastomeerit osoittavat erinomaista kemiallista stabiilisuutta useissa erilaisissa olosuhteissa, mukaan lukien altistuminen vesisumulle, otsonille ja ulkoilman ikääntymiseen. Kuten useimpien TPE:iden kohdalla, hajoaminen tapahtuu ultraviolettivalon (UV) vaikutuksesta. Tämän vaikutuksen lieventämiseen voidaan käyttää suojaavia lisäaineita, -mukaan lukien hiilimustaa, erilaisia pigmenttejä ja muita suojamateriaaleja-. Fenolisten antioksidanttien ja bentsotriatsoli--tyyppisten UV-absorbenttien synergistinen käyttö osoittautuu erityisen tehokkaaksi suojaamaan UV--indusoitua ikääntymistä vastaan.
Valon ja lämmön aiheuttama hapettuminen muodostaa kaksi ensisijaista tekijää, jotka johtavat polyeetteriesterielastomeerien hajoamiseen ja vanhenemiseen. Erityisesti PEG-PBT-kopolyesterit kestävät huonosti sekä lämpöä että valoa, mikä tekee niistä erittäin herkkiä voimakkaalle lämpö-hapetus- ja foto-hapetushajoamiselle. Korkeat lämpötilat nopeuttavat tätä hajoamisprosessia. Ikääntymisen edetessä ja molekyylipainon pienentyessä materiaalin murtovenymä pienenee ja sen hetkellinen elastinen palautumisnopeus heikkenee.
Lisäksi polyeetteriesterielastomeerit osoittavat vaihtelevan asteen herkkyyttä hydrolyysille. Kun nämä elastomeerit altistetaan vedelle, ne käyvät läpi ristisitoutumisreaktioita, mikä johtaa lisääntyneeseen geelimäisten aineiden muodostumiseen. PEG-PBT-kopolyesterien luontainen herkkyys hydrolyyttiselle hajoamiselle on juuri se ominaisuus, jota hyödynnetään käytettäessä niitä biomateriaalina ihmiskehoon istutettavaksi. Vesipitoisissa ympäristöissä PEG-PBT-kopolyesterit hajoavat hydrolyyttisen mekanismin kautta: vesimolekyylit hyökkäävät PEG- ja PBT-segmenttien välissä sijaitseviin esterisidoksiin, jolloin polymeeriketjut katkeavat. Tuloksena olevat hajoamistuotteet koostuvat PEG:stä ja pieni{8}}molekyylipainoisista- PBT-fragmenteista. Hajoamisnopeuteen vaikuttavat useat tekijät, -kuten koostumus, lämpötila, pH-taso ja entsymaattinen aktiivisuus-. Korkeampi PEG-pitoisuus, lämpötilat ja pH-arvot johtavat yleensä nopeampaan hajoamisnopeuteen. Säätämällä tarkasti kahden komponentin suhteelliset suhteet, hajoamisnopeus voidaan räätälöidä vastaamaan erilaisten sovellusten erityisvaatimuksia.
5. Korkea joustavuus
Kun TPEE-materiaaleja käytetään jousien valmistuksessa, ne antavat komponenteille poikkeuksellisen pitkän käyttöiän. Tämä ominaisuus mahdollistaa sujuvan ja vakaan toiminnan sovelluksissa, kuten rautatiejärjestelmissä, jolloin junat voivat suorittaa liikkeitä, -mukaan lukien käynnistäminen, kiihdyttäminen, hidastaminen ja pysäyttäminen-huomattavan sujuvasti. Toisin kuin metallijouset, se ei ruostu, heikkene luonnollisissa ympäristöolosuhteissa tai kärsi elastisen murtuman tai kimmoisuuden menetyksestä. Lisäksi kumimateriaaliin verrattuna se tarjoaa erinomaisen uudelleenkäytettävyyden säilyttäen samalla erinomaisen elastisuuden.
6. Käsittely ja muovattavuus
TPEE:llä on erinomainen sulankestävyys ja runsaasti termoplastisuutta, mikä johtaa erinomaiseen työstettävyyteen. Sitä voidaan käsitellä erilaisilla termoplastisilla käsittelytekniikoilla, kuten suulakepuristamalla, ruiskuvalulla, puhallusmuovauksella, rotaatiomuovauksella ja sulavalulla. Alhaisilla leikkausnopeuksilla TPEE:n sulaviskositeetti on suhteellisen epäherkkä leikkausnopeuden muutoksille; kuitenkin suurilla leikkausnopeuksilla sulaviskositeetti pienenee leikkausnopeuden kasvaessa. Koska TPEE-sulat ovat erittäin herkkiä lämpötilalle, -sulan viskositeetti vaihtelee useista useisiin kymmeniin kertoimiin vain 10 asteen -lämpötilan vaihtelualueella, lämpötilaa on valvottava tarkasti muovausprosessin aikana.
Jotta hartsin kosteuspitoisuus pysyy alle 0,1 %, on materiaali esi-kuivattava kuuma-ilmakuivaimella (80–120 asteessa 6–8 tuntia) ennen käsittelyä.
1. Ekstruusiomuovaus
TPEE voidaan suulakepuristaa eri muodoissa, kuten levyiksi, putkiksi, tankoiksi ja lankavaippaksi, käyttämällä tavallisia muoviekstruudereita. Yleensä käytetään yleiskäyttöistä, asteittain syvenevää ruuvirakennetta, jonka pituus---halkaisija (L/D) on suurempi tai yhtä suuri kuin 24:1 ja puristussuhde (2,7–4:1).
2. Ruiskupuristus
Ruiskuvalutekniikat mahdollistavat useiden erimuotoisten ja -kokoisten esineiden valmistamisen. Mäntäsuuntaiset-ruuviruiskutuskoneet ovat suositeltavia tähän sovellukseen, koska ne tuottavat sulatetta, jolla on erittäin tasainen ja tasainen lämpötilajakauma. Ruuvikanavan syvyyden tulee noudattaa asteittaista profiilia; suositellaan puristussuhdetta 3,0–3,5 ja ruuvin L/D-suhdetta (18–24):1. Ruiskutuspaineet vaihtelevat tyypillisesti välillä 80–120 MPa, kun käytetään hidasta ---keskisuurta ruiskutusnopeutta.
3. Puhallusmuovaus
Puhallusmuovaussovellukset vaativat hartseja, joilla on korkea sulaviskositeetti ja sulalujuus. Käyttämällä kemiallisia ketjun-pidennystekniikoita polymeerin ekstruusion aikana-erityisesti sisällyttämällä erityisiä toiminnallisia segmenttejä TPEE-molekyyliketjuihin-on mahdollista valmistaa korkean-viskositeettisia TPEE-laatuja, jotka pystyvät täyttämään suurten erikoiskomponenttien (kuten moottorin ilmanottokanavan) puhallusmuovauksen vaatimukset.
4. Muut muovausprosessit
TPEE soveltuu myös prosesseihin, kuten rotaatiomuovaukseen ja sulavaluun. Rotaatiomuovausta voidaan käyttää esimerkiksi pallojen ja pienten tubeless-renkaiden valmistukseen. Sulavalu puolestaan tarjoaa edut alhaiset prosessointikustannukset ja erinomainen mittapysyvyys valmiissa tuotteissa.
